【硕士论文】基于Linux的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用.pdf

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1、江南大学硕士学位论文基于Linux的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用姓名：张星烨申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：须文波2003.3.1摘要i、当前，在工业控制领域，网络控制技术快速发展。网络控制要求测控系统必须具备两方面的功能：一方面要在现场完成复杂的测控任务，通常一些任务具有一定的实时性的要求；另一方面要求测控系统能够与某一类型的控制网相连，实现远程监控。而在目前应用的大多数测控系统中，嵌入式系统的硬件采用8／16位的单片机，软件开发上，多采用汇编语言编程，仅包含一个简单的循环处理的控制流程，单片机与单片机或上位机之间

2、通信通过RS232、RS485来组网。这些网络存在通信速度慢、联网功能差、开发困难的问题。而工业以太网己逐步完善，在工业控制领域获得越来越多的应用。工业以太网使用了TCP／IP协议，便于联网，并具有高速控制网络的优点。基于上述情况，我们将嵌入式系统应肝测控系统中去，则可大大提高测控系统的性能，在工业控制领域有很好的应用前景。y本文针对当前工业控制领域对测控系统提出的将测控分散到现场、实现远程监控的要求，给出了一种应用于测控系统的基于Linux的嵌入式系统的设计方案。通过对各种嵌入式操作系统的比较，选择Linux作为嵌入式系统的操作系统。对Li

3、nux内核进行了深入的分析与研究，着重分析了和实时性有关的Linux的调度算法和中断机制，并分析了将Linux作为嵌入式操作系统的不足之处。完成的主要工作围绕着将Linux改造成嵌入式操作系统所进行的具体工作而展开。利用Linux自身提供的条件编译系统精简内核，初步解决了Linux作为嵌入式操作系统面临的内核太大的问题。利用实时应用接(RTAI)来增强Linux的实时性，引入实时硬件抽象层结构(RTHAL)，利用Linux的内核模块机制提供实时服务和完成实时任务，解决了Linux实时性不足的问题。通过一个数据采集程序的实现给出了在RTAI—L

4、inux环境下丌发实时应用程序的设计方法。关键词：嵌入式系统、Linux、实时操作系统、测控系统、内核模块、RTAI√v一√9-V、。鋈壅盔望塑圭望垒鲨墨ABSTRACTAtpresent，thetechnologyofnetworkcontroldevelopsrapidlyinindustrialcontrolfields．Measureandcontrolsystemisrequiredtohavetwofunctionsbynetworkcontr01．Onerequirementistoperformcomplicatedmeasu

5、reandcontroltasksonthespotwhichalwayshavereal—timefunctions。Anotheristhatmeasureandcontrolsystemcallbelinkedwithcertaincontrolnetworkwhichimplementsremotemonitor．Presently,inmostmeausureandcontrolsystems，embeddedsystemadapts8／16MCUandassemblelanguagewhichonlyhaveasimplecycl

6、emanagement．ThecommunicationbetweenMCUandMCUorPCiscompletedbythenetworkofRS232／RS485。Theproblemofthissystemisthatitisdifficulttocommunicate、linkanddevelop．SotheindustiatEthernetisthebeRerstrategytosovletheaboveproblemandhasbeenappliedinmanyfields．Itnotonlysimplybuildalsoqui

7、cklycontrolnetwork、蚝氇TCPHPprotoc01．Soweapplytheembeddedsystemtomeasureandcontrolsystemwhichcanimprovethesystemandbenefitfortheindustryinthefuture。Accordedwiththenewrequestsofscaaeringmeasureandcontroltasksonthespotandrealizingremotemonitortomeasureandcontrolsystembyindustry

8、controlfields，ansolutionofembeddedsystembasedonLinuxapplyinginmeasureandcontrolsys