基于VxWorks的嵌入式實(shí)時(shí)PLC設計
為了更好地支持實(shí)時(shí)運行系統,嵌入式系統一般要引入操作系統,嵌入式操作系統(如Windows CE,VxWorks 等)為實(shí)時(shí)運行系統提供了啟動(dòng)代碼、串行通訊接口、內存操作(malloc/free)、ANSI 標準庫、1ms 的時(shí)鐘滴答、調試接口等服務(wù)。如果實(shí)時(shí)運行系統整合了相應的功能,系統也可以不引入操作系統。我們所采用的嵌入式實(shí)時(shí)系統體系結構如圖2所示,其實(shí)時(shí)操作系統采用VxWorks。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/151857.htm
了其通信性能,實(shí)時(shí)能力大大提高,同時(shí)此結構具有完全開(kāi)放性,高度兼容性,極佳的可擴展性,使得自動(dòng)控制系統的設計不受硬件的限制,可以有效地提高PLC 的運行速度和可靠性,并且支持多任務(wù)的控制策略。另外相應的從嵌入式處理的設計與和BSP 改造方面,也做了相應的優(yōu)化處理。
3、基于PPC 的嵌入式處理器設計
VxWorks 系統運行在基于PPC 的MPC860 處理器上,并作了一些有關(guān)改造以適應實(shí)時(shí)PLC 的現場(chǎng)總線(xiàn)的通信要求。主要包括4 個(gè)主要模塊(如圖3):PowerPC 核心,系統接口單元(SIU),通信處理模塊(CPM)和快速以太網(wǎng)控制器(FEC)。
系統接口單元(SIU)集成幾乎所有32-bit 處理器系統的常用功能。MPC860 采用32 位內部總線(xiàn),可以支持8,16 或32 位的外設和存儲器,同時(shí)SIU 提供功耗管理、復位控制、PowerPC減法器、PowerPC 時(shí)鐘基準以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能。其內存控制器可以控制多達8 個(gè)存儲體,同時(shí)只需通過(guò)很少的電路就可實(shí)現與DRAM,SRAM,Flash 以及其它外圍設備的無(wú)縫連接,同時(shí)DRAM 接口支持8,16 和32 位的端口,DRAM 控制器提供頁(yè)模式下的突發(fā)傳送訪(fǎng)問(wèn);
提供4 個(gè)16 位通用定時(shí)器或者2 個(gè)32 位定時(shí)器;同時(shí)系統集成單元集成了總線(xiàn)監控、軟件看門(mén)狗、系統節電模式、時(shí)鐘合成、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、復位控制以及支持IEEE 1149.1 調試方式JTAG等。
通信處理模塊(CPM)具有更強大的通信處理能力,擁有獨立的簡(jiǎn)單指令集通信處理器(RISC),能夠完成低層次任務(wù)以及DMA 控制,使得PowerPC 內核能夠空閑出來(lái)處理高層次的實(shí)時(shí)任務(wù),從而降低了系統頻率,減少功耗。
內嵌的 FEC 模塊與IEEE 802.3 兼容,支持10-和100-Mbps 連接。不僅完成了以太網(wǎng)協(xié)議中的MAC 控制功能,并且使用了突發(fā)傳送DMA,從而減少了系統總線(xiàn)的負荷。而FEC內部接的收和發(fā)送FIFO 通過(guò)將所有的沖突碰撞局部化到FEC 內部而進(jìn)一步減輕總線(xiàn)的負荷。FEC 采用獨立的發(fā)送緩存描述符和接收緩存描述符來(lái)完成具體的收發(fā)存取??芍С諱odbus,CAN,EIP 等現場(chǎng)總線(xiàn)的應用。
4、BSP 的改造
BSP 即Board Support Package,通常指針對具體的硬件平臺,用戶(hù)所編寫(xiě)的啟動(dòng)代碼和部分設備驅動(dòng)程序的集合。BSP 是一個(gè)VxWorks 內核運行的基礎。
4.1 BSP 與VxWorks 的層次關(guān)系在 VxWorks 中,將BSP 簡(jiǎn)單描述成介于底層硬件環(huán)境和VxWorks 之間的一個(gè)軟件接口。
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