嵌入式linux在工业控制领域中的应用

１　前言

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的飞速发展，网络应用越来越广泛，对各种工业控制设备的网络功能要求也越来越高。当前的要求是希望工业控制设备能够支持ＴＣＰ／ＩＰ以及其它Ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议，从而能够通过用户熟悉的浏览器查看设备状态、设置设备参数，或者将设备采集到的数据通过网络传送到Ｗｉｎｄｏｗｓ或Ｕｎｉｘ／Ｌｉｎｕｘ服务器上的数据库中。这就要求工控系统必须具备两方面的功能：一是要在现场完成复杂的测控任务，因为通常一些任务都具有一定的实时性要求；二是要求测控系统能够与某一类型的控制网相连，以实现远程监控。在目前应用的大多数测控系统中，嵌入式系统的硬件采用的是８／１６位单片机；软件多采用汇编语言编程，由于这些程序仅包含一些简单的循环处理控制流程。因此，单片机与单片机或上位机之间的通信通常通过ＲＳ２３２、ＲＳ４８５来组网。这些网络存在通信速度慢、联网功能差、开发困难等问题。工业以太网已逐步完善，在工业控制领域获得越来越多的应用。工业以太网使用的是ＴＣＰ／ＩＰ协议，因而便于联网，并具有高速控制网络的优点。

现在，３２位嵌入式ＣＰＵ价格的下降和性能指标的提高，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。那么，限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出地表现在软件方面。尽管从上世纪八十年代末开始，已经陆续出现了一些嵌入式操作系统（比较著名的有Ｖｘｗｏｒｋ、ｐＳＯＳ、Ｎｅｃｕｌｅｕｓ和Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ等），但这些专用操作系统都是商业化产品，其高昂的价格使许多生产低端产品的小公司望而却步；而且，源代码的封闭性也大大限制了开发者的积极性。嵌入式系统需要的是一套高度简练、界面友善、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务，并且价格低廉的操作系统。如今，业界已经达成共识：即嵌入式ｌｉｎｕｘ是大势所趋。 嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统以价格低廉、功能强大、易于移植等特点而正在被广泛采用，并已成为一种新兴力量。

２　嵌入式ｌｉｎｕｘ技术

嵌入式Ｌｉｎｕｘ是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统，它由一个Ｋｅｒｎｅｌ（内核）及一些根据需要进行定制的系统模块组成。Ｋｅｒｎｅｌ一般只有几百ｋＢ左右，即使加上其它必须的模块和应用程序，所需的存储空间也很小。它具有多任务、多进程的系统特征，有些还具有实时性。一个小型的嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统只需要引导程序、Ｌｉｎｕｘ微内核、初始化进程３个基本元素。运行嵌入式Ｌｉｎｕｘ的ＣＰＵ可以是ｘ８６、Ａｌｐｈａ、Ｓｐａｒｃ、ＭＩＰＳ、ＰＰＣ等。与这些芯片搭配的主板都很小，通常只有一张ＰＣＩ卡大小，有的甚至