在探讨嵌入式系统在自动化仪表中的应用时，首先需要了解自动化仪表的定义及其发展历程。自动化仪表是指使用微计算机或微处理器的仪器，其功能包括数据存储、运算、逻辑判断以及实现自动化操作。它们在工业生产中作为调整生产过程的核心设备，执行实时检测和优化控制，保证生产参数处于理想状态，以此来有效控制生产成本和提高产品质量。
随着计算机技术、微电子技术和网络化技术的飞速发展，自动化仪器仪表正在向智能化、网络化和虚拟化的方向快速发展。未来，基于嵌入式系统设计的自动化仪器仪表将成为主流，它们不仅能执行复杂的智能算法，还能替代传统仪器仪表中的常规电子线路，为传统产业带来技术升级，提高竞争力。
嵌入式系统，从广义上讲，是含有特定功能的计算机软硬件的集合体，而从狭义上讲，则是用于控制某个设备的专用计算机系统。嵌入式系统具有专用性强、高度个性化的特点，其软件系统运行环境差异很大，需要根据实际硬件平台进行设置。为了适应不同的工作环境，即使在突发断电的情况下，嵌入式系统也应能够完成既定的工作任务。
在实际的工业自动化仪表应用中，嵌入式系统需要满足一些特定的要求。嵌入式系统必须具备高可靠性，能够在无人值守的状态下运行，并具备出错处理和自动复位功能。嵌入式系统要具有实时性好、系统精简、能够支持多任务操作系统、具有高精度的实时中断响应时间，确保操作系统内部实时应用程序的执行时间最短。此外，嵌入式系统还应具有良好的存储区管理、模块化设计，以及有效的软件保护功能，以防止软件进程间的非法访问。
工业自动化仪表在采集数据和输出控制信号时，需要与外部进行重要的交互。因此，嵌入式系统在自动化仪表中的接口要求也非常关键。这些接口不仅需要支持数据的采集和数字量、模拟量信号的输出，还要具备抗干扰能力和数据传输的稳定性。例如，通过光电隔离电路增强抗干扰性，使用达林顿管来增加数字输出口的功率，以及采用集成控制器CAN来实施光电隔离等措施。
基于这些要求，文章讨论了工业自动化仪表的设计实例，包括数据采集模块、数据输出模块和CAN控制器模块等的设计。举例来说，数据采集模块可能会设计有多个数字量采集点，将信息直接传输至处理器。而在数据输出模块的设计中，要满足仪表的通用性需求，设计有模拟和数字输出。在CAN控制器模块中，为了增强抗干扰能力和简化电路，采用了STM32F103RC芯片和外围电路设计。
嵌入式系统的设计和开发工具选择也非常重要，以保证系统的良好运行。开发工具和编译环境需要根据嵌入式系统的基本功能要求，采用合适的开发工具进行设计。
嵌入式系统在自动化仪表中的应用不仅提高了工业自动化水平，也促进了传统工业技术的升级。同时，对于嵌入式系统开发人员和工程师而言，他们需要深入理解工业自动化的需求，并能够设计出满足实时性、可靠性和低功耗等要求的系统。这不仅要求他们拥有扎实的计算机科学技术基础，还需要对工业生产过程和仪器仪表的工作原理有深刻的认识。随着相关技术的不断进步，相信嵌入式系统在自动化仪表领域的应用将越来越广泛，对提高生产效率和产品质量发挥更加关键的作用。
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