工业控制中实时嵌入式系统的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要jf随着电子、通信和计算机技术的发展，芯片集成度越来越高，嵌入式设备的功能日益强力巧。传统的单片机已经不能满足工业控制的需要，因此嵌入式系统应运而生。／本文以作者曾经参与过的裁剪并实现基于RTAI的实时操作系统，以及开发过的便携式循检终端软件为背景，综合考虑工业控制的特点，结合长期的嵌入式系统的应用开发的实践经验展开论述。首先介绍嵌入式系统及其在国内外的发展，以及在工业控制中的应用：其次介绍了嵌入式实时操作系统，重点分析了嵌入式Linux的实时性能的扩充，并在实时性能方面与其它嵌入式实时操作系统进行了比较。接着介

2、绍了作者所从事的工程实践方面的内容：第一个工程项目是根据武汉某电力公司的应用背景裁剪并实现了一个基于RTAI的实时操作系统，并根据实时控制的要求进行了实时性测试，结果满足该项目的应用要求。以另一个工程项目便携式循检终端为背景，提出一个完整的嵌入式系统解决方案：从硬件平台的选择，嵌入式操作系统实时性、稳定性、可靠性的考虑，到GUI和通信功能的选择逐步展开论述，并在应用软件部分实现了控制、通信、图形三大功能模块；在给出仿真例子的同时，还对整个系统的实现进行了性能上的分析，并考虑了应用程序的跨平台移植。最后叙述了在目前的工业控制中，嵌入式系统能够

3、在哪些层次和哪些功能上替换现有的设备或者节点，并讨论了嵌入式系统的联网和通信功能：展望了嵌入式系统在工业控制中的应用前景及有待于进一步完善的方面和今后发展的方向。本文详细地叙述了完整嵌入式系统的具体实现，及它们在工业控制中的网络互联，对于在工业控制中应用的嵌入式系统的研究和构造有一定的指导作用。关键词：嵌入式系统；微处理器；实时操作系统；GUI；RTAI＼／／、．，，一。、。，一-卜华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofelectronics、communication＆computertechno

4、logy,theintegrationofchipsismoreandmorehi曲er,whilethefunctionofembeddeddeviceisincreasingJypowerful．SincethetraditionalSingleChipcall’tmeettheexactneeddemandedbythemodernindustrialcontrol，anewsolutionnamedembeddedsystemisproposedtOcopewiththeproblem．TlliSthesisiSbasedonthe

5、author’Sexperienceandknowledgeobtainedfromtwoprojectsthattheauthorcooperatedtodesignandrealize．ThefirstknowledgecomesfromthetailoredRTOSbasedonRTAI,andtheothercomesfrominternalapplicationsofportableembeddedterminal．11lethesisisfurtherextendedtoafulldetailcombiningthelong-t

6、ermpracticalexperiencefromtheapplicationanddevelopmentonembeddedsystem，withtheconsiderationofthespecificcharacteristicsofindustrialcontr01．Thethesisbeginswithanoverviewofthedevelopmentofembeddedsystemintheworldandtheapplicationofitintheindustrialcontr01．Nexttheauthorintrod

7、ucestheembeddedreal—timeoperatingsystem，focusingonthereal—timeextensionofembeddedLinuxandthecomparewithotherembeddedRTOS．Tobecontinuedwith，twoprojectsthattheauthorattendedarediscussedintofuIidetails．First，aRTOSbasedonRI：MwastailoredfortheapplicationneedbyWuhanelectricpower

8、company,andfurthertestedtomeettherequirementoncriticalreal-timecontr01．Second，weproposeda