嵌入式系统应用不寻常

去年年底，在美国举行了嵌入式系统国际会议的年会。在会上，英国ARC Cores公司负责市场开拓的副总裁Jim Turley 先生作了一个十分生动活泼而又妙趣横生的发言，谈到了嵌入式系统的一些不寻常的应用，以此来说明嵌入式系统的市场是如何的广阔。现在，将他的发言摘要编译如下。供读者参考。
提起微处理器人们很容易联想到PC机。但是微处理器的应用领域，无论从应用的范围使用的规模，以及采用的数量，都远远地超出了PC机的范畴。从数量上来看，x86类型的处理器，包括Intel公司和AMD公司生产的，加在一起也顶不上微处理器总消耗量的0。1%。其中应用数量最大的是在嵌入式系统中的应用。数量之大，说明应用范围的广泛。也在一定程度上说明，不存在有所谓嵌入式系统的典型应用。嵌入式处理器，包括微处理器、微控制器和数字信号处理器。

家庭中的应用

现在，每个家庭使用的嵌入式处理器平均约30~40个。一台PC机中就可能使用了10个嵌入式处理器。它的CD-ROM、硬盘和软盘驱动器，都需要使用嵌入式处理器；此外，键盘、声卡、调制解调器，以及监视器中也都需要使用嵌入式处理器。家庭里还使用了大量的小家用电器。这些家用电器包括：洗碗机、冰箱、洗衣机、炉灶，以及报警系统、应答机、录象机、自动钟表等等。就以不起眼的洗碗碟机为例，近来美国通用电器公司，在它的洗碗机中使用了一个DSP，专门用来消除洗碗机所产生的噪声，还真有效。在它运行时，一般人只有当触摸着机器，感觉到它的振动时，才能说出洗碗机是否开动了。这个洗碗机所安装的DSP，除了可以消除噪声的功能以外，还具有另外一套功能。它具有一种算法，可以根据所清洗的对象来调节控制水的压力，清洗浅而平的餐具，例如盘子，所用的水压需要比洗碗或洗锅时的压力低。
先撇开电视、音响的机器本身，自然它们都免不了要使用嵌入式处理器。现仅以遥控器为例。各种各样的家用电器都有自己的遥控器，遥控器几乎泛滥成灾了。使用起来也不方便。甚至鼎鼎大名的Microsoft公司，也想开发一种通用的遥控器。它们开发的通用遥控器，称为“Take Control"，是和Harmon Kardon公司合作开发的。令人印象深刻的是，Microsoft的遥控器也摆脱不了“Windows”的影子。显示屏是一个Windows，用图符区分控制对象和频道。采用的是触摸屏，用手指按住图符，将图符‘拖’，‘放’到不同的‘文件夹’，以此来实现控制对象的选择，或频道的转换。竟然还有其它厂商也‘继承’Microsoft的传统。Redmond公司生产的无绳电话，也采用Windows作为人机界面，通过触摸屏和对图符的拖、放，实现和电话号码簿的链接。
一个比较有用的具有组合功能的电视机遥控器，是在遥控器中集成了一部无绳电话。当电话被呼叫时，该遥控器可以自动将电视的音量调低，实现静音，以便用户接听电话。这时，遥控器就起一个电话分机的作用。另外还有一些比较有用的小东西，甚至可以说是不可缺少的东西。例如，可以发声的‘卡祖笛’（kazoo）。它可以编程，可以按照你的呼声，答应不同的声音。对于那些容易忘记东西的人，十分有用。例如找不到钥匙，就可以呼叫它。此外，还可以提醒你，例如一种装在钱包内的“卡祖笛”，当你从钱包里取出信用卡时，它就一直发出一种提醒你注意的声音，直到你把信用卡放回钱包为止。
关于家用吸尘器也有不少独出心裁的创造，有的在其中安装了AMD 29200处理器，用它来调节气流大小。此外，在吸尘器的入口处，还安装了可以进行自动清洗的垃圾箱，以便收集垃圾。为了免去擦拭窗户之苦，有人在家中根本不设置窗子，而是安装“虚拟窗子”。所谓虚拟窗子，就是在应该设置窗子的地方安置LCD显示屏，通过显示屏间接地显示外界的景色。现在在日本就可以看到，许多建筑物的电梯已不再用玻璃隔墙了，取代它们的是密封的仓体。仓体的壁上是一些显示屏，可以显示外界的景色，也可以从网上下载一些艺术图画。
这些技术甚至也被应用于微波炉。在微波炉的门上安装一个10英吋的LCD显示屏，接上USB和56k的调制解调器，当你在热饭时，也可以继续在网上冲浪。在微波炉上采用奔腾II处理器，就可以应付以上的功能要求，并且可以照顾热饭。为了能看到被加热的食品的情况，也可以在炉内安装摄像头；当选择观察内部时，LCD屏幕就可以显示炉内的状况。
电子玩具、电子宠物也是不可忽视的市场。不但儿童、青少年，甚至妇女、老年人也情有独锺。现在有的玩具火车，不但可以模仿火车进站、出站、过隧道的声音，也可以模仿运载畜群车的情景。随着火车速度的快慢，牛的鸣叫声也不相同。速度慢时，发出安详的哞哞声。速度加快时，噪声也加大、直到发出狂乱逃窜的哀叫声。有一种电子宠物称为Furby，甚至获得了“殊荣”，被美国联邦调查局（CIA）所禁止。Furby可以录音，可以倾听你的讲话，并作出某些反应。而美国联邦调查局不允许在它们的管辖范围内有这样的录音装置。
在电子宠物中，有一条电子狗值得一提。日本索尼公司成功地开发了一种类似机器人的电子狗，它的名字叫AIBO。AIBO具有狗的外形和面貌，在它的尾巴处开了一个小槽，可以放进容量为16 Mbyte的存储棒。狗内安装了一个64位的微处理器，还有许多传感器、致动器等电子元器件。AIBO和Furby一样，可以听懂声音，而且经过训练，能作出一定的反应。AIBO在和主人相处的过程中，逐渐适应了主人的要求，作出主人希望它作出的反应。这些都存储在存储棒里。一直到存储棒存满为止。存满以后，AIBO系统将失去应有的功能。需要主人或技术支持人员对存储器进行格式化，并重新启动。结果AIBO又重新变得像“陌生人”一样，好象变成了一个新人。这的确让人沮丧，尤其可能令年青的女主人伤心。这些伤心的主人必须重新训练它们，重新按希望它具有的反应编程。顺便提一句，这个玩具所具有的处理能力，和早先的Sun 3工作站相差无几。

汽车中的嵌入式系统

汽车内部正在迅速发展成为一个具有相当规模的局域网（LAN）。1997年某种型号的Volvo轿车，仅车内的连线就足有1200m长。现在车内的连接线已经成为最重、也是最昂贵的电器部分。为了改变这种状况，汽车制造商正在改用光纤组成的LAN，并且尽可能采用嵌入式系统。1976年的Deville型的卡迪拉克轿车，是首先使用嵌入式微处理器的轿车。现在S-级的梅塞德斯轿车，每辆车内平均安装有65个微处理器。BMW 7 系列轿车，则平均安装有63个微处理器。车前的大灯和车后的尾灯都是用微处理器控制的。智能化的侧视镜，与光学传输系统相连接，可以指向车的下面。驾车人在倒车时，可以从车内看清车下的情况，看清是否有类似AIBO的真狗。车内的音响，与传感器和控制器相连，可以根据具体情况自动调节音响的音量，使得输出电平适量地超出车内环境噪音的电平。
汽车灵活性和通信能力的加强，显著地提高了汽车的安全状况。如果出现事故，安全气囊的传感器除了给气囊自动充气，以防止撞伤以外，还同时向GPS服务站登记报案；并且还将有关数据传送给蜂窝电话手机，让手机自动向警察报警，以便交通警察及时知道，你在那里出了事故，和你的准确位置。
如果你是一位计算机迷，你可以在车上安装一台车用电脑。并且可以在驾驶时接收电子邮件。当收到电子邮件时，通过嵌入式系统，将邮件的报文转换成为语音，因此并不需要将视线转移到屏幕上去。此外，还可以通过嵌入式的语音识别系统，将你的语音命令代替计算机键盘作为输入的工具。应用声音媒体作为人机的界面。
在宇航方面的应用，往往成为民用的先导。执行火星探路者飞行任务的飞行器，和定居者（Sojourner）登陆舱一样，都安装有嵌入式的PowerPC，执行控制和其它运行功能。现在，利用嵌入式微处理器组成的导航系统和GPS系统，也可以作为你出行和回家的导航器。不论你处在什么地方，都可以依靠它们把你引导回家。对你来说，海森伯关于量子的测不准定律（Heisenberg's uncertainty principle）是不起作用的。

结束语

虽然Turley先生列举了许许多多的嵌入式系统十分有趣的应用例子。但是，从宇宙空间，到小小的垃圾箱，嵌入式系统的应用是无法一一枚举的。展望将来，正如Turley先生最后所说，“这不过是冰山的一个小角”，嵌入式系统可以应用的领域，还远未述及。应用领域和市场发展的空间还依然庞大，限制它的，仅仅是我们的想象力。