嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在艦船導(dǎo)航設(shè)備的應(yīng)用論文

　　摘要：嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在最近幾年的發(fā)展中速度有了非常明顯的提升，同時也成為了研究過程中非常熱點的一個問題，艦船導(dǎo)航設(shè)備在眾多領(lǐng)域也有著十分廣泛的應(yīng)用，而我國的科技在發(fā)展的過程中也對艦船導(dǎo)航設(shè)備有了更加嚴格的要求，本文主要分析了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在艦船導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；嵌入式軟件；導(dǎo)航設(shè)備；應(yīng)用

　　1概述

　　嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在最幾年當中得到了非常顯著的發(fā)展，其被廣泛的應(yīng)用在智能手機和平板電腦等多種設(shè)備當中，所以其在發(fā)展的過程中能夠展現(xiàn)出非常大的潛力。航海導(dǎo)航設(shè)備通常用來艦船的導(dǎo)航工作在，在航海設(shè)備當中也應(yīng)用了非常多的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，這樣也就使得儀器和設(shè)備的性能得到顯著的提升。

　　2導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用情況

　　2.1應(yīng)用概況

　　2.1.1硬件系統(tǒng)應(yīng)用。

　　2.1.1.1功能簡單的儀器采用的是單片機。在應(yīng)用的過程中應(yīng)用比較普遍的就是IntelMCS-51系列的單片機和兼容芯片，比如某種型號的氣象儀、探測儀等都使用了80C31單片機，還有某些航海設(shè)備采用了DSP芯片，比如某智能導(dǎo)航儀就采用了TM5800芯片。

　　2.1.1.2一些在早期設(shè)計出來的設(shè)備使用的是低檔次通用微處理器芯片，比如20世紀90年代定型的一些電磁計量儀和航跡儀采用的是Intel8086CPU。

　　2.1.1.3儀器中組合采用工控機和單片機等較為多樣的嵌入式硬件，這種硬件一般情況下會應(yīng)用在復(fù)雜性比較高的系統(tǒng)當中，一般情況下是PC/104、ETX板、COMe板來實現(xiàn)主控和復(fù)雜性相對較高的計算環(huán)節(jié)，分機的部分通常采用的是單片機或者是DSP來實現(xiàn)一些并不是非常復(fù)雜的功能，比如一些譜勒計程儀和一部分的無源北斗導(dǎo)航接收機。

　　2.1.2軟件系統(tǒng)應(yīng)用。

　　2.1.2.1使用單片機的系統(tǒng)，通常這種系統(tǒng)當中不會設(shè)置EOS這種設(shè)備的軟件通常采用匯編的語言來完成編寫工作，這樣也就能夠完成一些比較簡單的計算和流程控制機顯示控制等多個功能。

　　2.1.2.2采用嵌入式微處理器系統(tǒng)，通常選擇與之協(xié)調(diào)的EOS系統(tǒng)和開發(fā)工具，同時還要將其編寫到程序上面。在20世紀90年代所開發(fā)出來的產(chǎn)品很多都使用了DOS系統(tǒng)，在新千年到來之后，市場上能夠選擇的嵌入式硬件產(chǎn)品種類非常多，同時在設(shè)備上應(yīng)用的形式也是多種多樣的，應(yīng)用軟件采用較多的是C+變成，運行的環(huán)境可以是DOS，也可以是Windows系統(tǒng)等等。

　　2.2典型應(yīng)用舉例

　　2.2.1電子航海圖的系統(tǒng)。以某型電子航海圖系統(tǒng)為例，其嵌入式系統(tǒng)為：2.2.1.1硬件系統(tǒng)。主板采用的是嵌入式單板主機GENE-6320，其在運行的過程中采用的是移動式Intel超低功率處理器，處理器的頻率為700Hz，板載插槽支持的是256MB系統(tǒng)內(nèi)存，顯示分辨率為1280x1024。2.2.1.2軟件系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)方面原來采用的是Windows系統(tǒng)，新的系統(tǒng)采用了VxWorks操作系統(tǒng)，在軟件匯編方面采用了C++的語言，主要有信息處理模塊，海圖顯示和改正模塊、導(dǎo)航和海圖作業(yè)模塊、航海設(shè)計模塊等等。

　　2.2.2計程儀。計程儀是用來測量艦船航速并計算艦船航行里程的儀器，又稱測速儀。以某型計程儀為例，該型計程儀由主儀器、電磁傳感器、傳感器升降裝置、前置放大器、壓差傳感器、開關(guān)分配器、導(dǎo)壓及提升裝置、復(fù)示器、接線箱和信息發(fā)送箱組成，其中主儀器是計程儀的操作控制中心，完成速度、航程的各種轉(zhuǎn)換處理和人機界面與發(fā)送的控制，它實質(zhì)上是一個AT89C55單片機系統(tǒng)。

　　2.2.2.1硬件系統(tǒng)。CPU板在整個計程儀的嵌入式系統(tǒng)當中是最為重要的一個組成部分，系統(tǒng)中采用了AT89C55單片機，片當中設(shè)置了24KB程序處理器，偏歪同時還設(shè)置了8KB的EEPROM，其主要是用來對不同的計算參數(shù)、累積航程以及累積的時間等數(shù)據(jù)進行有效的存儲。CPU板的主要功能就是其可對傳感器所傳送的信號進行周期性的計算，同時還能根據(jù)實際的情況對其進行適當?shù)恼{(diào)整，這樣就得到了艦船的航行速度。同時還要對這一速度按照時間的間隔大小進行數(shù)值積分處理，這樣就能夠計算出航程，之后通過接口將這些信息發(fā)送和顯示出來。ADC板主要的功能就是能夠很好的完成傳感器輸入信號的模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，同時還要對鍵盤編碼的輸入進行有效的控制。TRS板也是非常重要的一個組成部分，其主要的功能是對航速和航程數(shù)字量到自整角機/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬輸出量的轉(zhuǎn)換。CAN總線板主要的功能就是能夠完成航速信息進行有效的傳輸。

　　2.2.2.2系統(tǒng)軟件。主儀器的工作程序采用的是匯編語言編寫，它有自檢木塊、管理模塊以及測速校正模塊，不同的模塊采用的是中斷式的使用方式，不同的中斷服務(wù)分支程序要對不同的任務(wù)進行有效的處理，從而使得系統(tǒng)的功能更加的完整。

　　3應(yīng)用展望

　　3.1低端應(yīng)用。在低端應(yīng)用的過程中采用的是不同檔次的單片機。由于最近幾年，單片機技術(shù)在不斷的改進和完善。形成了更多更加使用的功能，此外相同檔次的單片機功能和以前相比也有了非常明顯的改善。在這一過程中，我們有了更多的選擇余地。除此之外，MCU在開發(fā)成本和開發(fā)的難度也有了較大的變化，以往比較難處理的部分在硬件上，而現(xiàn)在，逐漸轉(zhuǎn)移到了軟件，在集成的開發(fā)環(huán)境和設(shè)計軟件包等也比以前的形式更多，所以在應(yīng)用的過程中幫助客戶減少了設(shè)計過程中的工作量，同時也使得設(shè)計的效率也有所提升。

　　3.2中高端應(yīng)用。硬件應(yīng)用的過程中選擇不同標準的嵌入式主板，CPU在應(yīng)用的過程中采用了抄底功耗的地方，高性能嵌入式的最新一代處理器等等，應(yīng)用的軟件有Windows、VxWorks等多種操作系統(tǒng)的大環(huán)境當中，而出現(xiàn)這種情況的主要原因有四個，首先，從價格的角度上來說，中高端應(yīng)用的過程中對價格的敏感度相對較低，但是其對功能和性能的要求也明顯提高，一般情況下采用的是高性能的計算機芯片。其次，如果站在硬件的角度上來說，EXT、COMe等通用標準一直都在變化，沒有處在高度統(tǒng)一的狀態(tài)，模板及EOS底層的設(shè)計和開發(fā)也是專業(yè)廠商完成的，開發(fā)人員在工作中只需要關(guān)注軟件程序的設(shè)計工作。再次，如果從操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境的層面上來講，高性能嵌入式微處理器的應(yīng)用使得嵌入式系統(tǒng)在功能方面和PC在功能上并沒有非常大的差異，以往體積大，運行速度緩慢的操作系統(tǒng)也會變得越來越流暢，因為系統(tǒng)在運行的過程中可以展現(xiàn)出非常強的功能性，開發(fā)的工具具有靈活性和多樣性，系統(tǒng)升級也十分的便利，所以也受到了人們的關(guān)注和歡迎。最后，如果從應(yīng)用軟件的層面上來講，嵌入式的環(huán)境所開發(fā)的軟件和PC開發(fā)出來的軟件并沒有非常大的差異，這樣也就使得開發(fā)的周期更短，開發(fā)的難度也得到了非常有效的控制。

　　4結(jié)論

　　當前，我國的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在不斷的改進和發(fā)展，很多全新的技術(shù)和全新的產(chǎn)品以及與之相關(guān)的標準也涌入人們的事業(yè)，嵌入式開發(fā)的便捷性得到了顯著的提升，在設(shè)計中甚至完全不需要考慮硬件設(shè)計的問題，而這一技術(shù)在航海設(shè)備中的應(yīng)用也會朝著更加廣泛和普遍的方向發(fā)展，此外在航海設(shè)備產(chǎn)品升級換代的時候也會使用到很多新型的技術(shù)和標準，這樣一來也使得產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯的縮短，從而使得儀器自身的性能和質(zhì)量在不斷的改進和完善，為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了更好的條件。

　　參考文獻

　　[1]胡偉.基于嵌入式Linux的RFID安全性研究[J].計算機工程，2011(23).

　　[2]趙宇峰,孫偉華,王建國.基于嵌入式GIS的地圖顯示算法研究[J].計算機與數(shù)字工程，2011(3).

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