| 基于Linux的嵌入式工业测控系统 |
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关键词：Linux；嵌入式系统；测控系统；实时操作系统；RTAI 1、前言 随着网络控制技术的快速发展，工业以太网得到逐步完善，在工业控制领域获得越来越广泛的应用。工业以太网使用了TCP/IP协议，便于联网，并具有高速控制网络的优点。随着32位嵌入式CPU价格的下降，性能指标的提高，为嵌入式系统的广泛应用和Linux在嵌入式系统中的发展提供了广阔的空间。由于Linux的高度灵活性，可以容易地根据应用领域的特点对它进行定制开发，以满足实际应用需要。 2、基于Linux的嵌入式系统在测控系统中的设计 计算机测控系统本质上就是计算机控制系统，为了对被控对象实施控制，对其参数和状态进行检测是必不可少的。 2.1 测控系统整体设计 测控系统以基于Linux的嵌入式系统为核心，应用程序可通过网络进行更新，通过键盘进行人机对话，数据可通过LCD现场显示。重要数据可以文件形式保存在Flash存储器中，数据和报警信息还可通过串口向上位机传输，也可通过以太网口向Inernet发布信息。用户通过显示界面查看设备状态，设置设备参数，实现远程监控、远程维护。 2.2 总体框图[1]
2.3.1 硬件框图 考虑一般测控系统对嵌入式系统要求比较多的功能有:键盘接口、显示接口、A/D(或D/A)转换单元、可扩展的UO接口、打印机接口、与PC机通信的串行接口、以太网口等。实现的嵌入式系统硬件框图如图2-2所示[3]:
Linux系统中，内核提供保护机制，用户空间的进程一般不能直接访问硬件。Linux设备被抽象出来，所有设备都看成文件。用户进程通过文件系统的接口访问设备驱动程序，设备驱动程序主要完成如下功能: ①探测设备和初始化设备；②从设备接受数据并提交给内核；③从内核接受数据送到设备；④检测和处理设备错误。 3、基于 RTAI-Linux的嵌入式系统的软件实现 3.1 RTAI实时硬件抽象层的实现机理 引入新的数据结构rt_hal，形成了实时硬件抽象层RTHAL(Real Time Hardware Abatract Layer),rt_hal结构体的定义如下: struct rt_hal { struct desc_struct*idt table; void(*disint)(void); void(*enint)(void); unsigned int(*getflags)(void); void(*setflags)(unsigned int flags); void(*mask_and_ack_8259A)(unsigned int irq); void(*unmask_8259A_irq)(unsigned int irq); void(*ack_APIC_irq)(void); void(*mask_IO_APIC_irq)(unsigned int irq); void(*unmask_I0_APIC_irq)(unsigned int irq); unsigned long *Io_apic_irgs; void*irq_controller_lock; void*irq_desc; int *irq_vector; void *irq_2_pin; void* ret_from_intr; struct desc_struct *gdt_table; volatile int*idle_weight; void (*lxrt_cli)(void); }; 在usr/src/Linux/arch/i386/kernel/irq.c中初始化为rthal: struct rt_hal rthal { idt_table, /*中断向量表*/ Linux_cli, /*关中断函数*/ Linux_sti, /*开中断函数*/ Linux_save_flags, /*保存中断前的标志*/ Linux_restore_flags, /*恢复中断前的标志*/ Task_and_ack_8259A, /*中断屏蔽*/ Enable_8259A_irq, /*中断使能*/ Linux_ack_APIC_irq, (), /*在io_apic.c文件中设置*/ &io_apic_irgs, &irq_controller_lock, irq_desc, irq_vector, (), /*在io_apic.c文件中设置*/ &ret_from_imr, gdt_table, /*全局描述符表*/ &idle_weight, () }; 初始化rthal时，指向函数的指针变量指向实现原来标准Linux中开、关中断等功能的函数如下: static void linux_cli(void) { hard_cli(); } static void linux_sti(void) { hard_sti(); } static unsigned int linux_save_flags(void) { int flags; hard_save_flags(flags) turn flags } static void linux_restore_flags(unsigned int flags) { hard_restore_flags(flags); } 本新闻共2页,当前在第1页 [1] [2] 工控世界网 |
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