嵌入式Linux在工業控制領域中的應用(轉)

嵌入式Linux在工業控制領域中的應用(轉)[@more@]　　１　前言

　　隨著Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的飛速發展，網路應用越來越廣泛，對各種工業控制裝置的網路功能要求也越來越高。當前的要求是希望工業控制裝置能夠支援ＴＣＰ／ＩＰ以及其它Ｉｎｔｅｒｎｅｔ協議，從而能夠透過使用者熟悉的瀏覽器檢視裝置狀態、設定裝置引數，或者將裝置採集到的資料透過網路傳送到Ｗｉｎｄｏｗｓ或Ｕｎｉｘ／Ｌｉｎｕｘ伺服器上的資料庫中。這就要求工控系統必須具備兩方面的功能：一是要在現場完成複雜的測控任務，因為通常一些任務都具有一定的實時性要求；二是要求測控系統能夠與某一型別的控制網相連，以實現遠端監控。在目前應用的大多數測控系統中，嵌入式系統的硬體採用的是８／１６位微控制器；軟體多采用匯編語言程式設計，由於這些程式僅包含一些簡單的迴圈處理控制流程。因此，微控制器與微控制器或上位機之間的通訊通常透過ＲＳ２３２、ＲＳ４８５來組網。這些網路存在通訊速度慢、聯網功能差、開發困難等問題。工業乙太網已逐步完善，在工業控制領域獲得越來越多的應用。工業乙太網使用的是ＴＣＰ／ＩＰ協議，因而便於聯網，並具有高速控制網路的優點。

　　現在，３２位嵌入式ＣＰＵ價格的下降和效能指標的提高，為嵌入式系統的廣泛應用提供了可能。那麼，限制嵌入式系統發展的瓶頸就突出地表現在軟體方面。儘管從上世紀八十年代末開始，已經陸續出現了一些嵌入式作業系統（比較著名的有Ｖｘｗｏｒｋ、ｐＳＯＳ、Ｎｅｃｕｌｅｕｓ和Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ等），但這些專用作業系統都是商業化產品，其高昂的價格使許多生產低端產品的小公司望而卻步；而且，原始碼的封閉性也大大限制了開發者的積極性。嵌入式系統需要的是一套高度簡練、介面友善、質量可靠、應用廣泛、易開發、多工，並且價格低廉的作業系統。如今，業界已經達成共識：即嵌入式ｌｉｎｕｘ是大勢所趨。 嵌入式Ｌｉｎｕｘ作業系統以價格低廉、功能強大、易於移植等特點而正在被廣泛採用，並已成為一種新興力量。

　　２　嵌入式ｌｉｎｕｘ技術

　　嵌入式Ｌｉｎｕｘ是按照嵌入式作業系統的要求而設計的一種小型作業系統，它由一個Ｋｅｒｎｅｌ（核心）及一些根據需要進行定製的系統模組組成。Ｋｅｒｎｅｌ一般只有幾百ｋＢ左右，即使加上其它必須的模組和應用程式，所需的儲存空間也很小。它具有多工、多程式的系統特徵，有些還具有實時性。一個小型的嵌入式Ｌｉｎｕｘ系統只需要載入程式、Ｌｉｎｕｘ微核心、初始化程式３個基本元素。執行嵌入式Ｌｉｎｕｘ的ＣＰＵ可以是ｘ８６、Ａｌｐｈａ、Ｓｐａｒｃ、ＭＩＰＳ、ＰＰＣ等。與這些晶片搭配的主機板都很小，通常只有一張ＰＣＩ卡大小，有的甚至更小。嵌入式Ｌｉｎｕｘ所需的儲存器不是軟磁碟、硬碟、Ｚｉｐ盤、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ這些眾所周知的常規儲存器，它主要使用Ｒｏｍ、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ、Ｍ－Ｓｙｓｔｅｍｓ的ＤｉｓｋＯｎＣｈｉｐ、Ｓｏｎｙ的ＭｅｍｏｒｙＳｔｉｃｋ、ＩＢＭ的ＭｉｃｒｏＤｒｉｖｅ等體積極小（與主機板上的ＢＩＯＳ大小相近），且儲存容量不太大的儲存器。它的記憶體可以使用普通的記憶體，也可以使用專用的ＲＡＭ。

　　與其它嵌入式作業系統相比，Ｌｉｎｕｘ的原始碼是開放的，不存在黑箱技術。Ｌｉｎｕｘ作為一種可裁剪的軟體平臺系統，很可能發展成為未來嵌入式裝置產品的絕佳資源。Ｌｉｎｕｘ與生俱來的優秀網路血統更為今後的發展鋪平了一條寬廣平坦的大路。因此，在保持Ｌｉｎｕｘ核心系統更小、更穩定、更具價格競爭力等優勢的同時，對系統核心進行實時性最佳化，更加使之能夠適應對工業控制領域高實時性的要求。這也正是嵌入式ｌｉｎｕｘ作業系統在嵌入式工控系統中的發展所在。同時也使Ｌｉｎｕｘ成為嵌入式作業系統中的新貴。