10 个嵌入式系统真实案例

鲍勃-布卢门舍德 Digi International 高级产品营销经理 Bob Blumenscheid
2021 年 6 月 04 日

嵌入式系统是许多不同产品、机器和智能操作(如机器学习和人工智能应用)的核心。随着嵌入式系统应用出现在当今各个行业和领域,嵌入式设备和软件在汽车、家用电器、医疗设备、交互式信息亭以及我们日常生活中使用的其他设备的运行中发挥着至关重要的作用。在本文中,我们提供了嵌入式系统示例,并附有解释,帮助您了解这项技术如何影响现代生活的方方面面。
 
虽然现实生活中 嵌入式系统 它们已成为我们生活的重要组成部分,在设计上只需极少的人工干预即可运行。紧凑的尺寸、简单的设计和低成本等特点使它们成为航空航天、汽车、医疗保健甚至智能城市等行业的有用技术。因此,它们是当今数字化、互联化和自动化世界的驱动力之一。在这里,您将了解到嵌入式系统的类型和特点,以及一些运行嵌入式软件的设备的真实案例。

4 种嵌入式设备

嵌入式系统
根据性能和功能要求,常见的嵌入式系统可分为四种类型:

  • 实时
  • 独立式
  • 联网
  • 移动电话

实时

实时嵌入式系统的设计和安装是为了在预定时限内执行特定任务。它们又分为两种不同类型:

  • 软实时嵌入式系统:对于这些系统来说,完成任务是最重要的,而截止日期并不是优先事项。
  • 硬实时嵌入式系统:这些系统优先考虑最后期限,因此无论如何都不能错过。 

其中一些实时嵌入式系统实例如下

  • 计算机声音系统(软实时系统)
  • 飞机控制系统(硬实时系统)

独立式

它们是自给自足的系统,不依赖处理器或计算机等主机系统来执行任务。下面是一些独立嵌入式技术的例子:

  • 微波炉
  • 洗衣机
  • 电子游戏机

联网

这些系统与有线或无线网络相连,执行指定任务并向相连设备提供输出。它们由控制器和传感器等组件组成。下面是一些网络嵌入式软件示例:

  • 自动取款机
  • 家庭安全系统
  • 刷卡机

移动电话

这些系统体积较小,易于使用。虽然它们的内存有限,但由于其便携性和易用性,人们仍然对它们情有独钟。下面是几个移动嵌入式控制系统的例子:

  • 数码相机
  • 移动电话
  • 智能手表
  • 健身追踪器

嵌入式计算机系统的特点

典型嵌入式系统的主要特点包括

  1. 小型 (SFF): 这些 PCB 设计在较小的坚固机箱中配备了强大的处理能力,从而最大限度地提高了空间利用率。
  2. 高能效组件: 这些处理器的热设计功率较低,可最大限度地减少冷却,无需风扇和移动部件。
  3. 功能单一: 这些系统设计用于在其寿命期内执行特定操作。
  4. 成本较低: 由于没有外设扩展插槽,嵌入式系统的成本通常低于全功能计算机,组件复杂度也较低。

如果您不熟悉嵌入式系统术语或概念,并希望了解更多信息,我们提供了许多资源。请参见本页底部的相关内容,以及我们的资源解决方案页面视频

10 个嵌入式系统实例

在物联网 (IoT) 以及机器对机器 (M2M) 设备中,有许多东西都采用了嵌入式系统。嵌入式系统用途广泛、适应性强,如今在所有智能设备中都能找到它的身影。在现代生活中,很难找到不涉及这项技术的部分。以下是一些嵌入式系统应用的真实案例。 

  • 中央供暖系统
  • GPS 系统
  • 健身追踪器
  • 医疗设备
  • 汽车系统
  • 公交和收费
  • 自动取款机
  • 工厂机器人
  • 电动汽车充电站
  • 交互式信息亭

1.中央供暖系统

联网家庭供暖系统
中央供暖系统将炉室内的化学能转化为热能,并将热能传输到建筑物内的多个空间。对于这些系统来说,重要的是要有恒温控制器来调节温度,而这是通过嵌入式系统来实现的。 
 
如果中央供暖系统没有温度控制器,就会导致一个房间过热,而另一个房间过冷。正确的恒温器控制可以让您将温度调节到舒适的水平,并大量节约能源。  
 
中央供暖系统中的嵌入式系统示例可在一系列需要温度控制的结构中找到,这些结构既需要舒适度,也需要管理对温度敏感的货物。

例子包括

  • 办公楼
  • 工厂
  • 杂货店
  • 住宅
  • 学校
  • 医院

2.全球定位系统

车辆 GPS 系统
全球定位系统是一种导航系统,它利用卫星和接收器来同步与位置、时间和速度有关的数据。接收数据的接收器或设备有一个集成的嵌入式系统,以方便全球定位系统的应用。嵌入式 GPS 设备可让人们轻松找到当前位置和目的地。因此,它们的发展势头迅猛,已成为使用最广泛的汽车导航工具。
 
如今,GPS 系统一般用于以下领域:

  • 汽车
  • 移动设备
  • 掌上电脑

3.健身追踪器

健身追踪器
健身追踪器是一种可穿戴设备,可以监测你的健康状况,追踪睡眠、跑步和步行等活动。这些设备使用嵌入式系统获取与心率、体温和步行次数有关的数据,并通过 LTE 或 GPRS 等广域网发送到服务器。 
 
健身追踪器一般用于

  • 监测个人活动 
  • 医疗监测
  • 体育训练

4.医疗设备

联网医疗设备
医疗保健设施中的医疗设备采用嵌入式系统已有相当长的时间。一类新的医疗设备使用嵌入式系统来帮助治疗需要在家中进行频繁监测和持续关注的病人。这些系统嵌入了传感器,用于收集与病人健康有关的数据,如心率、脉搏或植入物的读数,这些数据被发送到云端,医生可以通过无线方式查看设备上的病人数据。医疗设备已被广泛用于有效诊断和治疗病人,其中的一些例子包括:

  • 起搏器
  • 除颤器
  • 超声波扫描仪

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5.汽车系统

车载联网技术
汽车嵌入式系统的设计和安装旨在提高汽车的安全性。得益于汽车安全系统,近年来交通事故死亡率大幅下降。汽车行业正在不遗余力地利用先进技术系统和传感器来加强汽车的安全性,而这离不开嵌入式系统。
 
主动安全系统的一些主要例子包括自适应车速控制、汽车故障警告、行人识别、并线辅助、安全气囊等。这些功能预计将降低事故风险,促进全球对嵌入式系统的需求。
 
汽车嵌入式系统的更多实例包括

  • 汽车导航系统
  • 防抱死制动系统
  • 车载娱乐系统

6.公交和收费

公交自动收费系统
自动售检票系统(AFC)是一种允许乘客通过自动售票机或在线服务支付车费的票务系统。这些系统最初使用硬币和代币,现在已被磁条卡或智能卡取代。自动售检票系统是由自动售票机、自动闸机和检票机组成的基本车站设备。这些组件都是嵌入式系统,可确保更快的交易、无缝操作和更高效的收款。
 
虽然城市公交和通勤轨道仍在使用纸质车票和通行卡,但城市公交系统已经采用了全自动售检票系统和智能卡,这些技术成本低廉,还能提供额外的安全性和数据收集选项。
 
自动收费系统一般安装在以下地点

  • 地铁站
  • 汽车站
  • 火车站

如果您正在寻找交通领域的嵌入式处理器示例,请参阅我们的一些客户案例,了解Digi 嵌入式系统模块是如何设计用于交通和车辆应用的:

7.自动取款机

连接的自动取款机
自动取款机(ATM)是一种用于银行业务的计算机化机器,可通过网络与银行主机进行通信。银行计算机验证用户输入的所有数据并存储所有交易,而自动取款机的嵌入式系统则显示交易数据并处理来自自动取款机键盘的输入。
 
自动取款机主要用于

  • 提取现金
  • 查看账户余额和交易详情
  • 将钱存入另一个账户

8.工厂机器人

工厂机器人
工厂机器人的设计目的是在危险的工作条件下执行高精度任务。它们有一个集成的嵌入式系统来连接不同的子系统。在典型的机械工作中,机器人使用执行器、传感器和软件来感知环境,并安全地获得预期输出。 
 
如果没有嵌入式系统,机器人将不得不依赖外部控制或计算系统。这反过来又会因工厂机器人与其外部计算系统之间的连接延迟或故障而增加安全风险。如今,随着 工业 4.0 这些系统将人工智能和机器学习结合起来,使设备更智能、更安全、更有效,例如,让机器能够识别人眼无法发现的缺陷,并将其从生产中清除。
 
工厂机器人应用广泛:

  • 装配线
  • 质量监测
  • 焊接
  • 绘画 
  • 码垛

9.电动汽车充电站

电动汽车充电站
电动汽车充电站配备有充电点或装置,可为连接的车辆充电。充电站内的嵌入式系统为图形显示提供处理,报告设备的任何问题,并在需要维护时提醒技术人员。这种嵌入式解决方案为监控和维护充电基础设施提供了一种简单、经济高效的方法。许多 Digi 客户,如 能源我们正在开发各种解决方案,以满足这一日益增长的市场需求。

电动汽车充电站的一些常见用途包括

  • 充电车辆
  • 更换电池
  • 停放车辆

10.交互式信息亭

交互式信息亭
自助服务终端的设计目的是在不可能有人工在场或成本效益不高的环境中为最终用户提供服务和信息。例如,这些机器和终端可让空旷机场的乘客在凌晨 4 点购买餐点,而无需与人工互动。交互式信息亭有各种形状和大小,从简单的咖啡分发系统到复杂的自动售货机和带有高清图形的加油站。因此,嵌入式开发人员必须与可扩展的产品系列合作,例如 Digi ConnectCore® 8X/8M 系统级模块(SOM)该系统支持开发功能不断升级的产品系列。
 
嵌入式系统为联网自助服务终端机提供处理功能,为消费者提供互动体验。这些系统可在远程和户外环境中运行,即使在极端天气条件下也能提供信息和服务。它们还可以消除实时应用的停机时间,并具有专为整合工作负载而设计的可扩展 I/O 选项。
 
除机场外,交互式信息亭机器大多出现在以下场所:

  • 零售点和便利店
  • 医院
  • 电影院
  • 政府大楼

嵌入式系统的重要性

自动售货机
人们常常质疑嵌入式系统在日常生活中的重要性。这些小型计算机被集成到各种系统中,用于执行特定的图像和数据处理任务,从而极大地影响了我们的通勤方式、休闲时间、业务运营以及其他各种日常活动。

还在想在哪里可以找到嵌入式系统吗?无论您是在餐厅、办公室、医疗机构、工厂还是其他环境中工作,您的工作场所都充满了使用嵌入式设备构建的系统,如电梯、打印机、路由器和销售点系统。简而言之,从汽车、电动汽车充电站、自动售货机、彩票系统、数字标牌到精密的医疗设备,嵌入式设备在我们的社会中随处可见。

以下是嵌入式系统在全球盛行的部分原因:

  • 它们是体积小、速度快、功能强大的计算机,用于我们日常使用的许多装置和设备中。
  • 它们保证了实时应用程序的性能。
  • 它们负责在规定时限内完成任务,如快速图形处理和人工智能处理。

此外,嵌入式模块正变得越来越复杂和强大,图形性能和边缘计算能力也在不断提高,为嵌入式开发人员提供了将高性能市场驱动型产品推向市场的工具。
 

通过 Digi 找到您的嵌入式系统解决方案

 嵌入式系统的重要性不言而喻,没有嵌入式系统的世界将与今天大相径庭。由于技术的不断进步,在可预见的未来,嵌入式系统对于每台设备都将变得更加重要。了解我们使用嵌入式系统的原因以及安装嵌入式系统的大量实例,将使您能够更好地感知周围的科技世界,并充分利用这一令人兴奋的技术带来的好处。

在 Digi,我们将嵌入式系统和开发工具提升到了一个新的水平。我们的嵌入式系统是无线应用程序开发的完整解决方案,具有开发工具和内置安全性。了解有关我们嵌入式系统解决方案的更多信息,请与我们联系
 

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