基于嵌入式的故障診斷專(zhuān)家系統
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電子設備的故障診斷系統大多采用由傳感器、工業(yè)PC、工業(yè)以太網(wǎng)、遠程專(zhuān)家組成的診斷模式?，F有診斷現場(chǎng)儀器眾多、連接復雜，使得系統可靠性和穩定性難以得到保證。另一方面，要求診斷人員具備專(zhuān)業(yè)知識，其中包括各類(lèi)傳感器的固定、連接與信號處理，難以實(shí)現“現場(chǎng)無(wú)人，遠程診斷”目標。因此有必要從現有的硬件和軟件組成模式的角度出發(fā)，探索一種新的診斷系統組成模式。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148788.htm本文設計了基于嵌入式的故障診斷專(zhuān)家系統，使得對電子設備的檢測及維修變得更為方便有效?！?/p>
本文根據實(shí)際需要選取Windows CE.Net作為本系統的操作系統平臺。在Windows CE嵌入式系統的平臺開(kāi)發(fā)中，設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)是其很重要的一部分，它們用于驅動(dòng)嵌入式系統硬件平臺上的各個(gè)設備接口。根據定制的硬件系統，本文對操作系統的鍵盤(pán)驅動(dòng)程序、觸摸屏、LCD驅動(dòng)、電源管理及其它的相關(guān)驅動(dòng)程序進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。
1 Windows CE.Net操作系統
Windows CE.Net是微軟公司在嵌入式操作系統市場(chǎng)上一個(gè)重要產(chǎn)品，第1個(gè)版本于1996年發(fā)布。Windows CE.Net是針對有限資源的平臺而設計的32位、多線(xiàn)程、完整優(yōu)先權、多任務(wù)的嵌入式操作系統。
Windows CE.Net一個(gè)突出的特點(diǎn)——模塊化。利用這個(gè)特點(diǎn)，選擇、組合和配置Windows CE.Net的各個(gè)模塊和組件來(lái)創(chuàng )建用戶(hù)版的操作系統，即Windows CE.Net的模塊化設計使得它能夠在大量的平臺上定制使用，從客戶(hù)電子設備到專(zhuān)用的工業(yè)控制器。
Window CE.Net操作系統的基本內核需要至少200 kB的ROM，它支持Win32 API子集、多種用戶(hù)界面硬件、多種的串行和網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、COM/OLE和其他的進(jìn)程間通訊的先進(jìn)方法，借助Windows CE開(kāi)發(fā)者就能利用大量其他的編程資源、工具、軟件例子以及文檔來(lái)進(jìn)行Windows CE.Net開(kāi)發(fā)工作。Micmsoft公司為Windows CE.Net提供了PlatformBuilder和Embedded Visual Studio開(kāi)發(fā)工具。
Windows CE.Net有五個(gè)主要的模塊：內核模塊、內核系統調用接口模塊、文件系統模塊、圖形窗口和事件子系統模塊、通訊模塊。其最大的特點(diǎn)是能提供與PC機類(lèi)似的圖形界面和主要的應用程序。Windows CE.Net嵌入式操作系統的界面顯示大多數在Windows里出現的標準部件，包括桌面、任務(wù)欄、窗口、圖標和控件等。這樣只要是對PC機上的Windows比較熟悉的用戶(hù)，可以很快地使用基于Windows CE.Net嵌入式操作系統的嵌入式設備。
2 WindOWS CE.Net平臺下的驅動(dòng)開(kāi)發(fā)
Windows CE.Net的分層結構給驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)帶來(lái)極大的方便，使得驅動(dòng)開(kāi)發(fā)只需要針對不同的BSP進(jìn)行修改，很大程度上減少了開(kāi)發(fā)的工作量。而完成這一工作需要了解兩部分的內容，分別是：Windows CE.Net的中斷機制和Windows CE.Net.的層次模型。
2.1 Windows CE.Net的中斷機制
Windows CE.Net系統的大多數外圍設備都是通過(guò)產(chǎn)生中斷從操作系統獲得服務(wù)的，如PC卡、板上定時(shí)器、鍵盤(pán)、觸摸屏等。當設備需要驅動(dòng)程序服務(wù)時(shí)，基于Windows CE.Net的平臺使用中斷信號通知操作系統。
Windows CE.Net把中斷處理分成兩部分：內核模式的中斷服務(wù)程序(Interrupt Serice Routine，ISR)和用戶(hù)模式的中斷服務(wù)線(xiàn)程(Int-errupt Setice Thread，IST)。ISR通常都比較短，是快速的匯編代碼，一般在0AL層代碼中，能夠直接訪(fǎng)問(wèn)硬件注冊表。ISR的唯一任務(wù)就是向操作系統返回邏輯中斷標志符。中斷服務(wù)線(xiàn)程(IST)是用戶(hù)模式線(xiàn)程，在IST中完成大多數中斷處理。IST在大多數時(shí)間里是空閑的，只有當從函數WaitForSingeObiect()得到中斷已經(jīng)發(fā)生的信號后，IST被喚醒去處理它需要處理的中斷。通過(guò)相關(guān)聯(lián)的帶有中斷標志的事件可以完成這些。IST需要首先創(chuàng )建一個(gè)事件并且用邏輯中斷與它相聯(lián)系。當中斷過(guò)程完成時(shí)，IST應該通知內核重新使能中斷。
2.2 Windows CE.Net的驅動(dòng)模型
Windows CE.Net所有驅動(dòng)都以動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)的形式存在，在驅動(dòng)的實(shí)現過(guò)程中可以調用Windows CE.Net支持的所有標準API函數。
Windows CE.Net的驅動(dòng)程序有2種模型：本機設備驅動(dòng)程序和流接口設備驅動(dòng)程序。
1)本機設備驅動(dòng) 在Windows CE.Net中.通用LED驅動(dòng)、電源驅動(dòng)、顯示驅動(dòng)、鍵盤(pán)驅動(dòng)等都可以用本機設備驅動(dòng)來(lái)開(kāi)發(fā)。微軟提供了定制接口的方式來(lái)支持內部設備驅動(dòng)程序，這意味著(zhù)絕大多數開(kāi)發(fā)人員不必大量地編寫(xiě)本機設備驅動(dòng)代碼。但把Windows CE.Net定制到新平臺的原始設備制造商(OEM)除外，它們可以創(chuàng )建自己的本機設備驅動(dòng)程序到新的平臺。通常，當Windows CE.Net系統啟動(dòng)時(shí)，本機設備驅動(dòng)程序就被加載到系統的內存中。
2)流接口驅動(dòng)程序 在Windows CE.Net中，流接口驅動(dòng)程序以DLL形式存在，是運行在用戶(hù)模式下的動(dòng)態(tài)連接庫，由一個(gè)叫做設備管理程序的特殊應用程序加載、管理和卸載。與具有單獨目的接口的內部設備驅動(dòng)程序相比，所有流接口驅動(dòng)程序使用同一個(gè)接口并調用同一個(gè)函數集——流接口函數。流接口驅動(dòng)程序的主要任務(wù)是把外設的使用傳遞給應用程序，這是通過(guò)把設備表示為文件系統的一個(gè)特殊文件實(shí)現的。在流接口驅動(dòng)程序模型中，應用程序通過(guò)文件系統的API函數調用流接口函數，然后由流接口驅動(dòng)程序調用本機驅動(dòng)或者通過(guò)設備管理器與系統內核或外圍設備打交道。每個(gè)流接口驅動(dòng)程序必須實(shí)現一組標準的函數，用來(lái)完成標準的文件I/O函數和電源管理函數，這些函數提供給Windows CE.Net操作系統的內核使用。一般，這些函數被稱(chēng)為流接口驅動(dòng)程序的DLL接口。
3 驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)
在Windows CE嵌入式系統的平臺開(kāi)發(fā)中，設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)是其很重要的一部分，它們用于驅動(dòng)嵌入式系統硬件平臺上的各個(gè)設備接口。下面針對在項目中完成的幾個(gè)主要的設備驅動(dòng)，來(lái)了解一下具體設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
3.1 觸摸屏
在嵌入式故障診斷專(zhuān)家系統中，為了方便用戶(hù)輸入數據，進(jìn)行方便的人機交互，觸摸屏是必不可少。觸摸屏按技術(shù)原理分為：電熔電感觸摸屏、紅外線(xiàn)觸摸屏、電阻式觸摸屏、矢量壓力傳感式觸摸屏等。S3C2410的觸摸屏采用的是電阻式觸摸屏。S3C2410支持觸摸屏接口，它由一個(gè)觸摸屏面板，四個(gè)外部晶體管，一個(gè)外部電源，通道AIN[7]及通道AIN[5]等組成，觸摸屏接口如圖l所示。主要的設計流程如圖2所示。
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