软件是怎样控制硬件的？

是不是软件想要的功能，硬件都能实现？

我觉得你是想问，软件是怎么控制一个设备，如机器人、数控机床，让它们执行设定的动作的。不论怎么变化，软件控制硬件，都离不开计算机的中央处理器CPU，或者单片机MPU。因为只有处理器才能把控制软件的指令，传递到接口电路，最终控制目标设备的动作。

以下介绍几种我用过的控制方式。

通过I/O口进行控制

CPU有GPIO接口，MPU有P0~P4及更多的IO接口。这些接口，可以通过软件设置，做为输出、输入口。

从CPU，MPU出来的控制信号，一般不能直接控制目标对象，比如最简单的LED灯，电机等，必须经过一些锁存芯片、光电隔离芯片、继电器、接触器、信号驱动等电路，才能控制目标的动作。一些成熟的电机驱动器，也可直接接收从处理器出来的输出信号，只要用一些芯片进行信号转换即可。

通过内存扩展地址，用可编程芯片如PLC，CPLD，FPGA等对目标进行控制。

有的控制对象需要几十、几百个控制点，这样P口就不够用了。

解决的方法，就是用扩展外部存储器地址的方法，如使用E200H，E300H......这样的扩展地址线，通过PLC、CPLD、FPGA等可编程器件，可以扩展出需要数量的控制输出。

很多硬件从业者，很擅长用PLC、CPLD、FPGA等芯片，以至于单片机最直接的P口被束之高阁，只完成看门狗Watchdog最简单的监视作用。

通过CAN，EtherCAT，ISA，PCIE等总线接口传递控制指令

随着外部控制器件的日益智能化、处理器化，各种总线应运而生。

如上位机为高速的PC机，下位机为控制各种动作的单片机，那么PC104的ISA总线接口、PCIE接口、CAN总线接口等，就是最好的选择。或者下位机直接就是一个支持EtherCAT总线的电机驱动器。

通过这些总线接口，可以快速地传递上位机的控制信号到控制单元中。

总结：软件对硬件的控制，有很多种实现方式，IO直接控制；扩展地址外加PLC，CPLD，FPGA可编程芯片控制；CAN，EtherCAT，ISA，PCIE等总线接口控制方式。根据需要，灵活运用。

我们国家自动控制的实力还是很历害的，控制系统也是非常可靠智能的，相信你的所有想法都会通过控制系统变为现实。

（以上图片来自网络，仅为示意）

现代防空系统，拦不住无人机的攻击吗？

许多高性能的防空探测系统，针对是来袭的战轰机、巡航导弹等空中目标，由于无人机都采用超低空突防手段，飞且行速度相对较慢，雷达反射面积有的与空中飞鸟相似，这就给目标的探测与锁定带来非常大的麻烦，要击落无人机也是个头痛问题。

俄罗斯在叙利亚的赫梅米姆空军基地，曾经遭到数次反政府武装的无人机袭击，尽管最终击落了来袭数架无人机，但却令俄罗斯防空部队心惊胆战，因为未来战争如果遭到无人机群的打击，按现在的防空部队武器装备拦截无人机，几乎所有军队都得破产。

价值数千上万元美元的无人机，即便携带小型的空地导弹和精确制导炸弹，对地面的目标的破坏力也是惊人的，但拦截无人机的中远程防空导弹却价值高达数十万甚至上百万美元一枚，即便按一枚防空导弹击落一架无人机来推测，如果一次作战来上百架规模的无人机，并将其全部拦截，其代价也是所有军队所承担不起的。

有了实战经验深刻教训的俄罗斯空军防空部队，就一直在绞尽脑汁开展打无人机的战术研究，全部用防空导弹来拦截来袭的无人机，显然是是不现实的，因为没有那么多的导弹来应对无人机。

即便近防炮系统打无人机，也是要破产的，一发近防炮弹数百美元，打下一架无人机，最起码要消耗上百发乃至数百发以上的近防炮弹，进攻方如果用无人机战术，从现在来看，防御方不管用什么武器来拦截摧毁无人机，其代价都是高昂的。

叙利亚战争中，反政府武装对俄空军基地的无人机袭击，包括胡塞武装袭击沙特油田实施中，无人机所取得的战绩，令各国军队刮目相看，最关键是地面防空系统，还不一定能探测到来袭的无人机，这也是非常可怕的，发现不了无人机，只要无人机进入攻击状态时，地面肉眼发现时，就非常被动了。

有的无人机非常小，高射机枪、高射炮都不好瞄准，即便雷达制导的高炮，用来打无人机，也极不方便，因此，无人机将成为许多国家军队的必备武器，特别是随AI技术越来越先进的当下，无人机将改变未来战争模式。

无人机，对各国军队来说，必将是未来战争中，特别难对付的空中目标，机体小、携带小型空地导弹和精确制导炸弹，无人机成本+小型空地导弹或精确制导炸弹，其价格成本远超一枚防空导弹，用防空导弹来拦截无人机，真是一种得不偿失的打法，实力不济的军队，仅采取无人机蜂群战术，既能取得战场战果，又能使防御方破产。

PID是控制系统吗？控制系统的组成是什么？控制系统与控制器的区别是什么？

答；PID不是控制系统，它只是控制系统中的一个分支电路，俗称“比较机构”。见下图所示。

控制系统主要由控制器、被控对象、执行机构和变送器组成。

控制器也只是控制系统中的一部分，侠义地讲控制器它可以简单地控制某一被控对象。

PID可以通俗地解释为下图所示。

现在的工业自动控制系统中，一些仪器仪表都采用了先进的微电脑芯片及技术。在集成运算放大器中，利用积分比例调节的原理，改变信号输入侧的偏差量，来提高控制的稳定性和准确性；利用微分(微分是积分的逆运算)，改变电阻与电容的位置互换与充放电时间关系；使在闭环自动控制电路得到一部分基准信号反馈。

它主要包括三个部分组成；

①是比例测量；

②是比较运算；

③是驱动执行；

由于这些参数的整定仅仅只需要通过仪表的面板键的设定，便可以使仪表与各类传感器、变送器等匹配配套使用。

简单地说，PID只是起设置的部分参数整定的作用

PID控制是自动控制系统中的一种取样、比较、运算的反馈回路部件，它是一种比较成熟的智能控制计算方法，对于大多数控制对象有较强的适应能力，其多项故障控制策略，可以对仪器仪表的控制误差进一步减小，达到一定的精度控制。

下面通俗的说一下PID参数整定的意义；

P:比例带。在PID控制器调节中，输出控制量的大小与测量值和设定值之间的偏差成正比，偏差越大，输出越大，仪表的比例参数P的设定值越大，控制的灵敏度越低，稳定性越高。P的设定值越小，灵敏度越高，稳定性越低。所以我们在各种仪表的PID参数整定设置的时候，要首先知道PID参数设置中的P的选项及设定范围，才能够比较合适的设置P的参数值。

I:积分时间。积分运算的目的是为了消除静态误差，此时只要偏差存在，积分的作用是将控制量向使偏差消除的方向移动。积分时间是表示积分强度的单位，仪器仪表设定的积分时间越短，仪表的积分作用越强。例如仪表的积分时间设定为200S，表示对当前固定的偏差，积分作用的输出达到和比例作用相同的输出量要用到200S时间。

D:微分时间。积分的作用是对控制的结果的修正，动作频率响应速度较慢，这时候，微分的作用就是为了弥补消除其积分时间的不足或者说是缺点而进行补充的。微分作用是根据偏差产生的速度对输出量进行修正的，它使控制过程尽快回到原来的控制状态，微分时间是表示微分强度的单位，仪表设定的微分时间越长，则表示仪表的微分作用对控制量的修正越强。

由以上可以清楚看到，将比例作用的快速性，积分时间作用的彻底性，微分时间作用的超前性这三项的优点结合起来，就构成了较为理想的PID调节器。

以上为个人观点，仅供提问者和头条上有类似需要了解的阅读者们参考，希望对大家有一点帮助。

知足常乐2019.4.27日于上海