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基于Linux的嵌入式控制系统软件设计

张文佳  
【摘要】:嵌入式系统是继网络技术之后,又一个新兴的技术发展方向。嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征,目前已经广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。 Linux属于开放的操作系统,它对新技术,新协议有良好的适应性,而且具有强大的网络功能。因为它的开放源代码、免费和内核可裁剪等优点,在嵌入式系统中的应用越来越广泛。 嵌入式系统应用需求中最为突出的一个特点是注重应用的时效性,因此,采用成熟、易于二次开发的系统有利于节省时间,从而以最短的时间面向用户。 因此本文的目标就是设计并实现一个Linux平台下的组态的嵌入式底层工业控制软件,用于对常规工业过程的控制。本系统可针对不同的具体工业项目自由组态,满足用户不同的需求,从而大大节省项目的开发时间,为用户争取项目市场提供帮助。 文中对嵌入式系统的定义、特点、分类和发展进行了阐述,并且对当前比较典型的嵌入式操作系统作了分析;对嵌入式工业控制系统的需求作了深入研究,选择技术成熟的PC104嵌入式系统作为系统的硬件平台,Linux操作系统作为系统的软件平台;在对控制系统的功能进行分析的基础上,进行了系统软件的总体设计,主要包括软件功能、数据结构、存储方式和模块划分等;本文设计并实现了基于以太网的ModbusTcp协议,实现了系统的网络通讯功能,使得系统可以与其他支持该协议的组态软件连接,实现分布式网络控制:系统中还利用ModbusTcp协议中为用户保留的功能码,实现了系统参数设定和下载的功能。论文采用了多种Linux的编程技术例如多线程技术等,所实现的系统功能完善,组态灵活,具有通用性。 本文研究的嵌入式底层工业控制系统软件有着广泛的应用领域,通过组态,可用于各种类型的工业控制对象和系统,并且通过简单移植即可应用于不同的硬件平台。本系统的研究和开发具有较高的实用价值。


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