基于ARM和Ethernet的現(xiàn)場實時信號采集分析系統(tǒng)

2　系統(tǒng)軟件設(shè)計
2.1　嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序開發(fā)
實時信號分析系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和信號處理的任務(wù)全部由DSP完成。S3C4510B與PC機之間的以太網(wǎng)通訊，其軟件實現(xiàn)所要求的實時性、可靠性和復(fù)雜性使得選擇一種帶有TCP/IP協(xié)議包的嵌入式實時操作系統(tǒng)成為必需。對系統(tǒng)實時性特別是硬實時有特殊的要求,uCLinux可加入實時RT-Linux模塊以滿足對嵌入式操作系統(tǒng)的實時性要求。
2.2 驅(qū)動和應(yīng)用程序的開發(fā)
硬件驅(qū)動和應(yīng)用程序的開發(fā)在交叉編譯環(huán)境中進行,先在PC機上開發(fā)，然后移植到目標(biāo)機上進行調(diào)試并最終固化到目標(biāo)機上。開發(fā)硬件驅(qū)動時要充分了解硬件特點[1]，掌握嵌入式Linux 硬件驅(qū)動的開發(fā)技術(shù)。所開發(fā)的硬件驅(qū)動有:以太網(wǎng)卡控制器驅(qū)動,LCD驅(qū)動,A/D采集等驅(qū)動程序。然后在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用程序,通過開發(fā)微型GUI，編寫動態(tài)網(wǎng)頁和CGI程序，實現(xiàn)嵌入式Web技術(shù)，嵌入式通信協(xié)議等應(yīng)用程序[2-5]，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

在uClinux上運行了三個任務(wù):讀取采集數(shù)據(jù)、通過以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)、接收和執(zhí)行來自遠端PC的命令。其中的讀取采集數(shù)據(jù)任務(wù)對實時性有要求，把它用中斷處理程序來實現(xiàn)，而其它的兩個任務(wù)則通過用戶進程來實現(xiàn)。以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)的任務(wù)和讀取采集數(shù)據(jù)的任務(wù)共享一個緩沖區(qū)，通過ioctl函數(shù)在其間傳遞緩沖區(qū)雙向鏈表的地址。所以還需要為數(shù)據(jù)處理模塊上的通訊接口，即HPI注冊一個驅(qū)動程序，注冊驅(qū)動程序的函數(shù)是:result= register_chrdev(HPI_MAJOR,"hpi",hpi_fops);可見，這里把數(shù)據(jù)處理模塊上的通訊接口，即HPI，作為一個字符型的設(shè)備。
由上述設(shè)計方案，可使嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)品化。該系統(tǒng)具有網(wǎng)關(guān)功能和嵌入式Web功能，能確保系統(tǒng)安全接入Internet，控制終端通過普通的瀏覽器可瀏覽網(wǎng)頁，查詢并控制信息運行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時提示報警，為智能檢測與診斷實現(xiàn)提供了可能。且該系統(tǒng)成本低，便于推廣應(yīng)用。

3　結(jié)語
本系統(tǒng)采用了ARM+DSP主從結(jié)構(gòu)。ARM作為主處理器，完成系統(tǒng)管理及網(wǎng)絡(luò)通訊；DSP作為協(xié)處理器，完成信號處理、分析。這種結(jié)構(gòu)中DSP的快速數(shù)據(jù)處理能力和ARM卓越的以太網(wǎng)通訊能力保證了動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)的實時性要求。由于其性價比高、體積小、且嵌入式操作系統(tǒng)支持的軟件豐富、裁剪靈活，它將形成數(shù)據(jù)采集與信號處理技術(shù)領(lǐng)域及制造領(lǐng)域新的應(yīng)用趨勢。

參考文獻:

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