基于WindowsCE的HIRFL-CSR前端控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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蘭州重離子加速器冷卻存儲(chǔ)環(huán)工程(HIRFL_CSR) 控制系統(tǒng)是一個(gè)由CSR 電源系統(tǒng)、注入引出系統(tǒng)、內(nèi)靶系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電子冷卻系統(tǒng)等多個(gè)分系統(tǒng)組成的多層分布式控制系統(tǒng)，各分系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與前端控制系統(tǒng)連接，其前端控制系統(tǒng)是以嵌入式計(jì)算機(jī)為控制節(jié)點(diǎn)的分布式控制子系統(tǒng)， 系統(tǒng)組成框圖見圖1。
WindowsCE 嵌入式操作系統(tǒng)
Windows CE 是微軟公司推出的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，目前最高版本是WindowsCENet， 具備完整的操作系統(tǒng)特征和端對(duì)端開發(fā)環(huán)境，包括了基于WindowsCE 的定制設(shè)備所需的諸多功能， 可以為有限資源的硬件設(shè)計(jì)多線程、完整優(yōu)先級(jí)、多任務(wù)的系統(tǒng)，特別是模塊化的特點(diǎn)允許它對(duì)于從掌上電腦到專用工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進(jìn)行定制。
WindowsCE 能從內(nèi)存磁盤中啟動(dòng)， 操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核可以精簡到只需200kB 的ROM ， 同時(shí)操作系統(tǒng)采用層狀的體系結(jié)構(gòu)， 具有層次性強(qiáng)、可移植性好，組件化可剪裁、強(qiáng)調(diào)編程接口和支持上層應(yīng)用等特點(diǎn)， 系統(tǒng)提供對(duì)嵌入式中斷的支持， 更好的線程響應(yīng)和更多的優(yōu)先級(jí)別， 使得應(yīng)用系統(tǒng)更具有實(shí)時(shí)性，而且也使開發(fā)人員在控制嵌入式系統(tǒng)的調(diào)度時(shí)更加靈活。WindowsCE 能夠支持Act iveX、Java 以及M FC/ATL 等技術(shù)，提供對(duì)Internet 的開發(fā)支持， 命名開發(fā)人員可以利用原理的編程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)， 方便地開發(fā)基于WindowsCE 的應(yīng)用程序.與其他操作系統(tǒng)相比，W indowsCE 具有以下特點(diǎn):
1) 32 位多線程、多任務(wù)、完全搶占式的操作系統(tǒng);
2) 強(qiáng)大的圖形顯示功能支持， 用戶能完全定制自己風(fēng)格的操作界面;
3 ) 支持大部分Win32 A P I， 使得基于其他Window s 的應(yīng)用程序能方便地移植到WindowsCE 上;
4) 體積小， 并能從ROM 直接啟動(dòng)， 無需硬盤， 不存在系統(tǒng)崩潰和病毒感染問題。
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
該前端控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)由4 部分組成: 研樣ECL -1541CLDNA 單板計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、RS232/485 總線、受控設(shè)備， 其中受控設(shè)備由大量帶有標(biāo)準(zhǔn)串行設(shè)備接口的工業(yè)儀表組成， 其組成結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
整個(gè)系統(tǒng)的核心操作平臺(tái)是研樣EC3-1541CLDNA 單板計(jì)算機(jī)， 該平臺(tái)是國內(nèi)第一款在146mm ×102mm 尺寸上開發(fā)的全功能嵌入式工業(yè)級(jí)主板。其CPU 為N S GX I 200～300MHz 低功率處理器， 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用MSystem 的電子硬盤“DiskOnChip 2000”。單板機(jī)還集成有: 鍵盤接口、鼠標(biāo)接口、兩個(gè)RS232接口、一個(gè)并口、一個(gè)網(wǎng)卡接口及液晶顯示器接口。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口與上層系統(tǒng)連接， 通過RS232 接口與受控設(shè)備相連。
系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)功能
H IRFL -CSR 前端控制系統(tǒng)在功能上可分為守護(hù)進(jìn)程和數(shù)據(jù)處理兩部分。守護(hù)進(jìn)程負(fù)責(zé)監(jiān)聽串行設(shè)備通信端口和以太網(wǎng)通信端口，認(rèn)證遠(yuǎn)端的登錄用戶并監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)， 響應(yīng)上層控制系統(tǒng)的控制請(qǐng)求。數(shù)據(jù)處理部分包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與顯示，實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與報(bào)警及與上層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
評(píng)論