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摘要：嵌入式系统在机器视觉中取得了很大的发展，大大提高了人们的生活质量。嵌入式系统最大的特点就是低功耗和便携性，这为产品小型化和集成化发展奠定了坚实的基础。本文主要探究了嵌入式系统在机器视觉中的相关应用，希望给相关人员一定的启示作用。
关键词：嵌入式系统；机器视觉
前言
嵌入式系统一般需要部署在资源平台受限且能够完成并行计算的平台之上。一般需要单片机给它提供强大的运算和控制能力，从而对于相关数据进行相应的搜集、传输、计算以及分析，在完成计算之后需要向相应的执行单元发送控制指令，从而完成相应的控制任务。一般的嵌入式系统需要部署在一个具体的资源平台上，能够使得嵌入式系统能够更好实现产业化、集成化以及规范化，从而更好地发挥嵌入式系统在工业系统的潜力。经过多年的发展，嵌入式系统已经发展十分成熟了，将嵌入式系统应用在机器视觉系统当中，对于提高系统稳定性和安全性发挥着至关重要的作用，同时还能够降低嵌入式系统的功耗。
1.嵌入式系统发展概述
嵌入式系统一种常见的处理单元是基于单片机技术，在嵌入式系统中能够部署相应的传感器、控制器以及相应的控制算法的数字系统。这种系统能够完成相应的专用任务，嵌入式系统主要包括了中央处理处理单元（单片机）、硬件设备（传感器和执行器），以及相应的实时操作系统（u-cos系统），具有通信控制、数据分析和管理等功能。它的核心是单片机设备，能够对于相应的数据进行有效的分析和计算，不同型号的单片机的计算能力不同，对于不同控制任务所需要的单片机也要求不同。一般的嵌入式系统逐渐朝着小型化、智能化和集成化的方向发展，一个系统往往都是需要集成在一个很小的模块上，往往是为了更好满足人们的需求。
2.嵌入式系统开发设计
基于嵌入式系统的软件开发环境主要是一些集成开发工具以及相应的硬件设计工具和软件，在实际开发一个嵌入式系统过程中需要立足于实际的项目，基于项目需求来进行软件硬开发，在满足设计要求的基础上，要尽可能提高开发的经济性和系统可靠性。在设计思路上一般采取的是自顶而下的设计思路，由系统到模块的设计方案，这样便于系统的开发和维护。嵌入式系统在部署到具体的平台上，还需要根据系统的实际需求来合理地选择相应的设备型号以及设计相应的控制算法，从而更好地保障系统稳定运行。此外，在嵌入式系统设计过程中，要充分利用控制单元的资源，根据不同的设备设计不同的控制算法和选择不同型号的控制单元，平时要对于相关寄存器进行合理的设置，保障所有设备能够工作在最合适的状态下。
3.嵌入式系统的微内核
微核结构的设计应用能够提高嵌入式系统代码的移植性和扩展性，但是随着嵌入式系统规模化和集成化的发展，使得微内核设计的内容更加的复杂，这就对设计软件和设计方案提出了更高的要求。过于复杂的微内核设计会极大地增加系统的功耗，阻碍系统的运行的性能。尤其如今我国进入了大数据时代，使得单片机需要处理的数据呈现指数倍数的增长,这样对于微内核的性能提出了更高的要求，这就需要对于微内核进行优化设计，从而有效提高嵌入式系统的性能。
另外对于微控制器来说，它主要靠系统自带的时钟系统进行驱动，在时钟驱动下不断根据周期指令来完成不同控制指令的读写任务，这个过程中需要使用软件代码进行合理地控制，从而最大程度发挥单片机的性能。
4.基于嵌入式系统的机器视觉系统开发研究
4.1硬件结构开发
在基于嵌入式系统的机器视觉系统硬件开发过程中，主要通过相关算法来完成控制任务，一般执行器是伺服电机，我们这里以伺服电机为执行器，来介绍硬件结构开发过程。伺服电机开发主要使用Stewart硬件开发平台来对机电设备进行开发。而Stewart平台主要是一个机械手臂开发平台，机械手的数量主要是有六个，而且这个系统还配置有大射电望远镜指向跟踪系统，这使得机械手能够完成高精度和实时性地控制运动。本文主要列举了三种Stewart机器视觉系统开发方案。第一种是PC+伺服驱动器+PMAC的方案，这种方案的特点是可靠性高、开发成本低、扩展性差。第二种是PC+定时卡+DA卡+编码器卡+伺服驱动器+算法的开发方案，这种方案的特点是开发成本一般，可靠性差、扩展性强、适用性一般。第三种是伺服驱动器+嵌入式控制器的开发方案，这种方案的特点是开发成本低、性价比和可靠性高、扩展性强以及适用性强。在实际开发过程中，需要综合考虑到各种因素的影响以及硬件设备资源情况来选择合适的硬件开发方案。
4.2软件结构开发
在基于嵌入式系统的机器视觉系统软件开发过程中，一般都是采用ucos作为RTOS开发软件的基础。软件开发过程中主要包括了以下模块的开发，它们分别是多任务管理模块、ISA接口管理模块、内存资源管理模块、系统中断管理模块。基于opencv的视觉算法、UART串口管理模块。其中，多任务管理、中断管理模块主要用ucos进行编写的完成，而其中的接口和中断模块里面的中断服务程序可以由用户进行编程和改写。在机器视觉过程中，主要采用基于opencv的相关视觉控制和处理算法来完成相关视觉任务，而且基于相关算法使用相关的库函数，这样给视觉系统开发设计带来了很大的方便。
4.3ucos移植
在基于嵌入式系统的机器视觉系统开发中，一般都是采用ucos进行开发移植的。Ucos移植过程中主要包括了以下几个过程，第一是对OS_CPU文件中的堆栈宽度和数据类型种类进行定义和说明。第二是通过宏定义的形式来对堆栈增长方向进行定义和设置。第三是通过采用#define对三个宏进行声明。第四是通过C语言来对于六个简单函数进行编写和说明。根据上述嵌入式系统开发中的软硬件的设计方案就能够完成伺服控制器的设计工作。
结语
嵌入式技术一直是各个行业研究的热点，嵌入式系统被广泛到各个领域当中。在将嵌入式技术应用到机器视觉过程中，需要考虑到硬件和软件的设计方案，更好地提高设计质量。
参考文献：
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