ARM(Advanced RISC Machines)既可以理解為一個(gè)公司的名字,也可以理解為一類微處理器,也可以理解為技術(shù)名稱,我們通常所說(shuō)的 ARM指的是采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器,在國(guó)際上,以其極大的優(yōu)勢(shì),遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng);在國(guó)內(nèi),對(duì)ARM系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用也有數(shù)十家,然而對(duì)ARM系統(tǒng)應(yīng)用資歷較深,硬件較為穩(wěn)定的廠家則不多,較多的情況是在具有一定的51系列單片機(jī)硬件的基礎(chǔ)上,只是將處理器換作ARM處理器,稍作改動(dòng)即可,這樣根本沒(méi)有發(fā)揮ARM處理的其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)功能。這樣表面上看,也是采用的ARM系統(tǒng),然而,性能卻和單片機(jī)無(wú)異。
在切割機(jī)行業(yè)中,國(guó)內(nèi)諸多切割控制系統(tǒng)的主板,通常有三種:①單片機(jī)(51系列,AVR等系列);②ARM系列;③X86系列(既工控主板)。單片機(jī)系統(tǒng),對(duì)于簡(jiǎn)單的控制甚為方便,然而對(duì)于切割控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)顯然力不從心,無(wú)論是從速度,支持的外設(shè),存儲(chǔ)等方面都無(wú)法滿足要求;X86系列的工控機(jī)在價(jià)格、散熱、機(jī)械穩(wěn)定性能上,或受病毒干擾等原因,對(duì)于有數(shù)據(jù)安全性要求的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō),都不是理想的配置,為了便于理解,這里做一些比較。
一. ARM主板和單片機(jī)主板比較
我們通常所說(shuō)的單片機(jī)主板指的是51系列、AVR系列等其他的控制和指令相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),因其尋址能力、內(nèi)存、I/O口數(shù)、運(yùn)行速度、指令模式,、網(wǎng)絡(luò)、聲音、圖像處理,外設(shè)配套繁多等固有的缺點(diǎn),決定了其只能應(yīng)用在相對(duì)簡(jiǎn)單控制領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi),做的比較成熟的是簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器,單軸控制系統(tǒng),遙控器,電子鎖,LED霓虹燈顯示等等簡(jiǎn)單控制行業(yè),然而如果是應(yīng)用于工業(yè)控制,CNC系統(tǒng),切割控制系統(tǒng),國(guó)內(nèi)雖然有公司應(yīng)用過(guò),但是由于產(chǎn)品性能存在的技術(shù)瓶頸,目前已經(jīng)在市場(chǎng)上所淘汰。
二. ARM主板和X86主板的優(yōu)缺點(diǎn)比較
ARM主板相對(duì)于X86主板的優(yōu)點(diǎn):
1、功耗:
這是ARM主板最大的優(yōu)點(diǎn)之一,一般的VIA的X86主板,功耗都在40W左右或者以上,而ARM主板的功耗極低,EICB系列主板功耗整體也只有1W左右,因此具有著可靠的運(yùn)行穩(wěn)定性。
2、發(fā)熱:
由于ARM主板極低的功耗,因此ARM主板工作溫度一般是常溫,可以一直常年累月開機(jī)在線工作,常溫下工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)高溫死機(jī)等問(wèn)題。而X86主板由于 CPU的高主頻所產(chǎn)生較高的熱量,且必須配備風(fēng)扇,而風(fēng)扇容易磨損,壽命有限,不適合長(zhǎng)期工作,否則主板產(chǎn)生的溫度會(huì)讓主板整體性能壽命降低,特別是在夏季或熱帶地區(qū),則容易出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象,這對(duì)X86系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。且在熱切割行業(yè),因?yàn)楣に囘^(guò)程的原因,對(duì)控制系統(tǒng)的散熱要求較高,ARM系統(tǒng)應(yīng)用在切割行業(yè)的優(yōu)勢(shì)就凸顯出來(lái)了。
3、環(huán)境溫度:
ARM主板一般都是工業(yè)極,受環(huán)境影響較小,最低溫度可以在-20攝氏度左右,這在北方嚴(yán)寒的冬季等環(huán)境下,使切割控制系統(tǒng)照樣工作而生產(chǎn)不受影響;最高溫度可以在70攝氏度左右 ,因此在熱帶,環(huán)境溫度相對(duì)較高的環(huán)境下工作也會(huì)相安無(wú)事,而X86主板對(duì)環(huán)境溫度適應(yīng)范圍相對(duì)要小。
4、硬件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性:
ARM主板所有芯片都采取了貼片方式,包括主處理器芯片以及內(nèi)存條芯片,因此在周圍環(huán)境震動(dòng)情況下不會(huì)松動(dòng)。而工控機(jī)一般采用運(yùn)動(dòng)控制卡插拔在X86系列主板上的直插方式,以及內(nèi)存條和DOM盤等,因此設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)久,或者受到較大振動(dòng)時(shí),就會(huì)容易出現(xiàn)松動(dòng)情況從而影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
5、數(shù)據(jù)安全性:
ARM主板都采用高度集成方式,數(shù)據(jù)一般都放在Flash內(nèi)部,采用二進(jìn)制格式,外部無(wú)法直接拷貝內(nèi)部數(shù)據(jù)。目前ARM主板的系統(tǒng)都是WinCE系統(tǒng)、 Linux系統(tǒng)或者其他非WINDOWS系統(tǒng),不會(huì)受病毒感染,客戶無(wú)須擔(dān)心病毒感染而導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄漏或文件破壞,尤其是一些對(duì)于數(shù)據(jù)安全性要求很高的場(chǎng)所, ARM主板非常適合。而X86由于都是Windows XP、2000、DOS等常用系統(tǒng),而且采用了DOM盤或者硬盤,因此數(shù)據(jù)容易被病毒感染。
6、開機(jī)時(shí)間:
ARM主板的開機(jī)速度非???,一般只有幾秒就可以了,應(yīng)用剩余電荷的時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)據(jù),因此可以直接開關(guān)機(jī),切割控制系統(tǒng)的參數(shù)等數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失,無(wú)需增加不間斷電源等設(shè)備;而X86需要開機(jī)一段時(shí)間,Windows系統(tǒng)才會(huì)起來(lái),非法關(guān)機(jī)等操作都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。另外開關(guān)機(jī)時(shí)間是嵌入式系統(tǒng)的要求,工控機(jī)無(wú)法達(dá)到這種要求。
7、性能:
目前來(lái)看,ARM主板的性能已經(jīng)越來(lái)越接近X86主板,從視頻多媒體、數(shù)據(jù)通信等幾個(gè)方面,基本和X86類似,在工業(yè)穩(wěn)定性上則超過(guò)了它。
8、工作時(shí)間:
ARM主板不受時(shí)間限制,可以一直開機(jī)工作,無(wú)須人員去維護(hù),而且在掉電情況下,只要來(lái)電就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),無(wú)須人員去開機(jī)或者關(guān)機(jī),此點(diǎn)在某些特許行業(yè)有著十分重要的意義。而X86主板卻要人員維護(hù),而且不能長(zhǎng)期工作。
9、靈活性:
ARM控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家可以根據(jù)行業(yè)用戶的需要來(lái)進(jìn)行靈活配置,比如logo,內(nèi)存大小,系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序裁減,周圍芯片的裁減,系統(tǒng)軟件的加載,可以連接市場(chǎng)上常用的工業(yè)顯示器,其他外設(shè)等等,無(wú)論軟硬件都是非常靈活。
10、性價(jià)比:
由于研發(fā)廠家可以對(duì)ARM處理器的硬件進(jìn)行靈活配置,而且部分ARM主板已經(jīng)包含了內(nèi)存和存儲(chǔ)介質(zhì),無(wú)須外部購(gòu)買存儲(chǔ)配件,這樣大大降低了ARM主板的開發(fā)成本和制造成本,因此整體系統(tǒng)成本比X86價(jià)格要低很多。因此我們看到功能相同的基于工控機(jī)的切割控制系統(tǒng)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外其價(jià)格都比ARM系統(tǒng)價(jià)格甚至高幾倍。
ARM主板對(duì)于X86的缺點(diǎn):
1、使用平臺(tái):
目前ARM主板都是采用了Windows CE系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)或者其他,而非基于WINDOWS系統(tǒng),因此對(duì)于研發(fā)廠家來(lái)說(shuō),原先采用了X86的平臺(tái),目前要調(diào)整到ARM上來(lái),必須對(duì)軟件平臺(tái)進(jìn)行重新編譯和調(diào)整,而且還要熟悉一下ARM的嵌入式平臺(tái)工作機(jī)制,這里如果不進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的硬件調(diào)試和軟件底層的調(diào)整,很難使系統(tǒng)達(dá)到非常穩(wěn)定的性能,對(duì)于原來(lái)采用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),則等于重新開發(fā)一整套系統(tǒng)。
2、技術(shù)支持:
目前國(guó)內(nèi)做ARM控制系統(tǒng)的廠家不多,因此技術(shù)支持和維護(hù)方面沒(méi)有象VIA等廠商那么強(qiáng)大。有些產(chǎn)品需要國(guó)外的的技術(shù)支持,沿海城市由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)構(gòu)性,電子行業(yè)比較發(fā)達(dá),使其維護(hù)成本和方便性有優(yōu)勢(shì)。不過(guò)隨著時(shí)間的推移,國(guó)內(nèi)的ARM主板的技術(shù)支持必定會(huì)跟上去。
3、處理速度:
目前ARM數(shù)據(jù)處理速度比Pentium以后系列慢,不過(guò)在切割控制行業(yè),目前ARM的數(shù)據(jù)處理速度完全可以達(dá)到實(shí)際要求。
總結(jié):如果從性能、功耗、安全性、成本等各個(gè)方面綜合考慮的話,嵌入式ARM主板應(yīng)用于數(shù)控切割控制系統(tǒng)具有極高的性價(jià)比,并且由于ARM主板的物美價(jià)廉以及目前ARM系統(tǒng)在市場(chǎng)上的成功應(yīng)用和推廣, ARM系統(tǒng)在切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)畢將會(huì)趨于主導(dǎo)地位。
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