嵌入式邏輯分析儀加速SoPC 設(shè)計

在國內(nèi)目前的注塑機行業(yè)里，使用液壓傳動的居多。對注塑機進(jìn)行全電機化是市場新要求，也是必然趨勢。采用伺服系統(tǒng)對注塑機進(jìn)行全電動化，是現(xiàn)在比較流行的做法。但由于伺服系統(tǒng)成本高，再加之海關(guān)稅和增值稅，使得伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品在市場上缺乏價格競爭力?？紤]到性價比和現(xiàn)在的技術(shù)，選擇矢量控制變頻器和帶有實時操作系統(tǒng)的控制器控制三相交流異步電機，并采用智能控制算法,對注塑機進(jìn)行全電動化，是一種可行的方案。

采用Itron規(guī)格編寫的RTOS與其它RTOS相比較，具有效率高、可靠性好、編程容易、移植性強、易于調(diào)試、簡化通訊標(biāo)準(zhǔn)、高度的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，是世界上工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的實時操作系統(tǒng)，這表明Itron有潛力變成嵌入式RTOS的世界標(biāo)準(zhǔn)之一。

TH0030A運動控制器及其實時操作系統(tǒng)

嵌入了Itron RTOS運動芯片的運動控制卡TH0030A-MC，主要有兩大技術(shù)優(yōu)勢：采用Itron規(guī)格編寫的RTOS和功能強大的PCL6045芯片。

采用Itron規(guī)格編寫的RTOS和采用Itron規(guī)格編寫的RTOS具有以下特點。

A) 新內(nèi)核、可移植性

在TH0030A-MC上使用的RTOS不是從Window CE、Windows9X/NT、VxWorks、Linux等系統(tǒng)移植過來的，它使用Itron規(guī)格編寫，具有全新的內(nèi)核和任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理策略。

通過平臺可快速移植和使用方便是Itron的最大優(yōu)點。由于嵌入式軟件行業(yè)非常分散，在全世界有50多個軟件廠家，如果有一個像Itron這樣的標(biāo)準(zhǔn)，嵌入式軟件產(chǎn)品只要被稍加修改就可用于以后的應(yīng)用中，而無須考慮開發(fā)者使用的是什么樣的微處理器。

Itron RTOS與其它RTOS之間的基本差別在于，其它RTOS用軟件中斷來自內(nèi)核程序庫的調(diào)用功能；Itron RTOS則使用標(biāo)準(zhǔn)的C格式調(diào)用，并且支持C/C++編程。

B) 布局省線

TH0030A-MC所有的信號輸入、輸出量，都做在幾塊單獨的小板上，而不在主板上。每塊小板控制一個軸，有幾個軸需要控制，就添加幾塊小板。每塊小板和主板之間的通訊通過一根ARCnet即可實現(xiàn)，省去了大量連線的麻煩，并可保證速度。另外，每塊小板可以根據(jù)需要被單獨地安裝在任何位置，而不必考慮和其它小板及主板之間的關(guān)系。

C) 多任務(wù)

Itron RTOS屬于搶占式操作系統(tǒng)，每個任務(wù)被分配一定的時間做處理，并有狀態(tài)表示：“run”、“ready”、“wait”、“suspend”、“wait-suspend”、“dormant”“non-existent”。

在多任務(wù)中的諸多程序是并行執(zhí)行的，采用優(yōu)先權(quán)調(diào)度方式。每項任務(wù)被指定一個優(yōu)先級，并采用一個叫做任務(wù)身份證(ID)的號碼指定作業(yè)。任務(wù)塊(TCB)含有用以管理作業(yè)的信息。Itron RTOS通過系統(tǒng)調(diào)用指令按TCB的數(shù)值來處理設(shè)定和修改。

與其它RTOS不同的是，Itron RTOS可通過C語言函數(shù)對任務(wù)進(jìn)行操作，如：cre_tsk(ID_Task, &TaskConfig)創(chuàng)建一個任務(wù)；sta_tsk(ID_Task,0)啟動一個任務(wù)；slp_tsk()休眠一個任務(wù)；ter_tsk(ID_Task)中止一個任務(wù)等。另外，這些函數(shù)的調(diào)用可以放在程序的任何地方，可以在需要的時候調(diào)用。(ID_Task指任務(wù)的ID，TaskConfig指任務(wù)的結(jié)構(gòu))

D)人機界面

在TH0030A-MC上，應(yīng)用Itron規(guī)范編寫一個log file的任務(wù)，配合VB界面，通過以太網(wǎng)通訊，在程序運行的時候，可以方便地在PC上實時監(jiān)測程序目前執(zhí)行到什么地方。這樣，方便了用戶調(diào)試自己的程序，也利于數(shù)據(jù)的檢測。

E) 實時性

Itron對于實時性的思路是：嵌入式系統(tǒng)在硬件優(yōu)化和軟件效率之間折衷考慮。Itron規(guī)范對應(yīng)該通過微控制器硬件層次結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的那些特征標(biāo)志，和應(yīng)該根據(jù)硬件及其功能性質(zhì)優(yōu)化的那些成份，都做了明確的區(qū)分。影響實時應(yīng)用中響應(yīng)時間的那些因素，一般都與作業(yè)轉(zhuǎn)換功能和中斷處理例行程序有關(guān)。Itron規(guī)范規(guī)定，在規(guī)定的高速作業(yè)轉(zhuǎn)換時間上，可以將寄存器換出。也可以在發(fā)生外部中斷時，旁路RTOS啟動運行一個中斷處理程序。

F) 推廣能力

對于把RTOS用在工業(yè)實時控制上，Window CE還不夠成熟，VxWorks價格太昂貴，Linux實時性太差，Itron則沒有它們的缺點，適合推廣。

功能強大的PCL6045芯片

對于TH0030A運動卡，用戶可自己編寫和調(diào)用C語言函數(shù)對PCL6045芯片上的每個寄存器操作。PCL6045芯片可以同時控制四個軸。它可以對編碼器的數(shù)值產(chǎn)生倍頻；可自行計算速度上升或下降的加速度或S曲線；可設(shè)定指令位置、計算機器實際位置、計算偏差位置；可鎖住它們的位置；保存外部中斷狀態(tài)、錯誤中斷狀態(tài)、事件中斷狀態(tài)；可軟件重置寄存器：可重置控制位置寄存器或機器位置寄存器等等。它使得對于多軸的位置或速度控制等，變得輕而易舉。

TH0030A運動卡的應(yīng)用

在注塑機這個行業(yè)里，控制對象要求高精密(射膠部分)、高響應(yīng)(保壓部分)、安全可靠(鎖模部分)，故選擇TH0030A運動卡?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。