【正文】 脈沖信號經(jīng)過一個光電耦合器件，輸入 LPC2210 的定時器引腳，此引腳能夠被設(shè)置為捕獲脈沖信號并可編程檢測脈 沖信號頻率。 A/D 采樣接口電路 配料稱重控制器要采集的模擬量主要是壓力傳感器轉(zhuǎn)化來的重量值，這里采用了硅壓阻式壓力傳感器，量程為 0~100 公斤，對應(yīng)的電流為 0~10mA。然后介紹了嵌入式組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，簡要介紹了嵌入式組態(tài)軟件的開發(fā)環(huán)境，并對嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境的整體結(jié)構(gòu)進行了逐層分析。每種控制算法都應(yīng)包括相關(guān)組態(tài)配置參數(shù)，例如， PID 控制算法需設(shè)計比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、給定量、測量量和輸出量等組態(tài)配置參數(shù)。 所謂 “控制算法 ”，即控制的思想和方法，是解決一確定類問題的任意一種特殊的方法。 I/O 模塊通過對 A/D 轉(zhuǎn)換器、定時器和 PWM 脈寬調(diào)制器等底層外設(shè)的驅(qū)動，完成對被控對象的數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行機構(gòu)的控制量輸出等操作。 一般情況下，通信模塊會利用簡單的握手信號來保持上位機和嵌入式控制器之間的通信狀態(tài)。 圖形顯示模塊實現(xiàn)對 LCD 的驅(qū)動，并利用 ZLG/GUI 來完成嵌入式控制器的人家界面顯示 和被控對象狀態(tài)的實時監(jiān)測顯示，以滿足操作人員直觀、方便地監(jiān)控整個系統(tǒng)的要求。當數(shù)據(jù)的接口定義和處理方式發(fā)生改變時，一般只需要修改本管理模塊的相關(guān)部分的代碼就可以實現(xiàn)。所以，在設(shè)計嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境時，要根據(jù)所用的硬件平臺充分考慮到平臺中各種設(shè)備具體應(yīng)用情況，編寫通用的控制程序，體現(xiàn)組態(tài)配置文件中的數(shù)據(jù)與運行環(huán)境中的代碼分離，以數(shù)據(jù)配置、驅(qū)動代碼的設(shè)計思想。數(shù)據(jù)可簡單處理后直接送給圖形顯示模塊進行實時顯示；也可經(jīng)過特定控制算法得到控制量，再由 I/O 模塊輸出至執(zhí)行機構(gòu)；還可做一定時段的數(shù)據(jù)存儲，方便查詢或是繪制曲線圖。常用的通信方式 有串口通信，以太網(wǎng)等。當檢測信號發(fā)生錯誤或超過設(shè)定的限值時，能夠進行報警處理。 。詳細的架構(gòu)如圖 23 所示： 圖 23 嵌入式組態(tài)軟件運行結(jié)構(gòu)框圖 這里，嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境的硬件平臺是第 2 章中介紹的 EasyARM2200，嵌入式操作系統(tǒng)選擇的是 μC/OSII。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須 與開發(fā)環(huán)境生成的配置文件一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)需要經(jīng)過適當?shù)牟眉艉鸵浦?，使得能夠適應(yīng)所用的硬件平臺，應(yīng)用軟件主要是指嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境的實現(xiàn)部分。它的每一種功能、每一個函數(shù)及每一行代碼都經(jīng)過了考驗與測試。中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時掛起。使用 μC/OSII的?？臻g校驗函數(shù)，可以確定每個任務(wù)到底需要多少?？臻g。也就是說 ，用戶總是能知道 μC/OSII 的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)執(zhí)行了多長時間，并且執(zhí)行時間不依賴于用戶應(yīng)用程序任務(wù)數(shù)目的多少。 。 (scalable)。 μC/OSII 源碼絕大部分是用移植性很強的 ANSI C 寫的，與微處理器硬件相關(guān)的部分是用匯編語言寫的。至今， μC/OSII 已在照相機行業(yè)、航空業(yè)、高端音響、醫(yī)療器械、電子樂器、發(fā)動機控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機及工業(yè)機器人等眾多領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用?？紤]到版權(quán)費用，源代碼開放和獲取渠道等問題，本課題的研究將使用 μC/OSII 作為嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境的操作系統(tǒng)。 、可移植。當一個微處理器最初啟動時，它首先執(zhí)行一個預(yù)定地址處的指令。由于沒有人為干預(yù)，而嵌入式系統(tǒng)的運行環(huán)境一般又較 PC 運行環(huán)境惡劣。 。嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件一般都固化在 ROM、 Flash 等中，其存儲容量有限，所以嵌入式操作系統(tǒng)必須做到規(guī)模小以滿足嵌入式系統(tǒng)硬件的限制。 32位 CPU比 8 位、 16 位 CPU 運行快，另外它本來就 是為運行多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)而設(shè)計的，特別適于運行多任務(wù)實時操作系統(tǒng)。其次提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。首先，嵌入式實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 EasyARM2200 開發(fā)板是一款功能強大的 32 位 ARM 單片機開發(fā)板，采用了NXP 公司以 ARM7TDMIS 為內(nèi)核、總線開放的單片機 LPC2210. LPC2210是基于一個支持實時仿真和跟蹤的 16/32位 ARM7TDMIS CPU的微控制器，144 腳 LQFP 封裝， 、 I/。 ARM7 系列處理器主要用于對功耗和成本要求比較苛刻的消費類產(chǎn)品和嵌入式設(shè)備，包括 Inter 設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備以及移動電話、 PDA 等無線設(shè)備。進一步的產(chǎn)品來自于合作伙伴，例如 Intel Xscale。 1990 年 ARM 公司成立于英國劍橋，主要從事芯片知識產(chǎn)權(quán) (IP)核的設(shè)計。此方法中，對于某個特定功能的軟硬件劃分主要是取決于性能、功率、大小和靈活性等設(shè)計指標，沒有本質(zhì)的區(qū)別。由于軟硬件開發(fā)過程割裂和最初的功能劃分不協(xié)調(diào)等原因，可能會暴露出很多問題，嚴重時導致系統(tǒng)重新開發(fā)。這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法被稱為 “軟硬件分離設(shè)計 ”。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 5 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)硬件多樣化和軟硬結(jié)合緊密的特點，目前比較常用的開發(fā)方法有兩種：軟硬件分離設(shè)計方法和軟硬件協(xié) 同設(shè)計方法。 嵌入式系統(tǒng)和具有應(yīng)用緊密結(jié)合在一起，使得它的升級換代和具體產(chǎn)品同步進行。 。板級支持包通過特定的上層接口與操作系統(tǒng)進行交互，向操作系統(tǒng)提供底層的硬件信息，并根據(jù)操作系統(tǒng)的要求完成對硬件的直接操作。擴展外圍電路通常根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的差別而有所不同，一般包括 A/D、 D/A、 I/O 和通信接口等 ，有的還包括音頻、圖像控制器。 嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)自底向上逐漸演化為 4 層結(jié)構(gòu)。 ，需對組態(tài)支撐模塊的設(shè)計進行研究，它主要包括數(shù)據(jù)管理模塊、圖形顯示模塊、通信模塊、 I/O 模塊和控制 算法模塊等。 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 3 本課題的主要工作 本課題將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與通用組態(tài)軟件技術(shù)結(jié)合在一起，提出一種嵌入式控制器組態(tài)軟件運行環(huán)境，它可以根據(jù)不同的組態(tài)配置文件生成不同功能的嵌入式控制器，不用編程，大大縮短了嵌入式產(chǎn)品投放市場的時間，而且使產(chǎn)品具有豐富的人機界面，強大的控制功能，并能夠存儲一定數(shù)量的歷史數(shù)據(jù)。 同時，嵌入式組態(tài)軟件的研制也是迫切需要的。另外，嵌入式系統(tǒng)體積小。嵌入式組態(tài)軟件則不同，它的開發(fā)環(huán)境一般基于通用性較強的 Windows 平臺上，而運行環(huán)境卻具有多樣性，它的硬件平臺可以試 PC/104 那樣標準的嵌入式應(yīng)用平臺，也可以是為具體應(yīng)用專門設(shè)計的平臺；它的操作系統(tǒng)有 WinCE、 μCLinux、 VxWorks、 μC/OSII 等多種選擇。開發(fā)環(huán)境用于人機界面設(shè)計、硬件參數(shù)配置、實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計等系統(tǒng)配置工作，然后將設(shè)計好的應(yīng)用軟件投入運行環(huán)境運行。組態(tài)王嵌入式版 是亞控公司在組態(tài)王 基礎(chǔ)上，為嵌入式應(yīng)用開發(fā)的產(chǎn)品，具有功能強、通信方便、操作簡便等優(yōu)點。 目前國內(nèi)外的嵌入式組態(tài)技術(shù)尚處于發(fā)展初期，相應(yīng)的軟件產(chǎn)品并不多。這樣不僅開發(fā)工作量大、周期長，而且系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性也較差，同時以后系統(tǒng)的軟件升級與維護也比較困難。 嵌入式系統(tǒng)近些年發(fā)展迅速，在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)更是如此，越來越得到專業(yè)人士的青睞。 在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中存在著兩大類可變因素：一是操作人員需求的變化；二是被控對象狀態(tài)的變化及被控對象所用硬件的變化。在嵌入式系統(tǒng)這一特殊環(huán)境中，需要對工程組態(tài)軟件進行特殊的設(shè)計，以滿足系統(tǒng)環(huán)境的需要，由此產(chǎn)生了一種特殊的工控組態(tài)軟件 ——嵌入式組態(tài)軟件。目前，各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠遠超于通用計算機。 ingredient weighing system 哈爾濱遠東理工學院學士學位論文 III 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ...........................................................................................................................................II 目 錄 ........................................................................................................................................... III 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................................... 1 本課題的研究背景 ........................................................................................................... 1 嵌入式系統(tǒng)組態(tài)軟件 ....................................................................................................... 1 本課題的研究意義 ........................................................................................................... 2 本課題的主要工作 ........................................................................................................... 3 第 2 章 嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境系統(tǒng)分析 ............................................................................... 4 嵌入式系統(tǒng) ....................................................................................................................... 4 嵌入式系統(tǒng)定義 .................................................................................................... 4 嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .................................................................................................... 4 嵌入式系統(tǒng)特點 .................................................................................................... 4 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) ................................................................................................ 5 嵌入式控制器硬件平臺 ................................................................................................... 5 微處理器 ...................................................................................... 5 基于 ARM7 的硬件平臺 ....................................................................................... 6 嵌入式操作系統(tǒng) ............................................................................................................... 6 嵌入式操作系統(tǒng)簡介 ........................................................................................... 6 嵌入式實時操作系統(tǒng) μC/OSII ........................................................................... 8 嵌入式組態(tài)軟件運行環(huán)境整體架構(gòu) ...........