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基于嵌入式操作系统实现HIRFL_CSR多层分布式控制

兰州重离子加速器冷却存储环工程(HIRFL_CSR) 节制系统是一个由CSR 电源系统、注入引出系统、内靶系统、真空系统、电子冷却系统等多个分系统组成的多层散播式节制系统, 各分系统经由过程以太网与前端节制系统连接,其前端节制系统因此嵌入式谋略机为节制节点的散播式节制子系统, 系统组成框图见图1。

WindowsCE 嵌入式操作系统

Windows CE 是微软公司推出的一种嵌入式实时操作系统,今朝最高版本是WindowsCENet, 具备完备的操作系统特性和端对端开拓情况, 包括了基于WindowsCE 的定制设备所需的诸多功能, 可以为有限资本的硬件设计多线程、完备优先级、多义务的系统, 分外是模块化的特征容许它对付从掌上电脑到专用工业节制器的用户电子设备进行定制。

WindowsCE 能从内存磁盘中启动, 操作系统的基础内核可以精简到只需200kB 的ROM , 同时操作系统采纳层状的体系布局, 具有层次性强、可移植性好, 组件化可剪裁、强调编程接口和支持上层利用等特征, 系统供给对嵌入式中断的支持, 更好的线程相应和更多的优先级别, 使得利用系统更具有实时性, 而且也使开拓职员在节制嵌入式系统的调整时加倍机动。WindowsCE 能够支持Act iveX、Java 以及M FC/ATL 等技巧, 供给对Internet 的开拓支持, 命名开拓职员可以使用道理的编程技巧履历, 方便地开拓基于WindowsCE 的利用法度榜样。与其他操作系统比拟,W indowsCE 具有以下特征:

1) 32 位多线程、多义务、完全抢占式的操作系统;

2) 强大年夜的图形显示功能支持, 用户能完全定制自己风格的操作界面;

3 ) 支持大年夜部分Win32 A P I, 使得基于其他Window s 的利用法度榜样能方便地移植到WindowsCE 上;

4) 体积小, 并能从ROM 直接启动, 无需硬盘, 不存在系统崩溃和病毒感染问题。

系统的硬件布局

该前端节制系统节点的硬件布局由4 部分组成: 研样ECL -1541CLDNA 单板谋略机、以太网、RS232/485 总线、受控设备, 此中受控设备由大年夜量带有标准串行设备接口的工业仪表组成, 其组成布局如图2 所示。

全部系统的核心操作平台是研样EC3-1541CLDNA 单板谋略机, 该平台是海内第一款在146mm ×102mm 尺寸上开拓的全功能嵌入式工业级主板。其CPU 为N S GX I 200~300MHz 低功率处置惩罚器, 数据存储采纳MSystem 的电子硬盘“DiskOnChip 2000”。单板机还集成有: 键盘接口、鼠标接口、两个RS232接口、一个并口、一个网卡接口及液晶显示器接口。系统经由过程以太网接口与上层系统连接, 经由过程RS232 接口与受控设备相连。

系统的软件实现

系统功能

H IRFL -CSR 前端节制系统在功能上可分为守护进程和数据处置惩罚两部分。守护进程认真监听串行设备通信端口和以太网通信端口, 认证远真个登任命户并监测系统状态, 相应上层节制系统的节制哀求。数据处置惩罚部分包括实时数据采集与显示, 实时状态监测与报警及与上层节制系统的数据互换。

WindowsCE 平台定制

创建基于WindowsCE 的利用法度榜样, 首先要搭建一个WindowsCE 平台, 即根据今朝设备的硬件组成的WindowsCE 进行定制, 安装或创扶植备驱动, 天生一个基于目标设备硬件设置设置设备摆设摆设的操作系统映像文件, 经由过程网卡、串口或并口将映像文件下载到目标设备的硬件平台中.WindowsCE 平台创建历程见图3。

软件实现

因为WindowsCE 支持大年夜部分Win32 利用法度榜样接口(A P I) , 这使得WindowsCE 下的利用法度榜样与Win32 平台下的利用法度榜样有很强的通用性, 但WindowsCE 下的法度榜样设计仅支持UNICODEWindows 函数。此外,Microsof t 公司供给了EVB、EVC 专用于WindowsCE 下的利用法度榜样开拓, 在其最新推出的Visual Studio.Net 2003 中也供给了开拓W indowsCE 利用法度榜样的功能。

本系统软件采纳eMbeddedVisualC+ + 4.0开拓, 根据功能需求, 将软件分为3 个模块, 即图形用户界面、串行通信和收集通信。

1) 图形用户界面模块

WindowsCE 的图形用户界面相称出色,它拥有基于MicrosoftInternetExplorer的Internet 浏览器, 支持TrueType 字体, 可以使用富厚机动的控件库在WindowsCE 情况下为嵌入式利用法度榜样建立各类专门的图形用户界面。本文实现的前端节制系统中, 用户界面主要 用于实现设备采集数据的曲线显示、报表输出,设备状态的模拟显示和报警处置惩罚等内容。

2) 串行通信模块

嵌入式单板谋略机采纳RS-232-C 标准与串行设备经由过程串行连接互换数据。WindowsCE 支持基于Windows 的台式机上用于串行通信的标准函数。主要有CreateFile()、ReadFile( )、WriteFile ( )、CloseHandle ( )、GetCommState ( )、SetCommState ( )、SetupComm ()、Pu rgeComm ()、SetCommM ask( )、WaitComm Event ( )、ClearComm Erro r ( ) 等函数。应用这些函数可实现打开、关闭和操作串行口, 传送和接管数据以及治理连接等。在详细的串行通信法度榜样开拓中, 采纳事故驱动要领。为了实时相应事故, 创建专门的监视帮助线程, 稀有据到达时寄托事故驱动, 读入数据并运行响应的接管数据处置惩罚法度榜样完成响应的事情。

3) 收集通信模块

嵌入式谋略机经由过程以太网与上层系统通信, 采纳传输节制协议(TCP) 通信, 嵌入式谋略机为客户端, 上层节制系统为办事器端, 在通信模块中, 首先输入通信的远程办事器的IP 地址和通信端口号, 创建Winsock 套接字, 绑定IP地址和端口号, 然后与远程办事器正处于侦听状态的套接字建立连接, 从而将从设备采集到的数据和设备状态传送给上层节制系统的数据库办事器或从上层节制系统读取响应的节制指令。

结论

Windows CE 是一个具有抢占式多义务功能, 并具有强大年夜通信能力的嵌入式操作系统。基于WindowsCE 开拓的嵌入式散播节制系统具有友好的用户界面, 并能够缩短开拓周期, 前进系统的可扩展、可移植和互操作性。本文设计的基于WindowsCE 操作系统的嵌入式散播系统 已成功地利用于HIRFL_CSR 散播式节制系统的前端节制中。

责任编辑:gt

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