基于eCos在基于ARM7硬件平臺上的應(yīng)用

　?。?） 組件定義語言CDL

　　CDL是eCos組件框架中的一個關(guān)鍵部分，eCos所有模塊的程序包中都包含一個CDL腳本對該包進行描述并提供配置選項。以本系統(tǒng)中的串口驅(qū)動程序包為例，在該包對應(yīng)的CDL中定義了一個名為CYGPKG_IO_SERIAL_ARM_AT91的cdl_package。在這個cdl_package中詳細列出了該包的一些屬性，如該包必須在工程已經(jīng)包含了硬件抽象層包CYGPKG_HAL_ARM_AT91和上層串口I/O包CYGPKG_IO_SERIAL的情況下才會被使能。另外，串口的一些常用特性，如波特率、設(shè)備名、緩沖區(qū)大小等配置選項也是必不可少的。在一些復雜的CDL中還會包含對該包中的源程序進行編譯時的一些編譯選項。在進行配置的時候，該包還會產(chǎn)生一個包含了各個可配置參數(shù)數(shù)值的頭文件。當其他包使用由CYGPKG_IO_SERIAL_ARM_AT91包提供的可配置參數(shù)時，這個新產(chǎn)生的頭文件就會被相關(guān)的源文件通過#include語法包含。

　?。?） 組件倉庫ecos.db

　　ecos.db是一個包含了所有可用程序包和配置模版的文本文件。在該文件中，需要注冊所有的CDL包。在注冊時以package關(guān)鍵字提供相應(yīng)包的名稱、CDL腳本文件的文件路徑以及對該包的一個簡單描述。在ecos.db中還會以target關(guān)鍵字生成配置模版，從而提供目標平臺的一些基本組成結(jié)構(gòu)，使目標平臺包括所需要的已經(jīng)注冊了的CDL配置包。

　?。?） 圖形配置工具configtool

　　configtool是利用MFC編寫的Windows程序，是eCos可配置性的執(zhí)行者，也可以理解成是CDL腳本的解釋器。一方面它讀取ecos.db文件中的目標平臺和已注冊的配置包信息，根據(jù)配置包的路徑找到相應(yīng)的CDL腳本，然后根據(jù)腳本中給出的屬性向程序員提供圖形化的配置信息；另一方面，它還可以接受用戶的輸入，包括單選按鈕、復選框、下拉列表、文本輸入等。當用戶保存一個配置時，configtool會根據(jù)CDL語言的提示生成相應(yīng)的頭文件，也會將指定的頭文件從配置包中復制到配置文件所在的工作目錄。無論是生成的頭文件還是拷貝的頭文件，都會在編譯時被源程序所引用。對于內(nèi)核源程序，configtool又可以理解成編譯器。當用戶的配置選項被保存并且對工程進行編譯時，configtool會在后臺調(diào)用真正的編譯器GCC，根據(jù)配置包CDL中的編譯選項控制GCC對所有需要的內(nèi)核源文件進行編譯并生成庫文件和對應(yīng)的鏈接腳本。當然configtool只是對eCos內(nèi)核進行編譯，用戶的應(yīng)用程序只需在編譯時和由configtool編譯生成的庫文件進行鏈接就可以得到最終的可執(zhí)行映像文件。

　　2 系統(tǒng)硬件框架

　　本系統(tǒng)是一個以ARM7為核心構(gòu)成的測控系統(tǒng)，通過對傳感器的脈沖信號進行處理而得到待測物料的流量，并通過控制給料器的給料速度達到流量控制的目的。對于一個有實用價值的測控系統(tǒng)，必須具有人機交互、閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)通信和存儲等功能。本課題所研制的流量測控系統(tǒng)的硬件框圖如圖3所示。

　　圖3 流量測控系統(tǒng)硬件框圖

　　圖3中，處理器為ARM7內(nèi)核的工業(yè)級芯片AT91M55800，其強大的功能保證了系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性的要求。2 MB的Flash SST39VF160用來保存程序代碼、測量所需的一些參數(shù)以及測量結(jié)果的簡單統(tǒng)計信息。在工業(yè)生產(chǎn)中,經(jīng)常需要對一次測量中的數(shù)據(jù)進行歷史再現(xiàn)，以便對一些事故或故障進行排查。本系統(tǒng)通過采用1 MB的大容量RAM來實現(xiàn)這一功能：除了用來作為程序運行時的內(nèi)存外，RAM還用來實時保存每一時刻的測量數(shù)據(jù)。USB總線的通信口用來和現(xiàn)場計算機進行通信，以實現(xiàn)一些更加完善的處理，如數(shù)據(jù)打印、結(jié)果分析、實時數(shù)據(jù)的硬盤保存等。分辨率為320×240的LCD用來作為系統(tǒng)的顯示終端配合4×5的鍵盤來完成系統(tǒng)的人機交互操作。對變頻器的控制和對溫度信號的采集通過485總線完成。6路脈沖信號是本系統(tǒng)測量功能的核心，通過對這6路脈沖進行處理可以得到流量相關(guān)的所有信息。4~20 mA電流信號用來控制給料系統(tǒng)，以實現(xiàn)閉環(huán)控制。由于在工業(yè)環(huán)境中使用，對于一些長線連接必須采取隔離措施。本系統(tǒng)對測量脈沖、485通信信號和4~20 mA電流信號都采取了光電隔離措施。