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議的年會。在會上，英國ARC Cores公司負責市場開拓的副總裁Jim Turley 先生作了一個十分生動活潑而又妙趣橫生的發言，談到了嵌入式系統的一些不尋常的應用，以此來說明嵌入式系統的市場是如何的廣闊。現在，將他的發言摘要編譯如下。供讀者參考。
提起微處理器人們很容易聯想到PC機。但是微處理器的應用領域，無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。從數量上來看，x86類型的處理器，包括Intel公司和AMD公司生產的，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，說明應用范圍的廣泛。也在一定程度上說明，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，每個家庭使用的嵌入式處理器平均約30~40個。一臺PC機中就可能使用了10個嵌入式處理器。它的CD-ROM、硬盤和軟盤驅動器，都需要使用嵌入式處理器；此外，鍵盤、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、自動鐘表等等。就以不起眼的洗碗碟機為例，近來美國通用電器公司，在它的洗碗機中使用了一個DSP，專門用來消除洗碗機所產生的噪聲，還真有效。在它運行時，一般人只有當觸摸著機器，感覺到它的振動時，才能說出洗碗機是否開動了。這個洗碗機所安裝的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調節控制水的壓力，清洗淺而平的餐具，例如盤子，所用的水壓需要比洗碗或洗鍋時的壓力低。
先撇開電視、音響的機器本身，自然它們都免不了要使用嵌入式處理器。現僅以遙控器為例。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。使用起來也不方便。甚至鼎鼎大名的Microsoft公司，也想開發一種通用的遙控器。它們開發的通用遙控器，稱為“Take Control"，是和Harmon Kardon公司合作開發的。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’，以此來實現控制對象的選擇，或頻道的轉換。竟然還有其它廠商也‘繼承’Microsoft的傳統。Redmond公司生產的無繩電話，也采用Windows作為人機界面，通過觸摸屏和對圖符的拖、放，實現和電話號碼簿的鏈接。
一個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繩電話。當電話被呼叫時，該遙控器可以自動將電視的音量調低，實現靜音，以便用戶接聽電話。這時，遙控器就起一個電話分機的作用。另外還有一些比較有用的小東西，甚至可以說是不可缺少的東西。例如，可以發聲的‘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，例如一種裝在錢包內的“卡祖笛”，當你從錢包里取出信用卡時，它就一直發出一種提醒你注意的聲音，直到你把信用卡放回錢包為止。
關于家用吸塵器也有不少獨出心裁的創造，有的在其中安裝了AMD 29200處理器，用它來調節氣流大小。此外，在吸塵器的入口處，還安裝了可以進行自動清洗的垃圾箱，以便收集垃圾。為了免去擦拭窗戶之苦，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，通過顯示屏間接地顯示外界的景色。現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，也可以從網上下載一些藝術圖畫。
這些技術甚至也被應用于微波爐。在微波爐的門上安裝一個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，也可以繼續在網上沖浪。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；當選擇觀察內部時，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。不但兒童、青少年，甚至婦女、老年人也情有獨鍾。現在有的玩具火車，不但可以模仿火車進站、出站、過隧道的聲音，也可以模仿運載畜群車的情景。隨著火車速度的快慢，牛的鳴叫聲也不相同。速度慢時，發出安詳的哞哞聲。速度加快時，噪聲也加大、直到發出狂亂逃竄的哀叫聲。有一種電子寵物稱為Furby，甚至獲得了“殊榮”，被美國聯邦調查局（CIA）所禁止。Furby可以錄音，可以傾聽你的講話，并作出某些反應。而美國聯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發了一種類似機器人的電子狗，它的名字叫AIBO。AIBO具有狗的外形和面貌，在它的尾巴處開了一個小槽，可以放進容量為16 Mbyte的存儲棒。狗內安裝了一個64位的微處理器，還有許多傳感器、致動器等電子元器件。AIBO和Furby一樣，可以聽懂聲音，而且經過訓練，能作出一定的反應。AIBO在和主人相處的過程中，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。一直到存儲棒存滿為止。存滿以后，AIBO系統將失去應有的功能。需要主人或技術支持人員對存儲器進行格式化，并重新啟動。結果AIBO又重新變得像“陌生人”一樣，好象變成了一個新人。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，這個玩具所具有的處理能力，和早先的Sun 3工作站相差無幾。

汽車中的嵌入式系統

汽車內部正在迅速發展成為一個具有相當規模的局域網（LAN）。1997年某種型號的Volvo轎車，僅車內的連線就足有1200m長。現在車內的連接線已經成為最重、也是最昂貴的電器部分。為了改變這種狀況，汽車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，是首先使用嵌入式微處理器的轎車。現在S-級的梅塞德斯轎車，每輛車內平均安裝有65個微處理器。BMW 7 系列轎車，則平均安裝有63個微處理器。車前的大燈和車后的尾燈都是用微處理器控制的。智能化的側視鏡，與光學傳輸系統相連接，可以指向車的下面。駕車人在倒車時，可以從車內看清車下的情況，看清是否有類似AIBO的真狗。車內的音響，與傳感器和控制器相連，可以根據具體情況自動調節音響的音量，使得輸出電平適量地超出車內環境噪音的電平。
汽車靈活性和通信能力的加強，顯著地提高了汽車的安全狀況。如果出現事故，安全氣囊的傳感器除了給氣囊自動充氣，以防止撞傷以外，還同時向GPS服務站登記報案；并且還將有關數據傳送給蜂窩電話手機，讓手機自動向警察報警，以便交通警察及時知道，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，你可以在車上安裝一臺車用電腦。并且可以在駕駛時接收電子郵件。當收到電子郵件時，通過嵌入式系統，將郵件的報文轉換成為語音，因此并不需要將視線轉移到屏幕上去。此外，還可以通過嵌入式的語音識別系統，將你的語音命令代替計算機鍵盤作為輸入的工具。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。現在，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。對你來說，海森伯關于量子的測不準定律（Heisenberg's uncertainty principle）是不起作用的。

結束語

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法一一枚舉的。展望將來，正如Turley先生最后所說，“這不過是冰山的一個小角”，嵌入式系統可以應用的領域，還遠未述及。應用領域和市場發展的空間還依然龐大，限制它的，僅僅是我們的想象力。