陆晓锋　许大为　李聪

【摘 要】航海设备广泛地使用了嵌入式系统技术，但嵌入式系统维修技术难度大。本文通过对航海设备嵌入式系统应用现状的调研，分析维修技术中存在的问题，提出提高航海设备嵌入式系统维修技术问题的应对措施。

【关键词】航海设备；嵌入式系统；维修；对策

船用导航设备为船舶航行提供航速、航向、航迹、位置、水深、方位、气象要素等信息。这些信息对于航行安全非常重要。嵌入式系统（Embedded System）技术在航海设备中的应用非常广泛，大幅提高了仪器的性能和智能化水平。但由于嵌入式系统（Embedded System）技术复杂，更新换代快，一旦出现故障，难以及时、有效地完成修复，给航行带来安全隐患，影响了船舶的正常航行和任务顺利完成。本文阐述了航海设备嵌入式系统的应用状况，分析了维修航海设备嵌入式系统方面存在的问题，提出相应的对策。

1 嵌入式系统的应用状况

1.1 航海设备嵌入式硬件系统应用情况

目前，航海设备种类型号众多，采用的嵌入式系统技术五花八门，大致有以下几类应用：

一是，各类单片机。通常使用Intel MCS-51系列单片机和DSP芯片。功能相对简单的导航仪器中使用比较多的是Intel MCS-51系列单片机如80C31及兼容芯片单片机AT89C51、89C52和AT89C55等，如某型测深仪、某型数字复示磁罗经、某型气象仪等；有些航海仪器则使用了DSP芯片如TMS320C32芯片、TM5800芯片，如某型GPS/GLONASS组合导航仪、某型罗兰C接收机使用TMS320C32芯片，某型组合智能导航仪使用TM5800芯片。

二是，嵌入式微处理器和嵌入式系统主板。系统或功能比较复杂的航海设备，其嵌入式系统主板较多使用PC/104主板、ETX、COMe等母板，CPU通常采用Intel 80486到Pentium Ⅲ以及凌动ATOM超低功耗处理器等嵌入式微处理器。

三是，设备内部同时使用了工控机和单片机等多种嵌入式硬件。在一些比较庞大复杂的航海设备中，既有主机又有分机，主机使用PC/104、ETX板、COMe板来完成主控、复杂计算等功能，分机使用单片机或DSP完成相对简单的功能。

1.2 航海设备嵌入式软件系统应用情况

嵌入式软件系统一般针对专门功能用途编制的，运行环境主要有DOS、WINDOWS、VxWorks、Windows XPE等操作系统，通常采用C/C++语言和汇编语言开发。对于简单的单片机系统通常直接采用汇编语言编写应用软件，对于功能相对复杂的系统，一般选用相应的EOS，在此基础上再开发完成特定功能的应用软件。

2 目前维修方面存在的问题

2.1 缺乏行业标准

目前，相关部门针对航海设备嵌入式系统开发、研制还没有建立统一的行业标准，市场上使用的产品主要是按照各厂家标准研发，产品无统一的技术衡量指标，这就导致维修方面缺乏规范的技术指导资料，加大了维修难度；同时各厂家为了追求市场利润，除了进行简单的使用、保养资料外，很少提供其它资料。

2.2 维修技术人员能力不足

一是，维修技术人员普遍缺乏嵌入式系统维修经验。嵌入式系统实际上就是专用计算机系统，对于维修技术人员能力要求较高，不仅要掌握计算机硬件、软件知识和电路知识，也要有丰富的维修经验。即使是计算机硬件专业的技术人员对于嵌入式系统的维修排故刚开始也会感到棘手，更何况其它专业的人员。二是，维修技术人员专业结构不合理。目前，导航设备技术人员多数为航海仪器、电子、自动控制等专业，计算机硬件及软件知识相对薄弱，对于嵌入式系统不太熟悉，因此对于航海装备中嵌入式系统模块的修理往往束手无策。而计算机应用专业的对于嵌入式系统比较熟悉，但对航海装备不熟悉，难以完成其它部分的维修任务。最理想的情况是两者的有利结合，专业相互渗透。三是，知识老化未及时更新。由于嵌入式系统技术发展很快，如不及时学习更新，很容易造成知识老化。而且维修行业又非研发部门，对于新兴技术的跟踪掌握并不及时，相对滞后，这一方面表现会更加明显。

2.3 嵌入式系统技术复杂，不易掌握

一是，嵌入式系统种类繁多。嵌入式系统从20世纪80年代开始大规模应用以来，各种产品非常丰富，既有单片机又有嵌入式微处理器；嵌入式主板推陈出新，标准多；不同时期的各种档次单片机和嵌入式微处理器广泛应用；可编程逻辑芯片广泛使用，难以维修等；二是，嵌入式操作系统产品多。嵌入式操作系统有数十种之多，航海设备常用的有DOS、WINDOWS、VxWorks、Windows XPE和嵌入式Linux等，大多数技术人员对于DOS、Windows、Windows XPE系统相对熟悉，但对于VxWorks、Linux系统大都不熟悉，导致对于操作系统、软件故障等简单问题的处理不熟悉。

2.4 维修器材、设备缺乏

一是，嵌入式系统一般为设备的核心部件，价格占全套设备价格的比重较大，维修器材备件价格比较贵，无论是修理方还是使用方器材储备量都很少。二是，升级换代快，器材提供难。嵌入式系统技术更新快，元器件更新周期短，造成一些嵌入式系统采用的元器件因停产等原因无法采购。三是，调试开发工具、维修工装少、技术资料少。一般修理方只有普通的修理工具和技术使用说明书，专用工具及专项资料少，加之缺乏行业标准，修理方无法配齐或研发专用修理工具。

3 嵌入式系统维修问题的对策

3.1 需提升维修技术人员的相应能力

从事嵌入式系统维修的技术人员除应具备电子类专业知识外，还应具备计算机硬件和软件基础知识，因此，在技术人员的培养上因注意以下几个方面：一是，招聘技术人员时应有所考虑。应适当招收计算机硬件、计算机应用专业的毕业生或者具有计算机软硬件、单片机基础的电子类专业毕业生充实技术人员队伍。二是，院校课程设置上应有所考虑。航海仪器专业课程中应增加计算机软硬件、计算机应用以及单片机方面的课程。三是，技术培训时应有所考虑。考虑到目前维修技术人员大多数为电子类、自动控制、精密仪器等专业毕业，对于计算机的操作不成问题，但计算机软硬件的知识比较薄弱，应加强数字电路、计算机软硬件、单片机原理的知识培训。技术人员应熟悉掌握市场上嵌入式硬件产品的种类，学习掌握主流操作系统及开发工具的使用，最好能熟练掌握一门高级语言或汇编语言；技术人员应掌握调试工具和调试方法，熟悉数字电路信号的检测调试。

3.2 需提高设备的维修性

一是，设备厂家开发软件自检模块，可以作为应用软件的一个菜单存在，也可以单独作为一套自检测试系统。二是，系统的升级换代应与硬件发展同步，一旦采用的硬件停产或无法采购，应及时更新升级。三是，配套技术资料要齐全，特别是嵌入式系统原理、硬件电路、软件实现、系统安装、维修、操作使用等方面的图纸资料；四是，配套的维修技术培训要及时组织，针对嵌入式系统的培训不能只停留在操作使用方面，要拓展培训的深度。

【参考文献】

[1]李广军.嵌入式系统与IP-CORE、M-CORE设计技术[J].半导体技术，2001，26（1）：4-8.

[2]宋真君.基于工业以太网的嵌入式控制系统的研究[D].上海：华东理工大学，2002.

[责任编辑：王楠]