?嵌入式PC(Embedded PC)?是一種將計(jì)算機(jī)硬件和軟件嵌入到各種設(shè)備中的技術(shù)，它具有低功耗、高效率、小型化、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、電力、通信、家用電器、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。嵌入式PC技術(shù)使得傳感器、執(zhí)行器等各種外圍設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，從而更好地控制和管理設(shè)備、流程和產(chǎn)品，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量?1。

嵌入式PC的特點(diǎn)

?低功耗?：嵌入式PC通常用于電池供電的設(shè)備，如智能手表和便攜式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備。為了延長(zhǎng)電池壽命，嵌入式PC采用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)、睡眠模式等節(jié)能技術(shù)?12。

?高效率?：嵌入式PC專門(mén)用于特定領(lǐng)域的控制和數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)架構(gòu)和程序設(shè)計(jì)高度優(yōu)化，能夠高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制?1。

?小型化?：嵌入式PC通常使用小型化、低功耗的處理器和存儲(chǔ)器，以及精簡(jiǎn)的硬件接口和主板，便于集成到其他設(shè)備中?1。

?實(shí)時(shí)性?：嵌入式PC常用于控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)響應(yīng)外部事件。它們通常使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)來(lái)管理資源和任務(wù)調(diào)度?1。

?可定制化?：嵌入式PC設(shè)備和系統(tǒng)通常是可定制的，可以根據(jù)用戶需求或行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和改造，添加各種外圍接口和功能模塊?1。

嵌入式PC的應(yīng)用領(lǐng)域

?工業(yè)自動(dòng)化?：在工廠流水線、機(jī)器人等自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，嵌入式PC用于設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集和分析?1。

?醫(yī)療設(shè)備?：如便攜式醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備，嵌入式PC提供穩(wěn)定可靠的運(yùn)行環(huán)境?12。

?電力和通信?：嵌入式PC用于電力監(jiān)控系統(tǒng)和通信設(shè)備中，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效管理?1。

?家用電器和物聯(lián)網(wǎng)?：嵌入式PC廣泛應(yīng)用于智能家居設(shè)備中，如智能燈光系統(tǒng)和智能門(mén)鎖，提供智能控制和節(jié)能管理?12。

1、抗沖擊和振動(dòng)

工業(yè)級(jí)風(fēng)扇計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是可以部署在有可能受到損傷、震動(dòng)、塵土和殘片的極端自然環(huán)境中。無(wú)風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)采用了單件式設(shè)計(jì)，這樣能夠承受頻繁的沖擊和振動(dòng)，而且取消了接頭、螺釘和電纜，使用發(fā)生故障的運(yùn)動(dòng)部件更少，系統(tǒng)更加可靠。

2、抗塵土和碎渣

無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，嵌入式計(jì)算機(jī)制造商取消了風(fēng)扇這一設(shè)計(jì)，可以嵌入式計(jì)算機(jī)是封閉的。無(wú)開(kāi)口，灰塵和碎屑無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)。無(wú)風(fēng)扇計(jì)算機(jī)能夠抵抗灰塵和碎片。

3、工業(yè)級(jí)部件

工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)是由工業(yè)部件制造的。除此之外，還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了壓力測(cè)試，以保證他們能夠在惡劣的環(huán)境下正常運(yùn)行。工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相較于普通的臺(tái)式計(jì)算機(jī)更耐用、更可靠。

4、寬溫設(shè)計(jì)

嵌入式計(jì)算機(jī)特殊設(shè)計(jì)，嵌入式計(jì)算機(jī)能夠在-40攝氏度到85攝氏度之間內(nèi)工作，如沙漠油田高溫或是南極洲部署數(shù)字標(biāo)牌，嵌入式計(jì)算機(jī)都能夠在這樣極端溫度的惡劣環(huán)境中正常運(yùn)行，同時(shí)還能夠保持可靠性和可操作性。牢固耐用。

5、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)

從工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)上移除風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，能夠大大提升計(jì)算機(jī)的可靠性和耐用性，因?yàn)轱L(fēng)扇是計(jì)算機(jī)故障的主要原因之一。

此外，工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相較于普通計(jì)算機(jī)，反應(yīng)更領(lǐng)命，因?yàn)榕鋫淞斯虘B(tài)硬盤(pán)。而固態(tài)硬盤(pán)相對(duì)與普通硬盤(pán)來(lái)講，數(shù)據(jù)傳輸速度更高，而且由于沒(méi)有可能出現(xiàn)故障的旋轉(zhuǎn)盤(pán)片，因此增加了系統(tǒng)的可靠性。

6、緊湊型設(shè)計(jì)

無(wú)風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)緊湊設(shè)計(jì)允許它們部署在空間受限的環(huán)境中。無(wú)風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)也無(wú)需在系統(tǒng)中循環(huán)空氣來(lái)進(jìn)行一個(gè)降溫效果，因而可以挨著部署。

無(wú)風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)體積小，占地面積小，因此可部署在空間較小中，如機(jī)柜、家具、天花板上等。

7、低功耗

小型工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)最好處是此類系統(tǒng)的功耗低。小型工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相對(duì)與普通計(jì)算機(jī)節(jié)能不少。為什么呢?因?yàn)闊o(wú)風(fēng)扇PC制造商選用了強(qiáng)大且節(jié)能的處理器。如Intel Celeron J1900，它的TDP為10瓦，功耗更低，因此產(chǎn)生的熱量也更少，因此非常適合在不總是有穩(wěn)定電源的遠(yuǎn)程和緊湊環(huán)境中部署。雖然單個(gè)小型工業(yè)PC的功耗可以忽略不計(jì)，但是如果您部署了成百上千個(gè)這樣的系統(tǒng)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)您的能耗和能源成本顯著降低。

8、寬電壓功率保護(hù)

采用寬輸入電壓設(shè)計(jì)，9伏到50伏直流電范圍內(nèi)，可兼容不同的電源輸入情況。而且還有過(guò)電壓保護(hù)機(jī)制，當(dāng)電壓超過(guò)安全水平時(shí)，將會(huì)自動(dòng)卻段系統(tǒng)電源，以保護(hù)系統(tǒng)安全。

除此之外，更是具備了電源浪涌保護(hù)功能，當(dāng)電壓上升到可接受的水平以上時(shí)，它將電流轉(zhuǎn)移到地面。

一. 嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)是指結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件和軟件，嵌入到一個(gè)較大的設(shè)備中，用于控制、監(jiān)測(cè)或輔助設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)。它與通用計(jì)算機(jī)不同，專門(mén)為某一功能設(shè)計(jì)，常常不具有擴(kuò)展性，無(wú)法像PC那樣廣泛處理各種任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)常見(jiàn)于家電、工業(yè)設(shè)備、汽車、醫(yī)療設(shè)備等。

嵌入式系統(tǒng)的主要特征是：

定制化設(shè)計(jì)：用于執(zhí)行特定任務(wù)，系統(tǒng)的硬件與軟件緊密結(jié)合，為特定應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化。

實(shí)時(shí)性要求：很多嵌入式系統(tǒng)需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)完成任務(wù)，尤其是在工業(yè)控制和汽車電子領(lǐng)域。

資源受限：嵌入式系統(tǒng)通常具有有限的處理能力和存儲(chǔ)空間，功耗控制尤為關(guān)鍵，尤其是在電池供電的設(shè)備中。

二. 嵌入式系統(tǒng)的組成

嵌入式系統(tǒng)的組成包括硬件部分和軟件部分，兩者相輔相成，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。

2.1 硬件部分

硬件是嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括以下幾個(gè)核心組件：

處理器：通常采用微控制器(如ARM Cortex-M)或微處理器(如ARM Cortex-A)。微控制器適合資源受限的場(chǎng)景，而微處理器處理更復(fù)雜的任務(wù)。

存儲(chǔ)器：包括RAM、ROM、Flash等。ROM存儲(chǔ)固件，RAM用于數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)，而Flash存儲(chǔ)用于存放長(zhǎng)期數(shù)據(jù)。

I/O接口：提供與外部設(shè)備的連接，如傳感器、顯示器、按鈕、網(wǎng)絡(luò)接口等。

電源管理模塊：嵌入式系統(tǒng)常設(shè)計(jì)為低功耗，特別是需要電池供電的設(shè)備如便攜式設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)終端。

2.2 軟件部分

軟件是嵌入式系統(tǒng)中另一個(gè)重要組成部分，包括：

固件：固件是指嵌入式系統(tǒng)的核心代碼，存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)加載并執(zhí)行。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)管理任務(wù)調(diào)度、資源分配，確保任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，特別適合對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用場(chǎng)景。

應(yīng)用程序：應(yīng)用層的程序用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的特定功能，如智能家電中的控制程序，汽車中的制動(dòng)系統(tǒng)控制等。