嵌入式控制系统软件平台的研究与实现

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1、摘要随着工业控制技术的不断发展，基于嵌入式实时操作系统的嵌入式控制系统逐渐成为工业控制领域一个新的发展趋势。然而，缺乏丌放性强、实时性好、集成度高、易学、易用的嵌入式控制系统软件开发工具从很大程度上阻碍了嵌入式系统尤其是现代嵌入式实时操作系统在工业控制领域的广泛应用。正是在此背景下，本文提出了建立嵌入式控制系统软件平台的基本思想和概念，并对相关的一些问题进行了详细的分析和研究。本文首先对嵌入式控制系统软件平台的基本概念、平台特性以及平台所要实现的功能进行了详细的讨论，并分析了平台与现有控制系统软件的异同，从而为整个平台的设训’和开发指明了方向。随后，本文提

2、出了嵌入式控制系统软件平台的设计思想和软件整体架构，并对系统的各组成部分的软件结构进行了详细的剖析，从而为整个平台的最终实现奠定了坚实的基础。实时性问题是嵌入式控制系统软件平台所要解决的关键问题之一，论文在实时操作系统基本原理的基础上对开放源码的嵌入式Linux操作系统的实时性问题进行了详细的研究，并给出了不同实时性解决方案下的测试结果，这对于解决嵌入式控制系统软件平台的实时性问题是非常有意义的。本文还对嵌入式控制系统软件平台中的实时网络通信功能进行了研究，尤其是提出了采用工业实时以太网的通信方案和协议模型，并在嵌入式实时Linux环境下对该实现方案进行了

3、详细的性能测试，测试结果表明实时以太网用于工业控制系统是完全可行的。嵌入式控制系统软件平台一个非常重要的特性是支持并行化的数据扫描和并行功能块的执行，这对于提高整个系统的性能是非常重要的。论文采用Pem网理论对该并行化问题进行了详细的分析和研究，并给出了具体的实现方案。本文还针对由于控制网络加入而产生的平台分稚式问题进行了探讨，并采用合同网模型对其进行了理论上的研究。最后，以基于PCI04的嵌入式控制系统为例，详细介绍了嵌入式控制系统软件平台的具体应用，并对平台相关的一些问题和实现方案进行了分析和讨论。关键词：嵌入式控制系统软件平台，嵌入式系统，实时操作系

4、统，Linux，实时以太网Petri网，合同网AbstractEmbeddedcontrolsystem，whichisbasedontheembeddedreal—timeoperatingsystem，becomesanewtrendintheindustrialcontrolfieldalongwichthedevelopmentofindnsmalcon订oltechnology．However,it’Sanobstructionfortheextensiveapplicationofembeddedsystemespeciallymodememb

5、eddedreal—timeoperatingsysteminindustrialcontrolfieldbecausethelackofsoftwaredevelopingtoolsfortheembeddedcontrolsystemsoftwarewhichhavethecharacteristicofmoreopening，betterreal—time，higherintegrationandeasytolearnanduse．Onthisbackground，weproposeaconceptofcreatingtheembeddedcontr

6、olsystemsoftwareplatformandanalyzesomekeysubjectsaboutitindetail．Westartourresearchfromthebasicconcepts，eharacteristicandthefunctionsoftheembeddedcontrolsystemsoftwareplatform．Thesimilaritiesanddifferencesbetweentheplatformandcurrentcontrolsystemsoftwarearealsocompared．Theresearch

7、isveryimportantandshowsthewayofhowtodesignanddevelopthewholeplatform．Wealsoproposethedesignideaandsoftwareframeworkoftheplatformandanalyzethestructureofeachpartofthesoftware．Itlaysthefoundationoftheimplementationfortheplatform．Thereal-timeproblemisoneofthekeyproblemsthatplatformwa

8、ntstoresolve．Weexploreandanalyzet