论文部分内容阅读
传统工业控制采用了工控机执行过程控制和管理,在工业控制技术经过结合嵌入式技术、计算机技术以及集成电路技术后,工业控制在逐步向降低成本、降低功耗以及增强性能方面发展。嵌入式设备的兴起能够解决成本、功耗以及性能问题,而且嵌入式设备已经在很多领域得到了广泛的应用,例如工业控制、消费类电子、汽车电子等。以ARM系列为代表的嵌入式芯片在目前的工业控制领域中应用比较广泛,其中针对嵌入式的操作系统大多源码不开放,裁剪和移植过程比较麻烦。而基于Linux操作系统源码开放、系统稳定、内存管理优秀的优点,能够针对工业控制进行合理的裁剪和开发。兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心成功研制了一系列绿色镀膜装备,镀膜过程采用了工业控制计算机对装备进行操作。本系统在国家工程中心研制的ZDL-2051基础上,以三星公司研发的S3C2440处理器作为硬件核心,针对镀膜系统的需要进行了基于ARM架构的嵌入式模块研究与设计。S3C2440处理器提供了很多接口,主要针对控制,以及娱乐、电子领域。根据镀膜装备的需要,对处理器的接口进行了裁剪,主控电路包括晶振、复位电路、存储电路以及电源电路。外围电路中,根据镀膜装备采集温度、电压和电流等设计了数据采集电路;控制系统与PLC、真空计、调功器以及变频器之间的通信,设计了串口、USB接口电路;为方便用户操作,设计了触摸屏、LCD等人机交互接口电路。软件系统建立在硬件平台的基础上,软件系统的搭建包括内核的移植、根文件系统的挂载以及驱动程序的编写。采用了U-Boot作为内核启动的引导程序,并分析了内核的原理和结构,依据硬件设计的需要,实现了内核的裁剪和配置,使内核支持NANDFLASH启动和挂载根文件系统,并采用Busybox方法完成yaffs根文件系统的制作。通过对内核以及根文件系统的设计,完成了控制系统的核心功能。软件平台的搭建很好的支持了硬件的功能。外设在镀膜系统的控制下正常工作时,需要接口的辅助,而接口的正常使用需要驱动程序的支持。本论文中的设备驱动程序都是在Linux操作系统下利用C语言进行编写,并通过交叉编译工具链arm-linux-gcc进行编译,并进行移植。设备驱动程序的加载和卸载过程中使用了模块的概念,减少了繁琐的编译。