嵌入式系統技術在艦船導航設備的應用論文
摘要：嵌入式系統技術在最近幾年的發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，艦船導航設備在眾多領域也有著十分廣泛的應用，而我國的科技在發展的過程中也對艦船導航設備有了更加嚴格的要求，本文主要分析了嵌入式系統技術在艦船導航設備中的應用，以供參考和借鑒。
關鍵詞：嵌入式系統；嵌入式軟件；導航設備；應用
1概述
嵌入式系統技術在最幾年當中得到了非常顯著的發展，其被廣泛的應用在智能手機和平板電腦等多種設備當中，所以其在發展的過程中能夠展現出非常大的潛力。航海導航設備通常用來艦船的導航工作在，在航海設備當中也應用了非常多的嵌入式系統技術，這樣也就使得儀器和設備的性能得到顯著的提升。
2導航設備中的應用情況
2.1應用概況
2.1.1硬件系統應用。
2.1.1.1功能簡單的儀器采用的是單片機。在應用的過程中應用比較普遍的就是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，還有某些航海設備采用了DSP芯片，比如某智能導航儀就采用了TM5800芯片。
2.1.1.2一些在早期設計出來的設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用在復雜性比較高的系統當中，一般情況下是PC/104、ETX板、COMe板來實現主控和復雜性相對較高的計算環節，分機的部分通常采用的是單片機或者是DSP來實現一些并不是非常復雜的功能，比如一些譜勒計程儀和一部分的無源北斗導航接收機。
2.1.2軟件系統應用。
2.1.2.1使用單片機的系統，通常這種系統當中不會設置EOS這種設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，通常選擇與之協調的EOS系統和開發工具，同時還要將其編寫到程序上面。在20世紀90年代所開發出來的產品很多都使用了DOS系統，在新千年到來之后，市場上能夠選擇的嵌入式硬件產品種類非常多，同時在設備上應用的形式也是多種多樣的，應用軟件采用較多的是C+變成，運行的環境可以是DOS，也可以是Windows系統等等。
2.2典型應用舉例
2.2.1電子航海圖的系統。以某型電子航海圖系統為例，其嵌入式系統為：2.2.1.1硬件系統。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系統內存，顯示分辨率為1280x1024。2.2.1.2軟件系統。在操作系統方面原來采用的是Windows系統，新的系統采用了VxWorks操作系統，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、導航和海圖作業模塊、航海設計模塊等等。
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、開關分配器、導壓及提升裝置、復示器、接線箱和信息發送箱組成，其中主儀器是計程儀的操作控制中心，完成速度、航程的各種轉換處理和人機界面與發送的控制，它實質上是一個AT89C55單片機系統。
2.2.2.1硬件系統。CPU板在整個計程儀的嵌入式系統當中是最為重要的一個組成部分，系統中采用了AT89C55單片機，片當中設置了24KB程序處理器，偏歪同時還設置了8KB的EEPROM，其主要是用來對不同的計算參數、累積航程以及累積的時間等數據進行有效的存儲。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，同時還能根據實際的情況對其進行適當的調整，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/數的轉換，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字量到自整角機/數字轉換器模擬輸出量的轉換。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，不同的中斷服務分支程序要對不同的任務進行有效的處理，從而使得系統的功能更加的完整。
3應用展望
3.1低端應用。在低端應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在開發成本和開發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，而現在，逐漸轉移到了軟件，在集成的開發環境和設計軟件包等也比以前的形式更多，所以在應用的過程中幫助客戶減少了設計過程中的工作量，同時也使得設計的效率也有所提升。
3.2中高端應用。硬件應用的過程中選擇不同標準的嵌入式主板，CPU在應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，應用的軟件有Windows、VxWorks等多種操作系統的大環境當中，而出現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，沒有處在高度統一的狀態，模板及EOS底層的設計和開發也是專業廠商完成的，開發人員在工作中只需要關注軟件程序的設計工作。再次，如果從操作系統和開發環境的層面上來講，高性能嵌入式微處理器的應用使得嵌入式系統在功能方面和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也會變得越來越流暢，因為系統在運行的過程中可以展現出非常強的功能性，開發的工具具有靈活性和多樣性，系統升級也十分的便利，所以也受到了人們的關注和歡迎。最后，如果從應用軟件的層面上來講，嵌入式的環境所開發的軟件和PC開發出來的軟件并沒有非常大的差異，這樣也就使得開發的周期更短，開發的難度也得到了非常有效的控制。
4結論
當前，我國的嵌入式系統技術在不斷的改進和發展，很多全新的技術和全新的產品以及與之相關的標準也涌入人們的事業，嵌入式開發的便捷性得到了顯著的提升，在設計中甚至完全不需要考慮硬件設計的問題，而這一技術在航海設備中的應用也會朝著更加廣泛和普遍的方向發展，此外在航海設備產品升級換代的時候也會使用到很多新型的技術和標準，這樣一來也使得產品更新換代的周期明顯的縮短，從而使得儀器自身的性能和質量在不斷的改進和完善，為相關行業的發展提供了更好的條件。
參考文獻
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[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].計算機與數字工程，2011(3).
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