嵌入式組態(tài)軟件系統的研究
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嵌入式系統是指用于執行獨立功能的專(zhuān)用計算機系統。它由微電子芯片（包括微處理器、定時(shí)器、序列發(fā)生器、控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件）和嵌入在ROM、RAM和／FLASH存儲器中的微型操作系統、控制與應用軟件開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現各種自動(dòng)化處理任務(wù)的電子設備或裝置。
嵌入式系統的主要作用是實(shí)時(shí)控制、監視、管理移動(dòng)計算機、數據處理等，或者輔助其它設備運轉，完成各種自動(dòng)化處理的任務(wù)。
嵌入式系統以應用為中心，以半導體技術(shù)、控制技術(shù)計算機技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎，強調硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿(mǎn)足系統對功能、成本、體積和功耗等要求。
最簡(jiǎn)單的嵌入式系統僅有執行單一功能的控制能力。在唯一的ROM中僅有實(shí)現單一功能的控制程序,無(wú)微型操作系統。復雜的嵌入式系統，例如個(gè)人數字助理（PDA）、手持電腦（HPC）等，具有與PC機幾乎一樣的功能，實(shí)質(zhì)上與PC的區別僅僅是將微型操作系統與應用軟件嵌入在ROM、RAM與FALSH存儲器中，而不是存儲于磁盤(pán)等載體中。很多復雜的嵌入式系統又是由若干個(gè)小型嵌入式系統集成的。
隨著(zhù)后PC時(shí)代的到來(lái)，在工業(yè)及其他相關(guān)領(lǐng)域的
這里給出不同行業(yè)的一些應用舉例：
l、 制造及過(guò)程控制：人機操作面板、控制機床、電機驅動(dòng)、測試設備、環(huán)境監測、輸配電設備、煉油廠(chǎng)設備、遠程無(wú)人采集監控站。
2、 醫療衛生設備：X光機、CT、醫政管理系統、病房監測系統；
3、樓宇自控及商業(yè)零售網(wǎng)點(diǎn)、商業(yè)POS、保安監控設備；
4、 辦公設備及信息家電、機頂盒、手機嵌入系統、程控電話(huà)；
5、 網(wǎng)絡(luò )化可組態(tài)設備
歸納起來(lái)，我們可以給出嵌入式組態(tài)軟件在工業(yè)過(guò)程中的應用模式。其中應用軟件的HMI組件，基于Windows NT ，可以通過(guò)該平臺上的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)獲得現場(chǎng)控制器的操作及監視數據，當然還有一些其他的HMI擴展組件以完成特定功能（如趨勢、報表及歷史記錄等）。而位于嵌入式系統的Internet組件可將所設計的HMI界面通過(guò)其內嵌的Web服務(wù)程序發(fā)布至Internet以供操作人員通過(guò)瀏覽器進(jìn)行監控，而邏輯和流程控制組件基于現場(chǎng)級的帶有實(shí)時(shí)操作系統的控制器，利用IEC61131-3完成嵌入式控制功能。
一般來(lái)講嵌入式工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件是一種用于嵌入式系統并帶有網(wǎng)絡(luò )功能（包括Internet服務(wù)功能）的嵌入式應用軟件，嵌入式系統是指可嵌入至某一設備、產(chǎn)品并可連接至網(wǎng)絡(luò )的帶有智能（即微處理器或微控制器）的設備。嵌入式組態(tài)軟件分開(kāi)發(fā)系統和運行系統。嵌入式組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境一般運行于具有良好人機界面的Windows 操作系統上，而運行環(huán)境可基于多種嵌入式操作系統如Windows CE， DeltaOS，NT Embedded及LINUX和Dos之上，甚至直接支持特定CPU，嵌入式自動(dòng)化組態(tài)軟件的運行系統大多為組件式可伸縮配置結構，一般包括：人機界面HMI組件（包括歷史數據瀏覽、報表及趨勢圖等可選模塊）、歷史數據記錄組件、網(wǎng)絡(luò )通訊組件、Internet組件、Control 邏輯和流程控制組件及實(shí)時(shí)內核。
北京昆侖通態(tài)公司即將推出的嵌入式組態(tài)軟件包（Mcgs For Embedded）包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩大部分。組態(tài)環(huán)境運行于具備良好人機界面的Windows操作系統上，具備與北京昆侖通態(tài)公司已經(jīng)推出的通用版本組態(tài)軟件和WWW版本組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界面，有效幫助用戶(hù)建造從嵌入式設備，現場(chǎng)監控工作站到企業(yè)生產(chǎn)監控信息網(wǎng)在內的完整解決方案；并有助于用戶(hù)開(kāi)發(fā)的項目在這三個(gè)層次上的平滑遷移。
這個(gè)嵌入式組態(tài)軟件包的組態(tài)環(huán)境包括：
1. 工程管理器（包括項目、實(shí)時(shí)數據庫、設備等的管理）。
2. 畫(huà)面組態(tài)，包括趨勢圖，報警和報表。
3. 實(shí)時(shí)數據庫和歷史數據庫的組態(tài)。
4. 編譯下載系統，組態(tài)安全系統。
5. 作為嵌入式組態(tài)核心的控制系統組態(tài)包括以下部分：
l 軟邏輯組態(tài)，實(shí)現邏輯控制功能的軟PLC系統。
l 連續過(guò)程組態(tài)及配置，實(shí)現流程控制的流程圖系統。
l 調試工具，允許在線(xiàn)監視各個(gè)內部變量的值，監控流程執行順序，允許重新設置和啟動(dòng)流程運行。
l 仿真運行工具，在開(kāi)發(fā)環(huán)境中，仿真運行控制流程，離線(xiàn)測試控制效果。
這個(gè)嵌入式組態(tài)軟件包的運行環(huán)境包含了一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，可以運行于低端硬件平臺，典型的應用平臺如下：
l 24MHz I
ntel386EX 高性能32 位微處理器。
l 2M 字節系統RAM 包括支持DOS 的640KB 基本存儲器及相應的高端存儲器。
l 512K 字節Flash 存儲器。
l 10BASE-T 以太網(wǎng)控制接口NE2000 兼容。
l 一個(gè)標準RS232C 串口。
l 可以連接字符或點(diǎn)陣LCD 接口也可支持數字LED 接口。
l 可連接擴展小鍵盤(pán)。
l 可以連接液晶屏或顯示器。
l 可直接支持M-System 公司的DiskOnChip 2000 系列芯片。
l 供電電壓5V，工作電流330mA
對于更高的性能需求，可以使用更高的CPU，更大的內存，并擴充串口或總線(xiàn)采集設備等等。
運行于運行環(huán)境中的，是由組態(tài)環(huán)境組態(tài)出來(lái)的控制流程和業(yè)務(wù)邏輯。整個(gè)運行系統由任務(wù)（task）來(lái)組織。每個(gè)任務(wù)包括一個(gè)控制流程，由控制流程執行器執行。任務(wù)可以由事件或中斷，定時(shí)時(shí)間間隔，系統出錯或報警，以及上位機指令來(lái)調用。運行環(huán)境的特殊狀態(tài)（例如：?jiǎn)?dòng)，關(guān)閉）都有相應的事件對應。每個(gè)任務(wù)有優(yōu)先級設置，高優(yōu)先的任務(wù)能
夠中斷低級優(yōu)先任務(wù)
除了控制流程，運行環(huán)境中還包括以下一些系統服務(wù)。
l 通訊服務(wù)，實(shí)現MCGS系統之間以及與其他系統之間的數據交換。
l 存盤(pán)服務(wù)，實(shí)現采集數據的存儲處理操作。
l 日志服務(wù)，實(shí)現系統運行日志記錄功能。
l 調試服務(wù)，輔助實(shí)現開(kāi)發(fā)過(guò)程中的調試功能。
由于嵌入式組態(tài)軟件交叉平臺開(kāi)發(fā)的特性，以及其特殊的實(shí)時(shí)性能和穩定性能要求，在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，調試工具起了一個(gè)非常重要的作用，可以說(shuō)，調試工具的簡(jiǎn)便易用，功能強大是嵌入式組態(tài)軟件被用戶(hù)接受的核心因素之一。MCGS嵌入式組態(tài)軟件提供了如下的調試功能。
1）、帶有斷點(diǎn)設置功能?？梢赃x擇任意任務(wù)中，在控制流程執行的任意位置停止。
2）、監控運行系統運行狀態(tài)。通過(guò)串口或TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通訊，采集運行系統實(shí)時(shí)數據庫各個(gè)數據對象的數值，并在上位機的調試環(huán)境中顯示出來(lái)。
3）、在線(xiàn)修改。在線(xiàn)情況下，修改部分組態(tài)結果或參數，運行環(huán)境可以接受組態(tài)環(huán)境的命令，在任意時(shí)刻停止運行，重新下載組態(tài)結果或更新部分組態(tài)結果，重新開(kāi)始運行。
4）、運行系統實(shí)時(shí)數據庫數據對象數值的觀(guān)測和強制改變，以方便系統的調試。
5）、仿真運行。允許在離線(xiàn)狀態(tài)下（不連接嵌入式系統），測試控制邏輯。仿真狀態(tài)下，允許如下操作：可設置斷點(diǎn)；直觀(guān)顯示各個(gè)流程執行狀態(tài)，各個(gè)變量當前數值；仿真I/O結果；輸入通過(guò)直接點(diǎn)擊對應的輸入點(diǎn)的狀態(tài)燈來(lái)實(shí)現，數字量輸入允許直接改變模擬量，彈出電位器或數字輸入界面，模擬量和計數計時(shí)的值允許由數字直接輸出。
同時(shí)，由于嵌入式組態(tài)軟件按功能剪裁的特性，以及其內嵌的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，可以在保證整個(gè)嵌入系統小體積，低成本，高實(shí)時(shí)性，高可靠性的同時(shí)，方便不具備嵌入式軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗的用戶(hù)在極短的時(shí)間內，使用嵌入式組態(tài)軟件快速開(kāi)發(fā)完成一個(gè)嵌入式系統，并極大縮短嵌入式產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的速度。
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