1.引言
基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)在工業(yè)控制中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線是根據(jù)國際電工委員會(huì)的IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義而應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)通信的通信網(wǎng)絡(luò),也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線具有系統(tǒng)的開放性;互操作性與互用性;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn),因此，現(xiàn)場(chǎng)總線成為當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。近年來已經(jīng)設(shè)計(jì)出與現(xiàn)場(chǎng)總線相適應(yīng)的控制模塊，其功耗小、可靠性高、易開發(fā)等的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)的主要成員。所謂嵌入式應(yīng)用技術(shù)，是指將一個(gè)具有完整功能的小型或微型機(jī)裝置作為一個(gè)部件或子系統(tǒng)，與載體有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)更可靠的技術(shù)穩(wěn)定性的功能更強(qiáng)大和完善的系統(tǒng)。工業(yè)嵌入式系統(tǒng)的主要指標(biāo)要求就是：實(shí)時(shí)性、高效率、安全穩(wěn)定性與可靠性以及結(jié)構(gòu)緊湊、易于剪裁、良好的開放性。實(shí)時(shí)性就是事件驅(qū)動(dòng)能力與時(shí)間驅(qū)動(dòng)能力，其基礎(chǔ)是內(nèi)核的結(jié)構(gòu)模式與進(jìn)程管理機(jī)制;高效率包括系統(tǒng)的啟動(dòng)速度與運(yùn)行速度及消息傳遞效率等;而穩(wěn)定性與可靠性包括穩(wěn)定性、安全性與容錯(cuò)能力等有關(guān)的性能指標(biāo)。以前的大部分工業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)都是建立在DOS之上，但是DOS系統(tǒng)無論在實(shí)時(shí)性、安全性、分布式網(wǎng)絡(luò)支持、可視化編程還是在易用性等諸多方面都不能滿足工業(yè)應(yīng)用要求，可供嵌入式應(yīng)用的圖形操作系統(tǒng)有多種，比如Windows CE、Palm OS、Black berry和EPOC等，而Palm OS、Black berry和EPOC一般只應(yīng)用在手持設(shè)備上。適合工業(yè)環(huán)境應(yīng)用（過程）標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，目前有Windows CE和LINUX等幾種。本文的所介紹的嵌入式控制系統(tǒng)是基于Linux圖形操作系統(tǒng)。
2.嵌入式控制系統(tǒng)
一般性定義，廣義上的嵌入式控制系統(tǒng)是指非PC系統(tǒng),有計(jì)算機(jī)功能但又不稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備和器材;狹義的嵌入式控制系統(tǒng)是把PLC功能、測(cè)量功能、PID調(diào)節(jié)（如溫度）功能、人機(jī)+界面功能、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能和高級(jí)語言編程及庫函數(shù)集成的結(jié)合體。此系統(tǒng)包括控制面板和相關(guān)支持硬件（微處理器、IO端口等外設(shè)器件、擴(kuò)展模塊、存儲(chǔ)器等）及應(yīng)用軟件。
2.1 控制面板（以德國EPIS公司產(chǎn)品為例）設(shè)計(jì)多樣化,用戶可以選用已有的控制器面板,也可以訂制面板,使其與其設(shè)備或系統(tǒng)環(huán)境相匹配。顯示器類型是LCD顯示器，同時(shí)配有點(diǎn)陣式顯示和圖形顯示。整個(gè)系統(tǒng)面板從144＊72mm到255＊183mm,適合在各種設(shè)備上應(yīng)用。
2.2 相關(guān)支持硬件
嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心。它對(duì)實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力,能完成多任務(wù)并有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間,使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度;具有強(qiáng)大功能的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)和擴(kuò)展功能;可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu),能更方便、迅速地?cái)U(kuò)展出滿足于應(yīng)用的高性能配置;嵌入式微處理器的低功耗。
IO端口 數(shù)字輸入口和輸出口數(shù)量可選擇,各端口最多可擴(kuò)展到512路。輸入電壓是24VDC,分為標(biāo)準(zhǔn)速度口（從高變低為3.5ms,從低變高為2.8ms）和快速輸入口（響應(yīng)速度為20μs），同時(shí)配有高速輸入口,額定電壓是5V或24V,響應(yīng)時(shí)間為1.1μs。數(shù)字輸出口采用24V光電隔離結(jié)構(gòu),每路電流最大500mA,配有短路保護(hù)和過載保護(hù);繼電器輸出口有一常開點(diǎn)和一常閉點(diǎn),轉(zhuǎn)換電壓最大48 VDC,轉(zhuǎn)換電流最大1A,轉(zhuǎn)換容量最大30W,運(yùn)行時(shí)間3ms。模擬量輸入口和輸出口的數(shù)量各自可擴(kuò)展到40路。其模擬量輸入口包括電壓輸入和電流輸入兩種方式,同時(shí)可以接收溫度傳感器信號(hào),內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器15位.,轉(zhuǎn)換時(shí)間為20μs。特殊功能口:多路高速計(jì)數(shù)器輸入口,最大輸入頻率是25kHz;增量編碼器輸入口,最大輸入頻率是1M Hz;25位絕對(duì)值編碼器輸入口;模擬量輸出口內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換器是11位,轉(zhuǎn)換時(shí)間為100ms。</f
