高級嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的應用儀器與測控中國自動化黃頁免費登錄認刊贈書自動化博覽高級嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的應用甘肅工業大學電信學院甘肅蘭州730050王梅陳希平蘭州石化公司自動化研究院甘肅蘭州730060張傳張巖的指導思想說明軟硬件設計和選型的方法并給出在線質量儀表通用控制器的設計實例化儀器儀表1 嵌入式系統與自動化儀器儀表1.1 嵌入式系統及其發展嵌入式系統ebedded syste 是以計算機技術為基礎適用于對功能可靠性成本體積功耗嚴格要求的專用計算機系統它的最大特點在于能夠根據特定用戶的需求對軟硬件進行合理裁剪具有功耗低體積小集成度高等特點有利于整個系統的小型化提高系統的智能化和網絡化程度嵌入式計算機經歷了基于芯片的嵌入式系統以單片機技術的應用為代表標準總線的嵌入式計算機系統如std 總線
ve總線p 總線的嵌入式計算機系統高性能嵌入式微處理器在嵌入式計算機系統中的應用幾個發展階段計算機軟硬件技術的飛速發展使得高性能嵌入式微處理器應用成為當前的熱點而實時多任務操作系統正成為這應用中的重要核心部分它與當前智能控制網絡等新技術的進步融合對業界產生深遠的影響也推動了嵌入式系統飛速發展1.2 自動化儀器儀表與嵌入式系統高級嵌入式計算機系統和網絡技術的應用使儀器儀表將傳感測量補償計算工程量處理與故障診斷等功能集于身并能充分利用網絡時代的優勢完成遠程維護遠程控制故障預報等以前無法實現的功能在這其中芯片總線接口技術成為儀器儀表的內核嵌入式系統成為技術的代表并由此形成了儀器儀表行業發展的趨勢2 儀器儀表中高級嵌入式計算機系統的方案設計2.1 注意要點實時性好特定用戶通常對獲取結果的時間延遲有明確限制設計時必
須充分考慮這因素可靠性高作為核心部件嵌入式系統的損壞常造成系統的癱瘓帶來無法估量的損失因此要求有較高的可靠性集成度高出于開發效率和占用空間方面的考慮要求嵌入式系統要有較高的集成度功耗低某些移動設備便攜式設備等需要電池供電決定了系統應當有更低的功耗環境適應能力強自動化儀器儀表的工作環境往往是不可控的特別是熱沖擊光強電磁場等因此應考慮到對于這些干擾的防護措儀器與測控高級嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的應用自動化博覽業內史冊全國信息與自動化技術推廣應用大會文集9 月出版施2.2 開發過程（1 ）目標產品的功能分析及定義嵌入式系統的主要目標是進行數據采集還是進行控制是否需要顯示界面需要顯示時是以圖形方式還是文本方式顯示是否需要與其他的設備進行數據交換如需要選擇何種方式何種協議儀器儀表的各項主要性能指標定
義（2 ）根據需要的功能來確定硬件設備和軟件（3 ）嵌入式系統的軟件開發可以分為以下幾個層次對硬件設備進行直接控制的軟件開發沒有用戶圖形界面的應用程序開發基于圖形界面的通用應用軟件的開發在基礎應用軟件上的高層開發很多開發環境主要應用于第層次因此開發可以不在目標機上進行而在p 機上或p 的模擬環境中進行3 高級嵌入式計算機系統中硬件和軟件的設計與選型3.1 硬件選型在選擇高檔嵌入式微處理器時要綜合考慮其性能功耗價格供貨保證開發工具的配備以及工程師過去對這種處理器的經驗和軟件的支持等因素同時兼顧產品的整體成本而不要只看到某部件有時個快速而廉價的pu可能意味著外設成本的成倍增加3.2 軟件開發平臺的選擇實時多任務操作系統rtos采用微內核技術設計追求靈活性可配置可裁剪可擴充可移植強實時和高可靠性有適應各種主流pu的版本非常
適合儀器儀表的高級嵌入式計算機系統應用目前主要有integrated syste systes ltd 公司的qnx 等許多頗具實力的軟件公司也加入了這行列推出bbbbbbs e （1 ）評價個rtos般可以從任務調度機制內存管理任務通訊最小內存開銷任務切換時間最大中斷禁止時間等幾個方面來衡量（2 ）在選擇軟件開發平臺時結合開發目標和系統功能還應該注意以下幾個方面實時操作系統的開發環境所用編程語言的類型以或等通用語言為佳提供的開發工具包是否完備等實時操作系統對圖形功能的支持提供的圖形用戶接口是否滿足需求實時操作系統對網絡功能通信功能的支持這對于實現儀器儀表網絡化目標十分重要4 應用實例蘭州煉化公司自動化研究院為了研制新型質量儀表和現有儀表的升級換代綜合分析了油品質量指標分析儀光譜儀工業色譜儀近紅外分析儀并充分考慮現實需求和采用專門設計的正壓防
爆裝置對控制器的需求提出了開發高級通用控制系統設計方案如下（1 ）質量儀表通用控制器主要用于為分析器實現分析提供需要的電氣條件并采集數據記錄輸出結果主要功能有測量包括溫度壓力流量等的測量控制要求控制器能靈活實現各種控制功能以應用于特定儀表輸入與輸出多功能智能化在線質量儀表必須能夠接收控制中心發出的指令以多種方式向控制中心輸出狀態信息及檢測結果并即時顯示圖形綜合分析質量儀表主要性能指標的要求提出通用控制器的技術指標ad 12 位8 路雙端/16 路單端可程控電壓型ad da 12位2 路電壓型da顯示640 ×480vga液晶平板顯示器板信號功率板通用控制器執行元件分析器嵌入式計算（2 ）通用控制系統主要由嵌入式計算機系統io板和所需的信號調理板功率驅動等信號功率板組成見圖1 由于開發周期及開發成本的限制嵌入式計算機系統主板選用商業化
嵌高級嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的應用儀器與測控中國自動化黃頁免費登錄認刊贈書自動化博覽入式計算機針對儀表的功能自行設計部分信號調理板功率驅動等專用接口板根據技術指標的要求嵌入式計算機主要配或以上顯示器640 x 480 vga 液晶平板顯示器經過比較控制系統軟件采用qnx 實時嵌入式操作系統作為軟件開發平臺以充分利用其體積小實時性好的特點提高系統可靠性主程序（photon圖形界面）面板鍵盤服務程序儀表功能服務程序儀表io服務程序如圖2 所示通用控制器軟件由4 個部分組成主程序是唯運行在圖形界面的程序用phab開發完成主要任務是顯示分析結果儀表狀態及參數輔助輸入儀表運行參數顯示操作提示并完成系統運行管理是其它幾類程序的調度程序和管理程序儀表io服務程序用以完成系統的低級io操作的執行后臺運行直接接受主程序的管理和調度面板
鍵盤服務程序以中斷方式管理儀表面板鍵盤地位和運行方式類似io服務器程序針對個別儀表的特殊功能設計專用服務程序以后臺方式運行通過進程間通訊直接接受主程序的管理和調度由于通用控制器針對的是質量儀表系列故界面的總體風格應該保持致其界面和控制程序必須模塊化且具有定的組態功能（3 ）設計完成的在線質量儀表通用控制系統具有智能化的優點并且較靈活采用通用控制系統開發新型在線質量儀表時只需根據儀表的特殊硬件接口要求制作相應的信號接口板在通用控制器軟件提供的接口函數中編制儀表的特殊運行邏輯并設置顯示變量即可完成種儀表控制器的設計這類新型儀表具有界面美觀操作簡便功能多樣的特點并且可以適應現場控制系統對智能儀表的需求業出版社， 1998.
中國單片機公共實驗室網站www.bolsyste.o.
會議消息2001年全國工控機技術交流會暨fis 專題論壇征文通知2001年9 月在四省舉行全國工控機技術交流會暨fis 專題論壇主題為我國工控產業的困難機遇與前景會議由中國計算機學會工業控制計算機專業委員會主辦重慶工業自動化儀表研究所承辦征文范圍1 ）工控技術及工業控制系統的發展方向2 ）我國工控產業的困難機遇與前景分析3 ）智能控制網絡4 ）現場總線智能儀表與系統5 ）工業控制實時軟件6 ）企業控制網與信息網的集成技術7 ）工控標準及其應用8 ）工控新系統新產品開發與應用9 ）我國工控產業的發展策略二征文要求1 ）論文律按工業控制計算機雜志論文格式撰寫包括中英文題目中英文摘要作者姓名所在單位郵政編碼2 ）每篇論文不超過6000字摘要200 字關鍵詞最多12個字3 ）論文要求用計算機打印式兩份附寄磁盤歡迎用eail投稿4 ）論文內容未公開發表5 ）
自留底稿錄用與否均不退還三重要日期征文截止日期2001年7 月10日錄用日期2001年8 月10日四聯系地址重慶1506信箱重慶工業自動化儀表研究所科研處聯系人呂靜此次論文集將委托工業控制計算機雜志社出版錄用論文并作者到會將發給論文證年下半年專版主題增刊全國信息與自動化技術推廣應用大會文集
：鞏經理
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