嵌入式計(jì)算平臺(tái)一直以來(lái)都是工業(yè)控制系統(tǒng)和小型工控設(shè)備中不可或缺的一部分，它們無(wú)論在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)或者運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中都能夠發(fā)揮不可忽視的作用。隨著工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化的不斷發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)的崛起，工控設(shè)備對(duì)于計(jì)算和通信能力的要求也越來(lái)越高。而作為工業(yè)控制系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，嵌入式計(jì)算平臺(tái)的性能、功耗和可靠性等因素更是受到了越來(lái)越多的關(guān)注。本文將會(huì)從嵌入式計(jì)算平臺(tái)的原理著手，介紹當(dāng)前市場(chǎng)上一些應(yīng)用廣泛的小型工控設(shè)備和低功耗高性能計(jì)算機(jī)，探索嵌入式計(jì)算平臺(tái)的極致性能。
一、嵌入式計(jì)算平臺(tái)原理
嵌入式計(jì)算平臺(tái)指的是集成了微處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)器、IO控制器、以太網(wǎng)控制器、USB控制器等硬件設(shè)備和相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它除了滿足一般計(jì)算機(jī)特性的同時(shí)，更加注重功耗、體積、成本等方面的性能并具有良好的抗干擾能力和穩(wěn)定性，因此適合用在自動(dòng)化控制、監(jiān)控、醫(yī)療、汽車電子等領(lǐng)域。 嵌入式計(jì)算平臺(tái)按照CPU架構(gòu)分為主流的兩種，即ARM和X86。ARM架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，針對(duì)一些性能要求不太高的設(shè)備使用較多，如智能家居、智能穿戴等領(lǐng)域；X86架構(gòu)則是傳統(tǒng)PC平臺(tái)的CPU架構(gòu)，擁有更高的性能，針對(duì)計(jì)算能力要求較高的領(lǐng)域使用較多，如數(shù)字娛樂(lè)、醫(yī)療裝置、工業(yè)機(jī)器人等行業(yè)。
二、工業(yè)控制系統(tǒng)中的小型工控設(shè)備
小型工控設(shè)備是指體積較小、功耗低、具有一定計(jì)算能力和豐富的接口資源的計(jì)算設(shè)備。在許多工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型工控設(shè)備作為核心裝置能夠滿足實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、性能等要求。市場(chǎng)上流行的小型工控設(shè)備有以下幾種：
1、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中采集節(jié)點(diǎn)和云平臺(tái)之間的中間連接，具有數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的一部分。
2、工業(yè)級(jí)單板計(jì)算機(jī)：工業(yè)級(jí)單板計(jì)算機(jī)以其高穩(wěn)定性、高抗干擾性備受市場(chǎng)青睞。針對(duì)各行各業(yè)的要求，工業(yè)級(jí)單板計(jì)算機(jī)提供了多種接口，如RS232、RS485、CAN總線、USB等，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、測(cè)量控制、圖像處理等功能。
3、嵌入式人機(jī)界面設(shè)備：嵌入式人機(jī)界面設(shè)備是工業(yè)系統(tǒng)中的重要組成部分。它采用可觸摸的屏幕及其它控制設(shè)備，為用戶提供友好的操作界面，支持多種通訊協(xié)議，能夠與PLC或工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。
4、嵌入式無(wú)人機(jī)：嵌入式無(wú)人機(jī)具有體積小、重量輕、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)、勘測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。嵌入式無(wú)人機(jī)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以通過(guò)外部傳感器實(shí)現(xiàn)更好的空間感知，滿足各個(gè)行業(yè)中的無(wú)人化需求。
三、低功耗高性能計(jì)算機(jī)
低功耗高性能計(jì)算機(jī)是一種新型的計(jì)算設(shè)備，具有良好的運(yùn)算性能、低功耗、高效率等特點(diǎn)。越來(lái)越多的廠商紛紛推出各種具備高性能的低功耗計(jì)算機(jī)。市場(chǎng)上表現(xiàn)突出的低功耗高性能計(jì)算機(jī)有以下幾種：
1、Raspberry Pi：Raspberry Pi 是以Linux為核心的嵌入式計(jì)算機(jī)，體積小，功耗少，能夠兼容多種操作系統(tǒng)。它擁有廣泛的接口資源，支持GPU加速和多線程處理，適合用于機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
2、Jetson Nano：Jetson Nano是NVIDIA推出的一款低功耗高性能計(jì)算機(jī)，基于ARM架構(gòu)，擁有四核CPU和128核GUP，適合用于深度學(xué)習(xí)、圖像處理等領(lǐng)域。
3、UP Squared：UP Squared是由英特爾推出的高性能低功耗計(jì)算機(jī)。采用X86架構(gòu)，可以擴(kuò)展到8GB內(nèi)存和128GB存儲(chǔ)，同時(shí)擁有多個(gè)接口，可滿足各種計(jì)算需求。
總之，隨著工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化的持續(xù)發(fā)展，嵌入式計(jì)算平臺(tái)成為了工控設(shè)備中的核心。小型工控設(shè)備和低功耗高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得工業(yè)系統(tǒng)在計(jì)算和通信能力方面得到更好的支持，并不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，選用適合的嵌入式計(jì)算平臺(tái)能夠更好地提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品性能。
