优秀的厨师知道可口的菜肴应该使用考究的材料，设计卓越的机电系统同样也要选用正确的软件和硬件。

　　如果你和我一样喜欢看美食频道，你可能就听说过Alton Brown谈论料理过程中的软件和硬件。现在控制工程网版权所有，我们就要讨论一下机电一体化项目中的软硬件材料。
　　对于Alton Brown来说，软件包括鸡蛋、牛奶和水，也就是食物中用到的所有“湿”的东西。而对于机电一体化，软件则包括操作系统（OS）、应用程序和仪器驱动。
　　这些肯定都要集成到最终的产品里。并且，机电一体化的大厨们还需要大量的辅助软件。机械设计通常使用计算机辅助设计（CAD）的输入来描述机械系统、然后创建有限元分析模型。这个模型可以模拟出实际机械系统应用时期望的应力和扭力。类似的，电子设计自动化（eda）软件使用电子元件描述语言和互连接CONTROL ENGINEERING China版权所有，创建电子系统的SPICE模型，可以模拟实际电子系统期望的输入和负载。　　

　　机电系统通常具有多嵌套控制回路。

　　软件
　　你同样需要软件来装配软件。微处理器能够读懂“机器码”一系列写成“操作码”的说明，它可以以数字的形式储存在计算机内存里。　　

控制工程师通常面对的是第四代计算机语言，它

　　尽管许多计算机专家和一些工程师仍然知道如何直接为机器编程，但是没有人喜欢这样做。应用源代码已经被写成了“人可以读懂”的语言，比如BASIC、C、Fortran。而这些人们可以读懂的语言被称作“第三代语言”（3GL），机器码则被称作第一代语言（1GL）。（相信我，你不需要知道第二代语言的情况）
　　编译器是一种能将可读源代码转化成智能机器码的软件包。编译器不仅需要能够读懂某种第三代语言，它还需要为目标微处理器完全读懂操作码控制工程网版权所有，以及最终系统中的可用资源。
　　坦率地说，写第三代语言代码最好还是留给计算机工程师和专家吧。这些语言带有复杂的句法和令人难以捉摸的命令集，控制工程师最好还是使用第四代语言（4GL）。
　　凭借描述性更强的词语“框架”、“环境”或者“集成开发环境”（IDE），这一代语言更具有参考性。例如Eclipse（开源）、LabView（美国国家仪器发布）以及任何一家面向IEC控制器语言具体实施的供应商开发的语言，它们都是高度面向应用的。

　　目标系统
　　对于绝大多数专业软件工程师和几乎全部嵌入式系统工程师，摆在他们办公桌上的电脑并不是目标系统。如果写出来的程序运行的计算机和你正在使用不是同一台，你就需要一台“交叉编译器”，它可以在你的计算机上运行，但是却可以创建运行在目标计算机上的机器码。运行在目标系统上的软件包括：
　　■ 操作系统，减轻微处理器的负担（比如内存、总线接入）；
　　■ 仪表驱动，可以使应用程序接入外围资源（比如传感器、驱动）；
　　■ 应用程序，可以控制程序流、执行逻辑操作和数学计算；
　　机电应用经常需要实时操作，这种“实时性”有一部分来自操作操作系统（OS）。有很多实时操作系统（RTOS）的选择，一些供应商可以提供专利型实时操作系统，比如来自风河公司的VXWorks。微软也推出了三个Windows系统（CE、XP和嵌入式）的实时版本。其他的公司（比如Montavista、风河、Green Hills Software和Lynuxworks）则推出了Linux的实时版本。
　　仪表驱动告诉外围硬件应该去做什么。在制作软件的时候CONTROL ENGINEERING China版权所有，编译器通过在项目中为仪表加入合适的驱动，使第三代语言的代码可以在仪表之间进行传递。仪表制造商在驱动器和编译器中写入合适的机器码，所有的机电工程师必须要做的是，确保在编译的时候使用正确的驱动。
　　应用程序是机电工程师心血的结晶，它在目标控制器上运行，融合了高层控制决策所需的全部才思和智慧。
　　如果有行人踏入自动牵引车道，这是怎么办？应用程序必须能够识别出行人，并且计划合适的行动。驱动器的固件应该可以使牵引车转到正确的方向，转过的角度也必须合适。正是控制器来决定转向的方向和转过的角度。

　　为机电一体化准备的硬件
　　让我们回到可以将软件的想法转化成实际的硬件。控制器就是起到这种作用，它有很多选择。对于大型静态的项目，传统的可编程逻辑控制器（PLC）或者可编程自动控制器（PAC）就很好。那些需要获取数据和控制系统的工程师则会倾向于使用基于PC的控制，使用多功能卡以及处理模块来提供输入输出。
　　然而，还是有越来越多的机电工程师选用嵌入式系统。举例来说，控创就提供多种单片机（SBC）解决方案，飞思卡尔半导体、威盛和德州仪器则提供片系统（system-on-chip ，SOC）设备控制工程网版权所有，在单片IC上包含处理器、输入输出、内存，并且提供网络功能。我已经看到了米粒大小的4位处理器，以及传说中的将多个处理打包的多核IC。
　　通常，选用嵌入式方法的工程师需要设计带有全部控制器元件