工业控制系统中,定制式专用控制器具有很好的应用价值和市场前景[1]。为工业客户提供量身订做的专用控制器,需要一个性能优越,软硬件兼容性和适应性强的开发平台。本课题成功设计制作了一个专用控制器开发平台,完成了包括机械结构、硬件设计、操作系统移植与性能测试、驱动程序模板、控制软件设计和遗传算法实现等一系列工作,为进一步开发各类专用控制器打下基础。为保障控制器平台的开放性、适应性和实时性,采用ARM9处理器和Xenomai加Linux的双内核操作系统。硬件系统采用模块化设计,以便于扩展和维护。目前已经完成基本组成模块的设计,包括主处理器板、底板和模拟量输入输出板的制作和功能测试,以及CAN总线接口板的原理图设计。操作系统为Xenomai加Linux的双内核结构。其中Xenomai为构建在Linux内核底层之下的抢占式实时微内核,通过中断源接管的方式大幅度提高Linux的实时性,进程切换平均延时为18微秒(AT91RM9200运行于180Mhz主频)。Xenomai还提供多种主流实时操作系统的API,包括VxWorks、pSOS+、VRTX和uITRON等操作系统上的应用程序,都可以无缝移植到该控制器平台,软件适用性很强。由于Xenomai位于Linux的底层之下,因此有良好的硬件访问条件。将原有Linux驱动程序和Xenomai的映射机制相结合,独创一种直接访问寄存器的驱动程序模板,很好地提升了应用程序的硬件控制能力。依托ARM9处理器的运算能力和现有库文件对复杂运算的支持,在该控制器平台上实现了遗传算法,并成功应用于PID参数整定。处理器和双核操作系统的性能有效保障复杂运算和控制任务的同时兼顾。