【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等 信號(hào)處理能力 。 新型 DSP芯片接口功能大大加強(qiáng) ， 甚至集成了 DSP與ARM雙核 。 許多公司還采用了數(shù)字 — 模擬 混合集成技術(shù) ， 將 A/D,D/A,鎖相環(huán) ,以及 USB,CAN總線接口等都集成到單片機(jī)中 ， 大大地減少片外附加器件的數(shù)目 ， 進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性 。 51系列單片機(jī)的時(shí)鐘頻率目前可以提高至 3340MHz，提升到 20 MIPS。集成片上 Flash存儲(chǔ)器 ，集成密度高并實(shí)現(xiàn)了ISP(在系統(tǒng)燒錄程序 )和 IAP(在應(yīng)用燒錄程序 )。 例如 : Philips公司 P89C51RC2/RD2有 32KB/64KB Flash存儲(chǔ)器 ， 8KB容量的 RAM。 （ 4）嵌入式系統(tǒng)與片上系統(tǒng) (SOC)將使 智能儀器的設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新階段 計(jì)算機(jī)可以分成通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱(chēng)嵌入式系統(tǒng) )。 嵌入式系統(tǒng)是指 完全嵌入受控器件內(nèi)部 ， 為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì) 的 專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) *。 便于優(yōu)化設(shè)計(jì) ， 減小尺寸 ， 降低成本 。 實(shí)例 ：打印機(jī) 、 路由器 、 洗衣機(jī) 、 PLCs等 。 智能儀器屬于嵌入式系統(tǒng) ， 它雖然以微型計(jì)算機(jī)為核心 ， 但它不以計(jì)算機(jī)的形態(tài)出現(xiàn) 。 * ? 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展曾出現(xiàn)過(guò)兩次高潮 。 1976年 8048微控制器的問(wèn)世和 1980年 MCS5l微控制器 的問(wèn)世 ， 推動(dòng)了第一次嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的浪潮 。 ? 經(jīng)過(guò) 20世紀(jì) 90年代 PC機(jī)技術(shù)大發(fā)展 的孕育 ， 又迅速掀起了第二次嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的浪潮 。 這次嵌入式系統(tǒng)的明顯特點(diǎn)是肢解了 PC機(jī)最新兩項(xiàng)成熟技術(shù)： 互聯(lián)網(wǎng)和多媒體 。 為了滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)和多媒體嵌入式設(shè)備的高速性和實(shí)時(shí)編解碼的復(fù)雜技術(shù)需要 ， 支持嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 、 移動(dòng)通信設(shè)備 、 多媒體設(shè)備的開(kāi)發(fā) ， 第二次嵌入式系統(tǒng)的 主力器件 已讓位于 32位的DSPRISC雙核結(jié)構(gòu)的微處理器 。 很顯然 ， 這類(lèi)微處理器也為智能儀器網(wǎng)絡(luò)化和智能化的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 ? 嵌入式系統(tǒng)的深入發(fā)展將使智能儀器的設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新的階段 ， 尤其是能運(yùn)行操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái) ， 由于它具備多任務(wù) 、 網(wǎng)絡(luò)支持 、 圖形窗口 、 文件和目標(biāo)管理等功能 ， 并具有大量的應(yīng)用程序接口 (API)， 將會(huì)使研制復(fù)雜智能儀器變得容易 。 （ 5） ASIC、 FPGA／ CPLD技術(shù) ASIC(Application Specific Integrated Circuits， 專(zhuān)用集成電路 )無(wú)論在價(jià)格 、 集成度 ， 還是在產(chǎn)量 、 產(chǎn)值方面均取得了飛速發(fā)展 。 因此 ， 對(duì)儀器設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō) ， 很有意義的一項(xiàng)工作是把一些性能 要求很高的線路單元 設(shè)計(jì)成 專(zhuān)用集成電路 而使智能儀器的 結(jié)構(gòu)更緊湊 ， 性能更優(yōu)良 ， 保密性更強(qiáng) 。 FPGA(Field Programmable Gates Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 ) CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件 ) FPGA／ CPLD的規(guī)模比較大，適合于時(shí)序、組合等 邏輯電路應(yīng)用 場(chǎng)合，它可以替代幾十甚至上百塊通用 IC芯片。 這種芯片具有 可編程性 和實(shí)現(xiàn)方案容易改動(dòng)的特點(diǎn)。電路保持不動(dòng)的情況下，改變內(nèi)部硬件連接關(guān)系的描述，就能實(shí)現(xiàn)一種新的功能。 比較典型的有 Xilinx公司的 FPGA器件系列 Altera公司的 CPLD器件系列。 ? FPGA／ CPLD芯片 規(guī)模越來(lái)越大 ,其單片邏輯門(mén)數(shù)已達(dá)到數(shù)十萬(wàn)門(mén) ， 它所能實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越強(qiáng) ， 同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 。 應(yīng)用 FPGA／ CPLD的優(yōu)點(diǎn) ? FPGA／ CPLD芯片在出廠之前都做過(guò)百分之百的測(cè)試，不需要設(shè)計(jì)人員承擔(dān)投片風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，設(shè)計(jì)人員只需在自己的實(shí)驗(yàn)室里就可以通過(guò)相關(guān)的軟硬件環(huán)境來(lái)完成芯片的功能設(shè)定。研制 開(kāi)發(fā)費(fèi)用相對(duì)較低 。 ? FPGA／ CPLD芯片和 EPROM(Flash存儲(chǔ)器 )配合使用時(shí)，用戶(hù) 可以反復(fù)地編程、擦除 、使用或者在外圍電路不動(dòng)的情況下用不同的 EPROM(Flash存儲(chǔ)器 )就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。 ? FPGA／ CPLD芯片的電路 設(shè)計(jì)周期很短 。 軟件包中不但有各種輸入工具和仿真工具 ， 而且還有版圖設(shè)計(jì)工具和編程器等全線產(chǎn)品 ， 電路設(shè)計(jì)人員在很短的時(shí)間內(nèi)就可完成電路的輸入 、 編譯 、 優(yōu)化 、 仿真 ， 直至最后芯片的制作 (物理版圖映射 )。 當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí) ， 更能顯示出 FPGA／ CPLD的優(yōu)勢(shì) 。 它大大加快了新產(chǎn)品的試制速度 ， 減少了庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤所帶來(lái)的危險(xiǎn) ， 從而提高了企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力和應(yīng)變能力 。 ? 電路設(shè)計(jì)人員使用 FPGA／ CPLD進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，不需要具備專(zhuān)門(mén)的 IC(集成電路 )深層次的知識(shí)， FPGA／ CPLD軟件 易學(xué)易用 ，可以使設(shè)計(jì)人員更能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。 FPGA／ CPLD適合于正向設(shè)計(jì) (從電路原理圖到芯片級(jí)的設(shè)計(jì) )，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)也非常有利。 在計(jì)算機(jī)和必要的儀器硬件確定之后 ， 軟件就是PCI儀器發(fā)展的關(guān)鍵 。 軟件就是儀器 成為流行的說(shuō)法 。 NI (National Instruments)公司 1986年設(shè)計(jì)的LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench， 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái) ) ， 2022年 8月發(fā)布的 LabVIEW 2022。 圖形化編程語(yǔ)言 建立的虛擬儀器面板 ， 完成對(duì)儀器的控制 、 數(shù)據(jù)采集 、 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示功能 。 虛擬儀器系統(tǒng)由用戶(hù)定義； 儀器硬件模塊化 ；可重用和重新配