基于Linux的嵌入式测控系统设计

对于应用程序的开发，针对测控系统的具体应用，利用Linux提供API接口开发应用程序。测控系统要完成多个任务，因为屏蔽了虚拟内存机制，所有的任务共同享有物理内存，存在于统一的线性空间中。任务中的地址为真正的物理地址，由于不需要进行地址空间映射，在任务切换时的上下文切换时间大大减少，提高了响应的速度，实时性增强。Linux采用基于优先级的轮转法调度策略，能够实现多个任务并行。各个任务的实时性要求不同，可通过划分优先级，使实时性要求高的任务划分为实时进程，具有较高的优先级，优先得到调度，保证一定的实时性的要求。任务间通过信号量、消息队列等机制通信。

在嵌入式系统中软件开发的主要模块有：数据采集模块，数据处理模块，数据显示模块，通信和数据发布模块，故障诊断模块。其中故障诊断模块实现实时自诊断，在系统工作期间，对系统内部进行部分测试。即将诊断程序设置在嵌入式系统中中断级别最低的中断服务程序，在不影响系统工作的前提下，进行实时诊断。如发现故障且复诊后仍有错，通过显示界面显示，并上传给上位机，保证系统的可靠性。

在嵌入式Linux的开发中，采用主—从模式，通过串行口或以太网口，使目标板和宿主机相连。使用的是GNU的系列工具，GNU具有免费开放的源代码，也为我们开发基于Linux的应用程序提供了方便。它包括一系列的开发调试工具。主要组件有：

gcc：编译器，可做成交叉编译的形式，即在宿主机上开发编译目标机上可运行的二进制文件;

Binutils：一些辅助工具，包括objdump(可以反编译二进制文件)、as(汇编编译器)、ld(连接器)等等;

Gdb：调试器，可使用多种交叉调试方式，如gdbserve(使用以太网络调试)。

最后，将调试好的内核和应用程序烧录到闪存中。裁剪后的Linux已成经功移植到目标平台上，在开发板上运行良好。经过测试，已满足一般的实时性要求。

3 结 论

我们开发的基于Linux 的嵌入式系统应用于测控系统，能满足当前工业控制领域对测控系统提出的要求，保证测控任务完成的实时性、可靠性，可连到工业以太网实现远程监控。其硬件，接口采用插板的形式，结构简单，易于装卸，方便系统集成和维护。软件方面，用户可针对具体应用作相应修改或删除即可，因而提高了测控系统的开发效率，在工业控制领域有很好的应用前景。