嵌入式系統應用不尋常

去年年底，在美國舉行了嵌入式系統國際會(huì )議的年會(huì )。在會(huì )上，英國ARC Cores公司負責市場(chǎng)開(kāi)拓的副總裁Jim Turley 先生作了一個(gè)十分生動(dòng)活潑而又妙趣橫生的發(fā)言，談到了嵌入式系統的一些不尋常的應用，以此來(lái)說(shuō)明嵌入式系統的市場(chǎng)是如何的廣闊?，F在，將他的發(fā)言摘要編譯如下。供讀者參考。
提起微處理器人們很容易聯(lián)想到PC機。但是微處理器的應用領(lǐng)域，無(wú)論從應用的范圍使用的規模，以及采用的數量，都遠遠地超出了PC機的范疇。從數量上來(lái)看，x86類(lèi)型的處理器，包括Intel公司和AMD公司生產(chǎn)的，加在一起也頂不上微處理器總消耗量的0。1%。其中應用數量最大的是在嵌入式系統中的應用。數量之大，說(shuō)明應用范圍的廣泛。也在一定程度上說(shuō)明，不存在有所謂嵌入式系統的典型應用。嵌入式處理器，包括微處理器、微控制器和數字信號處理器。

家庭中的應用

現在，每個(gè)家庭使用的嵌入式處理器平均約30~40個(gè)。一臺PC機中就可能使用了10個(gè)嵌入式處理器。它的CD-ROM、硬盤(pán)和軟盤(pán)驅動(dòng)器，都需要使用嵌入式處理器；此外，鍵盤(pán)、聲卡、調制解調器，以及監視器中也都需要使用嵌入式處理器。家庭里還使用了大量的小家用電器。這些家用電器包括：洗碗機、冰箱、洗衣機、爐灶，以及報警系統、應答機、錄象機、自動(dòng)鐘表等等。就以不起眼的洗碗碟機為例，近來(lái)美國通用電器公司，在它的洗碗機中使用了一個(gè)DSP，專(zhuān)門(mén)用來(lái)消除洗碗機所產(chǎn)生的噪聲，還真有效。在它運行時(shí)，一般人只有當觸摸著(zhù)機器，感覺(jué)到它的振動(dòng)時(shí)，才能說(shuō)出洗碗機是否開(kāi)動(dòng)了。這個(gè)洗碗機所安裝的DSP，除了可以消除噪聲的功能以外，還具有另外一套功能。它具有一種算法，可以根據所清洗的對象來(lái)調節控制水的壓力，清洗淺而平的餐具，例如盤(pán)子，所用的水壓需要比洗碗或洗鍋時(shí)的壓力低。
先撇開(kāi)電視、音響的機器本身，自然它們都免不了要使用嵌入式處理器?，F僅以遙控器為例。各種各樣的家用電器都有自己的遙控器，遙控器幾乎泛濫成災了。使用起來(lái)也不方便。甚至鼎鼎大名的Microsoft公司，也想開(kāi)發(fā)一種通用的遙控器。它們開(kāi)發(fā)的通用遙控器，稱(chēng)為“Take Control"，是和Harmon Kardon公司合作開(kāi)發(fā)的。令人印象深刻的是，Microsoft的遙控器也擺脫不了“Windows”的影子。顯示屏是一個(gè)Windows，用圖符區分控制對象和頻道。采用的是觸摸屏，用手指按住圖符，將圖符‘拖’，‘放’到不同的‘文件夾’，以此來(lái)實(shí)現控制對象的選擇，或頻道的轉換。竟然還有其它廠(chǎng)商也‘繼承’Microsoft的傳統。Redmond公司生產(chǎn)的無(wú)繩電話(huà)，也采用Windows作為人機界面，通過(guò)觸摸屏和對圖符的拖、放，實(shí)現和電話(huà)號碼簿的鏈接。
一個(gè)比較有用的具有組合功能的電視機遙控器，是在遙控器中集成了一部無(wú)繩電話(huà)。當電話(huà)被呼叫時(shí)，該遙控器可以自動(dòng)將電視的音量調低，實(shí)現靜音，以便用戶(hù)接聽(tīng)電話(huà)。這時(shí)，遙控器就起一個(gè)電話(huà)分機的作用。另外還有一些比較有用的小東西，甚至可以說(shuō)是不可缺少的東西。例如，可以發(fā)聲的‘卡祖笛’（kazoo）。它可以編程，可以按照你的呼聲，答應不同的聲音。對于那些容易忘記東西的人，十分有用。例如找不到鑰匙，就可以呼叫它。此外，還可以提醒你，例如一種裝在錢(qián)包內的“卡祖笛”，當你從錢(qián)包里取出信用卡時(shí)，它就一直發(fā)出一種提醒你注意的聲音，直到你把信用卡放回錢(qián)包為止。
關(guān)于家用吸塵器也有不少獨出心裁的創(chuàng )造，有的在其中安裝了AMD 29200處理器，用它來(lái)調節氣流大小。此外，在吸塵器的入口處，還安裝了可以進(jìn)行自動(dòng)清洗的垃圾箱，以便收集垃圾。為了免去擦拭窗戶(hù)之苦，有人在家中根本不設置窗子，而是安裝“虛擬窗子”。所謂虛擬窗子，就是在應該設置窗子的地方安置LCD顯示屏，通過(guò)顯示屏間接地顯示外界的景色?，F在在日本就可以看到，許多建筑物的電梯已不再用玻璃隔墻了，取代它們的是密封的倉體。倉體的壁上是一些顯示屏，可以顯示外界的景色，也可以從網(wǎng)上下載一些藝術(shù)圖畫(huà)。
這些技術(shù)甚至也被應用于微波爐。在微波爐的門(mén)上安裝一個(gè)10英吋的LCD顯示屏，接上USB和56k的調制解調器，當你在熱飯時(shí)，也可以繼續在網(wǎng)上沖浪。在微波爐上采用奔騰II處理器，就可以應付以上的功能要求，并且可以照顧熱飯。為了能看到被加熱的食品的情況，也可以在爐內安裝攝像頭；當選擇觀(guān)察內部時(shí)，LCD屏幕就可以顯示爐內的狀況。
電子玩具、電子寵物也是不可忽視的市場(chǎng)。不但兒童、青少年，甚至婦女、老年人也情有獨鍾?，F在有的玩具火車(chē)，不但可以模仿火車(chē)進(jìn)站、出站、過(guò)隧道的聲音，也可以模仿運載畜群車(chē)的情景。隨著(zhù)火車(chē)速度的快慢，牛的鳴叫聲也不相同。速度慢時(shí)，發(fā)出安詳的哞哞聲。速度加快時(shí)，噪聲也加大、直到發(fā)出狂亂逃竄的哀叫聲。有一種電子寵物稱(chēng)為Furby，甚至獲得了“殊榮”，被美國聯(lián)邦調查局（CIA）所禁止。Furby可以錄音，可以?xún)A聽(tīng)你的講話(huà)，并作出某些反應。而美國聯(lián)邦調查局不允許在它們的管轄范圍內有這樣的錄音裝置。
在電子寵物中，有一條電子狗值得一提。日本索尼公司成功地開(kāi)發(fā)了一種類(lèi)似機器人的電子狗，它的名字叫AIBO。AIBO具有狗的外形和面貌，在它的尾巴處開(kāi)了一個(gè)小槽，可以放進(jìn)容量為16 Mbyte的存儲棒。狗內安裝了一個(gè)64位的微處理器，還有許多傳感器、致動(dòng)器等電子元器件。AIBO和Furby一樣，可以聽(tīng)懂聲音，而且經(jīng)過(guò)訓練，能作出一定的反應。AIBO在和主人相處的過(guò)程中，逐漸適應了主人的要求，作出主人希望它作出的反應。這些都存儲在存儲棒里。一直到存儲棒存滿(mǎn)為止。存滿(mǎn)以后，AIBO系統將失去應有的功能。需要主人或技術(shù)支持人員對存儲器進(jìn)行格式化，并重新啟動(dòng)。結果AIBO又重新變得像“陌生人”一樣，好象變成了一個(gè)新人。這的確讓人沮喪，尤其可能令年青的女主人傷心。這些傷心的主人必須重新訓練它們，重新按希望它具有的反應編程。順便提一句，這個(gè)玩具所具有的處理能力，和早先的Sun 3工作站相差無(wú)幾。

汽車(chē)中的嵌入式系統

汽車(chē)內部正在迅速發(fā)展成為一個(gè)具有相當規模的局域網(wǎng)（LAN）。1997年某種型號的Volvo轎車(chē)，僅車(chē)內的連線(xiàn)就足有1200m長(cháng)?，F在車(chē)內的連接線(xiàn)已經(jīng)成為最重、也是最昂貴的電器部分。為了改變這種狀況，汽車(chē)制造商正在改用光纖組成的LAN，并且盡可能采用嵌入式系統。1976年的Deville型的卡迪拉克轎車(chē)，是首先使用嵌入式微處理器的轎車(chē)?，F在S-級的梅塞德斯轎車(chē)，每輛車(chē)內平均安裝有65個(gè)微處理器。BMW 7 系列轎車(chē)，則平均安裝有63個(gè)微處理器。車(chē)前的大燈和車(chē)后的尾燈都是用微處理器控制的。智能化的側視鏡，與光學(xué)傳輸系統相連接，可以指向車(chē)的下面。駕車(chē)人在倒車(chē)時(shí)，可以從車(chē)內看清車(chē)下的情況，看清是否有類(lèi)似AIBO的真狗。車(chē)內的音響，與傳感器和控制器相連，可以根據具體情況自動(dòng)調節音響的音量，使得輸出電平適量地超出車(chē)內環(huán)境噪音的電平。
汽車(chē)靈活性和通信能力的加強，顯著(zhù)地提高了汽車(chē)的安全狀況。如果出現事故，安全氣囊的傳感器除了給氣囊自動(dòng)充氣，以防止撞傷以外，還同時(shí)向GPS服務(wù)站登記報案；并且還將有關(guān)數據傳送給蜂窩電話(huà)手機，讓手機自動(dòng)向警察報警，以便交通警察及時(shí)知道，你在那里出了事故，和你的準確位置。
如果你是一位計算機迷，你可以在車(chē)上安裝一臺車(chē)用電腦。并且可以在駕駛時(shí)接收電子郵件。當收到電子郵件時(shí)，通過(guò)嵌入式系統，將郵件的報文轉換成為語(yǔ)音，因此并不需要將視線(xiàn)轉移到屏幕上去。此外，還可以通過(guò)嵌入式的語(yǔ)音識別系統，將你的語(yǔ)音命令代替計算機鍵盤(pán)作為輸入的工具。應用聲音媒體作為人機的界面。
在宇航方面的應用，往往成為民用的先導。執行火星探路者飛行任務(wù)的飛行器，和定居者（Sojourner）登陸艙一樣，都安裝有嵌入式的PowerPC，執行控制和其它運行功能?，F在，利用嵌入式微處理器組成的導航系統和GPS系統，也可以作為你出行和回家的導航器。不論你處在什么地方，都可以依靠它們把你引導回家。對你來(lái)說(shuō)，海森伯關(guān)于量子的測不準定律（Heisenberg's uncertainty principle）是不起作用的。

結束語(yǔ)

雖然Turley先生列舉了許許多多的嵌入式系統十分有趣的應用例子。但是，從宇宙空間，到小小的垃圾箱，嵌入式系統的應用是無(wú)法一一枚舉的。展望將來(lái)，正如Turley先生最后所說(shuō)，“這不過(guò)是冰山的一個(gè)小角”，嵌入式系統可以應用的領(lǐng)域，還遠未述及。應用領(lǐng)域和市場(chǎng)發(fā)展的空間還依然龐大，限制它的，僅僅是我們的想象力。