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嵌入式linux在工业控制领域中的应用 | |||||
收集整理:佚名 来源:本站整理 时间:2009-01-10 22:26:09 点击数:[] ![]() |
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式存储在Flash文件中,需要时可以装入内存,这种动态的、根据需要加载的能力是支持其它一系列功能的重要特征。它能使初始化代码在系统引导后被释放。实际上,Linux同样还有很多内核外运行的公用程序,这些程序通常在初始化时运行一次,以后就不再运行。而且,这些公用程序可以用它们相互共有的方式一个接一个地按顺序运行。这样,相同内存空间可以被反复使用以“召入”每一个程序,就象系统引导一样。这样可以节省内存,特别是那些配置一次以后就不再更改的网络堆栈。如果将Linux可加载模块的功能包括在内核里,驱动程序和应用程序就都可以被加载。由于它可以检查硬件环境并且为硬件装上相应的软件,从而消除了用一个程序占用许多Flash Memory来处理多种硬件的复杂性。另外,软件的升级更加模块化,可以在系统运行时在Flash上升级应用程序和加载驱动程序,其配置信息和运行时间参数可以作为数据文件储存在Flash中。 基于嵌入式linux的工控系统以嵌入式微处理器为核心来运行嵌入式Linux操作系统。应用程序可通过网络进行更新,并可通过键盘进行人机对话, (1)不需专用的通信线路即可用现成的INTER-NET网络将数据传送到任何地方。 (2)不仅能够传递数据信号,也可以传递音频和图像信号。 (3) 由于目前的INTERNET协议是现成和公开的,因此,利用大到几十兆的 Microsoft IE浏览器,或小到只有600kB的Mosaic浏览器都可以对网络数据进行读取。 4 系统设计 4.1 硬件设计 嵌入式系统的硬件运行平台是开发应用程序的基础,整个开发板可基于IntelR SA-1110 微处理器架构。 图2所示是一个嵌入式系统的硬件结构框图。该硬件针对网络服务的应用选择了Intel系列中的strongARM MCU。StrongARM SA-1110是一款高性能、低价位、高集成度微处理器。SA-1110芯片内部集成有能以206MHz运行的32-bit IntelR Stron-gARM* RISC处理器,以及速度可达100 MHz 的存储器总线和灵活的存储器控制器,可支持SDRAM、 SMROM 以及variable-latency I/O 设备,并可为系统设计提供较高的存储带宽。由于SA-1110可以适应较大流量的网络应用,因而可为运行Linux提供硬件上的支持。此外,SA-1110还在开发板上集成有32MB的SDRAM、8 MB的FLASH、10 baseT以太网接口、RS232/RS485串口、I/O接口以及扩展FLASH卡存储器等。有关SA-1110更详细的资料可参考有关资料。 4.2 软件设计 嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心。如前面所述,嵌入式系统在内存容量和存储容量不足的情况下,必须对linux进行裁减设计。在裁剪过程中,所涉及的主要技术有下面几种。 (1)内核的精简 标准Linux是面向PC的,它集成了许多PC所需要而嵌入式系统并不需要的功能。因此,对一些可独立加上或卸下的功能块,可在编译内核时,仅保留嵌入式系统所需的功能模块,而删除不需要的功能块。这样,重新编译过的内核就会显著减小。 (2)虚拟内存机制的屏蔽 经过分析发现,虚拟内存是导致Linux实时性不强的原因之一。在工业控制中,一些任务要满足一定的实时性要求,屏蔽内核的虚拟内存管理机制可以增强Linux的实时性。当要更改内核的某项机制时,一般不必大规模地写代码,可采用条件编译的方法。同时由于linux系统对应用进程采用的是公平的时间分配调度算法,但这一算法也不能保证系统的实时性要求,因此要求对其进行更改。更改途径有两种:一是通过POSIX,二是通过底层编程。笔者是通过linux的实时有名管道(FIFO)的特殊队列来处理实时任务的先后顺序。实际上,实时有名管道就象实时任务一样从不换页,因而可以大大减少由于内存翻页而造成的不确定延时。 图3给出了Linux的工作原理框图。 (3)设备驱动程序的编写 确定了内核的基本功能后,就要为特定的设备编写驱动程序,可按照在Linux下编写驱动程序的规则进行编写。编写的设备驱动程序应当具有以下功能: ●对设备进行初始化和释放; ●完成数据从内核到硬件设备的传送和从硬件读取数据两项功能; ●读取应用程序传递给设备文件的数据以及回送应用程序请求的数 Tags: |
提供人:佚名 | |
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