基于A(yíng)RM和Ethernet的現場(chǎng)實(shí)時(shí)信號采集分析系統

2　系統軟件設計
2.1　嵌入式操作系統及其應用程序開(kāi)發(fā)
實(shí)時(shí)信號分析系統中數據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(shí)現所要求的實(shí)時(shí)性、可靠性和復雜性使得選擇一種帶有TCP/IP協(xié)議包的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統成為必需。對系統實(shí)時(shí)性特別是硬實(shí)時(shí)有特殊的要求,uCLinux可加入實(shí)時(shí)RT-Linux模塊以滿(mǎn)足對嵌入式操作系統的實(shí)時(shí)性要求。
2.2 驅動(dòng)和應用程序的開(kāi)發(fā)
硬件驅動(dòng)和應用程序的開(kāi)發(fā)在交叉編譯環(huán)境中進(jìn)行,先在PC機上開(kāi)發(fā)，然后移植到目標機上進(jìn)行調試并最終固化到目標機上。開(kāi)發(fā)硬件驅動(dòng)時(shí)要充分了解硬件特點(diǎn)[1]，掌握嵌入式Linux 硬件驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)。所開(kāi)發(fā)的硬件驅動(dòng)有:以太網(wǎng)卡控制器驅動(dòng),LCD驅動(dòng),A/D采集等驅動(dòng)程序。然后在嵌入式操作系統的基礎上開(kāi)發(fā)應用程序,通過(guò)開(kāi)發(fā)微型GUI，編寫(xiě)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)和CGI程序，實(shí)現嵌入式Web技術(shù)，嵌入式通信協(xié)議等應用程序[2-5]，系統軟件結構如圖2所示。

圖2　系統軟件結構

在uClinux上運行了三個(gè)任務(wù):讀取采集數據、通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送數據、接收和執行來(lái)自遠端PC的命令。其中的讀取采集數據任務(wù)對實(shí)時(shí)性有要求，把它用中斷處理程序來(lái)實(shí)現，而其它的兩個(gè)任務(wù)則通過(guò)用戶(hù)進(jìn)程來(lái)實(shí)現。以太網(wǎng)發(fā)送數據的任務(wù)和讀取采集數據的任務(wù)共享一個(gè)緩沖區，通過(guò)ioctl函數在其間傳遞緩沖區雙向鏈表的地址。所以還需要為數據處理模塊上的通訊接口，即HPI注冊一個(gè)驅動(dòng)程序，注冊驅動(dòng)程序的函數是:result= register_chrdev(HPI_MAJOR,"hpi",hpi_fops);可見(jiàn)，這里把數據處理模塊上的通訊接口，即HPI，作為一個(gè)字符型的設備。
由上述設計方案，可使嵌入式系統實(shí)現產(chǎn)品化。該系統具有網(wǎng)關(guān)功能和嵌入式Web功能，能確保系統安全接入Internet，控制終端通過(guò)普通的瀏覽器可瀏覽網(wǎng)頁(yè)，查詢(xún)并控制信息運行狀態(tài)，當系統發(fā)生故障時(shí)提示報警，為智能檢測與診斷實(shí)現提供了可能。且該系統成本低，便于推廣應用。

3　結語(yǔ)
本系統采用了ARM+DSP主從結構。ARM作為主處理器，完成系統管理及網(wǎng)絡(luò )通訊；DSP作為協(xié)處理器，完成信號處理、分析。這種結構中DSP的快速數據處理能力和ARM卓越的以太網(wǎng)通訊能力保證了動(dòng)態(tài)信號采集分析系統的實(shí)時(shí)性要求。由于其性?xún)r(jià)比高、體積小、且嵌入式操作系統支持的軟件豐富、裁剪靈活，它將形成數據采集與信號處理技術(shù)領(lǐng)域及制造領(lǐng)域新的應用趨勢。

參考文獻:

[1].PCIdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCI_1201469.html.
[2].S3C4510Bdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/S3C4510B_589499.html.
[3].TMS320VC5416datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TMS320VC5416_688902.html.
[4].25MHzdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/25MHz_1136611.html.
[5].EP1C6datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/EP1C6_527325.html.