高級嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用儀器與測控中國自動化黃頁免費登錄認刊贈書自動化博覽高級嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用甘肅工業(yè)大學(xué)電信學(xué)院甘肅蘭州730050王梅陳希平蘭州石化公司自動化研究院甘肅蘭州730060張傳張巖的指導(dǎo)思想說明軟硬件設(shè)計和選型的方法并給出在線質(zhì)量儀表通用控制器的設(shè)計實例化儀器儀表1 嵌入式系統(tǒng)與自動化儀器儀表1.1 嵌入式系統(tǒng)及其發(fā)展嵌入式系統(tǒng)ebedded syste 是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)適用于對功能可靠性成本體積功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)它的最大特點在于能夠根據(jù)特定用戶的需求對軟硬件進行合理裁剪具有功耗低體積小集成度高等特點有利于整個系統(tǒng)的小型化提高系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度嵌入式計算機經(jīng)歷了基于芯片的嵌入式系統(tǒng)以單片機技術(shù)的應(yīng)用為代表標準總線的嵌入式計算機系統(tǒng)如std 總線

ve總線p 總線的嵌入式計算機系統(tǒng)高性能嵌入式微處理器在嵌入式計算機系統(tǒng)中的應(yīng)用幾個發(fā)展階段計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展使得高性能嵌入式微處理器應(yīng)用成為當(dāng)前的熱點而實時多任務(wù)操作系統(tǒng)正成為這應(yīng)用中的重要核心部分它與當(dāng)前智能控制網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)的進步融合對業(yè)界產(chǎn)生深遠的影響也推動了嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展1.2 自動化儀器儀表與嵌入式系統(tǒng)高級嵌入式計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使儀器儀表將傳感測量補償計算工程量處理與故障診斷等功能集于身并能充分利用網(wǎng)絡(luò)時代的優(yōu)勢完成遠程維護遠程控制故障預(yù)報等以前無法實現(xiàn)的功能在這其中芯片總線接口技術(shù)成為儀器儀表的內(nèi)核嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表并由此形成了儀器儀表行業(yè)發(fā)展的趨勢2 儀器儀表中高級嵌入式計算機系統(tǒng)的方案設(shè)計2.1 注意要點實時性好特定用戶通常對獲取結(jié)果的時間延遲有明確限制設(shè)計時必

須充分考慮這因素可靠性高作為核心部件嵌入式系統(tǒng)的損壞常造成系統(tǒng)的癱瘓帶來無法估量的損失因此要求有較高的可靠性集成度高出于開發(fā)效率和占用空間方面的考慮要求嵌入式系統(tǒng)要有較高的集成度功耗低某些移動設(shè)備便攜式設(shè)備等需要電池供電決定了系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有更低的功耗環(huán)境適應(yīng)能力強自動化儀器儀表的工作環(huán)境往往是不可控的特別是熱沖擊光強電磁場等因此應(yīng)考慮到對于這些干擾的防護措儀器與測控高級嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用自動化博覽業(yè)內(nèi)史冊全國信息與自動化技術(shù)推廣應(yīng)用大會文集9 月出版施2.2 開發(fā)過程（1 ）目標產(chǎn)品的功能分析及定義嵌入式系統(tǒng)的主要目標是進行數(shù)據(jù)采集還是進行控制是否需要顯示界面需要顯示時是以圖形方式還是文本方式顯示是否需要與其他的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換如需要選擇何種方式何種協(xié)議儀器儀表的各項主要性能指標定

義（2 ）根據(jù)需要的功能來確定硬件設(shè)備和軟件（3 ）嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)可以分為以下幾個層次對硬件設(shè)備進行直接控制的軟件開發(fā)沒有用戶圖形界面的應(yīng)用程序開發(fā)基于圖形界面的通用應(yīng)用軟件的開發(fā)在基礎(chǔ)應(yīng)用軟件上的高層開發(fā)很多開發(fā)環(huán)境主要應(yīng)用于第層次因此開發(fā)可以不在目標機上進行而在p 機上或p 的模擬環(huán)境中進行3 高級嵌入式計算機系統(tǒng)中硬件和軟件的設(shè)計與選型3.1 硬件選型在選擇高檔嵌入式微處理器時要綜合考慮其性能功耗價格供貨保證開發(fā)工具的配備以及工程師過去對這種處理器的經(jīng)驗和軟件的支持等因素同時兼顧產(chǎn)品的整體成本而不要只看到某部件有時個快速而廉價的pu可能意味著外設(shè)成本的成倍增加3.2 軟件開發(fā)平臺的選擇實時多任務(wù)操作系統(tǒng)rtos采用微內(nèi)核技術(shù)設(shè)計追求靈活性可配置可裁剪可擴充可移植強實時和高可靠性有適應(yīng)各種主流pu的版本非常

適合儀器儀表的高級嵌入式計算機系統(tǒng)應(yīng)用目前主要有integrated syste systes ltd 公司的qnx 等許多頗具實力的軟件公司也加入了這行列推出bbbbbbs e （1 ）評價個rtos般可以從任務(wù)調(diào)度機制內(nèi)存管理任務(wù)通訊最小內(nèi)存開銷任務(wù)切換時間最大中斷禁止時間等幾個方面來衡量（2 ）在選擇軟件開發(fā)平臺時結(jié)合開發(fā)目標和系統(tǒng)功能還應(yīng)該注意以下幾個方面實時操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境所用編程語言的類型以或等通用語言為佳提供的開發(fā)工具包是否完備等實時操作系統(tǒng)對圖形功能的支持提供的圖形用戶接口是否滿足需求實時操作系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)功能通信功能的支持這對于實現(xiàn)儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化目標十分重要4 應(yīng)用實例蘭州煉化公司自動化研究院為了研制新型質(zhì)量儀表和現(xiàn)有儀表的升級換代綜合分析了油品質(zhì)量指標分析儀光譜儀工業(yè)色譜儀近紅外分析儀并充分考慮現(xiàn)實需求和采用專門設(shè)計的正壓防

爆裝置對控制器的需求提出了開發(fā)高級通用控制系統(tǒng)設(shè)計方案如下（1 ）質(zhì)量儀表通用控制器主要用于為分析器實現(xiàn)分析提供需要的電氣條件并采集數(shù)據(jù)記錄輸出結(jié)果主要功能有測量包括溫度壓力流量等的測量控制要求控制器能靈活實現(xiàn)各種控制功能以應(yīng)用于特定儀表輸入與輸出多功能智能化在線質(zhì)量儀表必須能夠接收控制中心發(fā)出的指令以多種方式向控制中心輸出狀態(tài)信息及檢測結(jié)果并即時顯示圖形綜合分析質(zhì)量儀表主要性能指標的要求提出通用控制器的技術(shù)指標ad 12 位8 路雙端/16 路單端可程控電壓型ad da 12位2 路電壓型da顯示640 ×480vga液晶平板顯示器板信號功率板通用控制器執(zhí)行元件分析器嵌入式計算（2 ）通用控制系統(tǒng)主要由嵌入式計算機系統(tǒng)io板和所需的信號調(diào)理板功率驅(qū)動等信號功率板組成見圖1 由于開發(fā)周期及開發(fā)成本的限制嵌入式計算機系統(tǒng)主板選用商業(yè)化

嵌高級嵌入式計算機系統(tǒng)在自動化儀器儀表中的應(yīng)用儀器與測控中國自動化黃頁免費登錄認刊贈書自動化博覽入式計算機針對儀表的功能自行設(shè)計部分信號調(diào)理板功率驅(qū)動等專用接口板根據(jù)技術(shù)指標的要求嵌入式計算機主要配或以上顯示器640 x 480 vga 液晶平板顯示器經(jīng)過比較控制系統(tǒng)軟件采用qnx 實時嵌入式操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺以充分利用其體積小實時性好的特點提高系統(tǒng)可靠性主程序（photon圖形界面）面板鍵盤服務(wù)程序儀表功能服務(wù)程序儀表io服務(wù)程序如圖2 所示通用控制器軟件由4 個部分組成主程序是唯運行在圖形界面的程序用phab開發(fā)完成主要任務(wù)是顯示分析結(jié)果儀表狀態(tài)及參數(shù)輔助輸入儀表運行參數(shù)顯示操作提示并完成系統(tǒng)運行管理是其它幾類程序的調(diào)度程序和管理程序儀表io服務(wù)程序用以完成系統(tǒng)的低級io操作的執(zhí)行后臺運行直接接受主程序的管理和調(diào)度面板

鍵盤服務(wù)程序以中斷方式管理儀表面板鍵盤地位和運行方式類似io服務(wù)器程序針對個別儀表的特殊功能設(shè)計專用服務(wù)程序以后臺方式運行通過進程間通訊直接接受主程序的管理和調(diào)度由于通用控制器針對的是質(zhì)量儀表系列故界面的總體風(fēng)格應(yīng)該保持致其界面和控制程序必須模塊化且具有定的組態(tài)功能（3 ）設(shè)計完成的在線質(zhì)量儀表通用控制系統(tǒng)具有智能化的優(yōu)點并且較靈活采用通用控制系統(tǒng)開發(fā)新型在線質(zhì)量儀表時只需根據(jù)儀表的特殊硬件接口要求制作相應(yīng)的信號接口板在通用控制器軟件提供的接口函數(shù)中編制儀表的特殊運行邏輯并設(shè)置顯示變量即可完成種儀表控制器的設(shè)計這類新型儀表具有界面美觀操作簡便功能多樣的特點并且可以適應(yīng)現(xiàn)場控制系統(tǒng)對智能儀表的需求業(yè)出版社， 1998.

中國單片機公共實驗室網(wǎng)站www.bolsyste.o.

會議消息2001年全國工控機技術(shù)交流會暨fis 專題論壇征文通知2001年9 月在四省舉行全國工控機技術(shù)交流會暨fis 專題論壇主題為我國工控產(chǎn)業(yè)的困難機遇與前景會議由中國計算機學(xué)會工業(yè)控制計算機專業(yè)委員會主辦重慶工業(yè)自動化儀表研究所承辦征文范圍1 ）工控技術(shù)及工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向2 ）我國工控產(chǎn)業(yè)的困難機遇與前景分析3 ）智能控制網(wǎng)絡(luò)4 ）現(xiàn)場總線智能儀表與系統(tǒng)5 ）工業(yè)控制實時軟件6 ）企業(yè)控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的集成技術(shù)7 ）工控標準及其應(yīng)用8 ）工控新系統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用9 ）我國工控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略二征文要求1 ）論文律按工業(yè)控制計算機雜志論文格式撰寫包括中英文題目中英文摘要作者姓名所在單位郵政編碼2 ）每篇論文不超過6000字摘要200 字關(guān)鍵詞最多12個字3 ）論文要求用計算機打印式兩份附寄磁盤歡迎用eail投稿4 ）論文內(nèi)容未公開發(fā)表5 ）

自留底稿錄用與否均不退還三重要日期征文截止日期2001年7 月10日錄用日期2001年8 月10日四聯(lián)系地址重慶1506信箱重慶工業(yè)自動化儀表研究所科研處聯(lián)系人呂靜此次論文集將委托工業(yè)控制計算機雜志社出版錄用論文并作者到會將發(fā)給論文證年下半年專版主題增刊全國信息與自動化技術(shù)推廣應(yīng)用大會文集