基于Linux的嵌入式測控系統(tǒng)設計

對于應用程序的開發(fā)，針對測控系統(tǒng)的具體應用，利用Linux 提供API接口開發(fā)應用程序。測控系統(tǒng)要完成多個任務，因為屏蔽了虛擬內(nèi)存機制，所有的任務共同享有物理內(nèi)存，存在于統(tǒng)一的線性空間中。任務中的地址為真正的物理地址，由于不需要進行地址空間映射，在任務切換時的上下文切換時間大大減少，提高了響應的速度，實時性增強。Linux采用基于優(yōu)先級的輪轉(zhuǎn)法調(diào)度策略，能夠?qū)崿F(xiàn)多個任務并行。各個任務的實時性要求不同，可通過劃分優(yōu)先級，使實時性要求高的任務劃分為實時進程，具有較高的優(yōu)先級，優(yōu)先得到調(diào)度，保證一定的實時性的要求。任務間通過信號量、消息隊列等機制通信。

在嵌入式系統(tǒng)中軟件開發(fā)的主要模塊有：數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊，通信和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，故障診斷模塊。其中故障診斷模塊實現(xiàn)實時自診斷，在系統(tǒng)工作期間，對系統(tǒng)內(nèi)部進行部分測試。即將診斷程序設置在嵌入式系統(tǒng)中中斷級別最低的中斷服務程序，在不影響系統(tǒng)工作的前提下，進行實時診斷。如發(fā)現(xiàn)故障且復診后仍有錯，通過顯示界面顯示，并上傳給上位機，保證系統(tǒng)的可靠性。

在嵌入式Linux的開發(fā)中，采用主—從模式，通過串行口或以太網(wǎng)口，使目標板和宿主機相連。使用的是GNU的系列工具，GNU具有免費開放的源代碼，也為我們開發(fā)基于Linux的應用程序提供了方便。它包括一系列的開發(fā)調(diào)試工具。主要組件有：

gcc：編譯器，可做成交叉編譯的形式，即在宿主機上開發(fā)編譯目標機上可運行的二進制文件;

Binutils：一些輔助工具，包括objdump(可以反編譯二進制文件)、as(匯編編譯器)、ld(連接器)等等;

Gdb：調(diào)試器，可使用多種交叉調(diào)試方式，如gdbserve(使用以太網(wǎng)絡調(diào)試)。

最后，將調(diào)試好的內(nèi)核和應用程序燒錄到閃存中。裁剪后的Linux已成經(jīng)功移植到目標平臺上，在開發(fā)板上運行良好。經(jīng)過測試，已滿足一般的實時性要求。

3 結(jié) 論

我們開發(fā)的基于Linux 的嵌入式系統(tǒng)應用于測控系統(tǒng)，能滿足當前工業(yè)控制領域?qū)y控系統(tǒng)提出的要求，保證測控任務完成的實時性、可靠性，可連到工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控。其硬件，接口采用插板的形式，結(jié)構(gòu)簡單，易于裝卸，方便系統(tǒng)集成和維護。軟件方面，用戶可針對具體應用作相應修改或刪除即可，因而提高了測控系統(tǒng)的開發(fā)效率，在工業(yè)控制領域有很好的應用前景。