嵌入式Linux在分布式测控系统中的应用1前言1uCLinux简介2.分布式.PDF

嵌入式Linux 在分布式测控系统中的应用1 （李晓峰北京理工大学 100081 ，王雅辉 山西侯马市供电支公司 043000 ） 摘要：本文简要介绍了嵌入式 Linux 的现状，并结合开发的实际系统分析了利用 Atmel 公司的具 有 ARM7 内核的微控制器 AT91SAM7X256上实现分布式测控系统的主要技术途径。 关键词：分布式 嵌入式 ARM uCLinux CGI 中图分类字:TP368.2 文献标识码：B 前言 分布式测控系统的应用日益广泛，在楼宇自控、生产制造等领域得到了广泛的应用。在仅有 少量数据通讯的场合，传统的 422/485 方式或其他现场总线方式已可满足应用要求，在需要大数 据量通讯时，采用以太网为传输介质是一种很好的选择，随着以 ARM 为代表的嵌入式系统的发展， 可以迅速构建起以 ARM为平台的分布式测控系统，并编写出功能强大的利用 TCP/IP协议进行数据 通讯的测控软件。 本文以中央空调系统为例，分析了 ARM+uCLinux在分布式测控系统中的应用途径。 1. uCLinux 简介 Linux 是一种很受欢迎的操作系统，它与 UNIX 系统兼容，开放源代码。它原本被设计为桌 面系统，现在广泛应用于服务器领域。而更大的影响在于它正逐渐的应用于嵌入式设备，uCLinux 就是针对微控制领域而设计的 Linux 系统。 uCLinux 内核的功能结构与Linux 基本相同，只是在对内存管理和进程管理方面进行了改写， 以满足无 MMU 处理器的要求。uClinux 由Linux2.0 内核发展而来，是专为没有MMU 的微处理 器设计的嵌入式 Linux 操作系统。uClinux 的内核比Linux 2.0 内核小的多，但保留了Linux 操作 系统的主要优点：稳定性，优异的网络能力以及优秀的文件系统支持。 因此，采用 ARM+uCLinux平台在获得比单片机系统更强的处理能力和相对较低功耗的同时， 也为嵌入式系统接入网络提供了更为便利的途径，这一点正是得益于 Linux。 2.分布式测控系统的构成 分布式测控体系通常由主控机和分布的测控节点构成硬件系统，运用测控软件在主控机和 各节点间通过通讯网络连接，传输数据与指令，实现分布式测控。 主控机上运行主控程序，完成测量信息的汇总和处理，发出控制指令，分布测控点上运行 测控程序，完成分布点的信息收集与控制指令的执行。测控程序可采用浏览器－服务器方式或 Socket 方式，选择原则以满足系统需求为标准，兼顾使用和维护的便捷性。 典型的分布式测控系统，以图 1 所示的中央空调系统为例，系统由中央控制器（主控机）、 PC 监控台、冷热水控制器、终端测量控制器、混风比例控制器和其他传感器与执行器组成。 图 1 分布式中央空调控制系统结构图 1 本文为总装武器装备预研基金项目，基金项目编号 51405020305BQ01 图中的中央控制器和各终端测控设备均采用 ATMEL 公司内核为 ARM7 的 AT91SAM7X256 微控 制器，运行 uCLinux 操作系统，中央控制器与各终端间通过 Socket 命令进行通讯，传递测控信息， 中央控制器上前台运行 CGI 程序，为操作者提供基于浏览器的测控界面，免除了监控系统接入时 需要专用软件的麻烦。 3. 用AT91SAM7X256 实现测控功能 ATMEL 的 AT91SAM7X256 是具有 ARM7 内核的微控制器，具有 32 位运算能力，并内置了丰富 的外设资源，足以完成一般的测控功能。 AT91SAM7X256 微控制器具备 64KB 的静态 RAM 存储器和 256KB 的 Flash 存储器，主要外设 包括：嵌入式 10/100M 以太网(Ethernet)MAC、CAN、全速(12Mbps)USB 2.0 从机接口，一个 8 通 道输入的 10位模数转换器(ADC)、一个四路输出的 16 位脉宽调制（PWM）控制器，两个串行外围 接口(SPI)、同步串行接口(SSC)、双线接口(TWI)、两个通用异步收发器(UART)、一个8级(8-level) 优先中断控制器和众多的监控功能。相对于其他公司推出的 ARM7 微控制器而言，其片上资源更为 丰富，实现后的系统也更为简洁。图 2描述了 AT91SAM7X256 核