《嵌入式Linux系统在粮库中的应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式Linux系统在粮库中的应用.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2 0 粮食储藏2 0 0 4(6)业业鲁鬻业业螺业业妇￥；粮食储藏技术：凑蒂蒂二I 手二姊 蒂。l 尊蒂蒂蒂。-F 书嵌人式L i n u x 系统在粮库中的应用余沛王仲东(华中科技大学控制科学与工程系湖北4 3 0 0 7 4)顾根来(中央储备粮赤壁直属库)摘要近年来，随着嵌入式计算机技术的飞速发展，嵌入式系统得到了越来越广泛的应用，尤其是在工控、仿真、数据采集等领域。嵌入式系统需要嵌入式操作系统作支持，而由于L i n u x 操作系统结构清晰，源代码开放性等方面的优势，在嵌入式系统中也得到了广泛的应用。本文以中央储备粮赤壁直属库管理监控系统的设计为背景，论述了基于L i n u x 的
2、嵌入式工作站取代传统的工控机为主的现地控制单元在粮库管理监控条统中的应用过程以及基于L i n u x 的嵌入式工作站的设计。关键词嵌入式系统L i n u x 操作系统硬件平台软件平台1引言嵌入式系统已经无处不在，小到汽车、家用微波炉、电视机，大到工控生产现场、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航天、军事装备、消费类产品等方面。到处都能发现嵌入式系统的踪影。嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算技术为基础，软件硬件可以裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。对上层应用开发者而言，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、
3、多任务，并且价格低廉的操作系统。嵌入式L i n u x 操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而正在被广泛采用。2应用实例针对粮库占地面积大，被控对象分散，自动化程度要求较高的特点，系统设计拟采用分层式系统结构，分散式系统安装，采用高速可靠的现场总线网络，从而极大地简化了现场接线，缩小了系统的占地面积，节约投资，提高了整个监控系统运行的可靠性和实用性。整个系统从结构上可划分为三层，即现场控制*科技部科技型中小企业创新基金资助，立项编号(0 1 C 2 6 2 1 4 2 0 0 9 1 3)层、过程控制层和生产管理层。本结构的第二层是过程监控层，其主要由库房现地控制单元(L C u)构成，其
4、中全部采用嵌入式L i n u x 操作系统，实现现场总线(C A N 总线)接口和以太网接口。嵌入式系统的基本构成：最底层是以微处理器或微控制器为核心的硬件平台，第二层是嵌入式操作系统软件平台，最上层是应用软件。2 1 嵌入式系统整体结构(见图1)图1 嵌入式系统整体结构图2 2 硬件平台本课题嵌入式L i n u x 操作系统的硬件采用M o t o r o l a 公司的M C 6 8 E Z 3 2 8 微控制器(M C U)为核心，配以相应的F L A S H 和R A M 作为内存与磁盘，以及以太网和C A N 总线的接口电路和并串口电路。万方数据万方数据第3 2 卷嵌入式L i
5、n u x 系统在粮库中的应用2 12 3 软件平台对于嵌入式L i n u x 主要是把系统资源的需求减少，以适应于诸如内存、固态电子盘容量、处理器速度、以及节能的限制。有选择地生成我们需要的嵌入式L i n u x，从一个标准发行版中开始裁减不需要的模块。甚至可以从别人配置过的版本开始开发，因为他人的嵌入式版本也是开放源代码的，在他人工作的基础上建立自己的系统。由于L i n u x 作为开放源代码的自由软件，所以可以根据应用系统设计的具体需要对L i n u x 内核源代码进行修改、裁剪、增加以及重新编译。2 4 具体系统实现步骤最开始是建立内核环境，修改启动代码，对G U I 函数封装
6、进行修改，对网卡驱动的修改；然后转换启动画面格式，修改初始化进程，加入系统调用，调试键盘与L C D 的驱动程序，C A N 卡的驱动程序，实现数据转发。2 5 最后实现的嵌入式L i n u x 系统执行流程系统上电，启动F l a s hM e m o r y 中的B o o tL o a d e r进行必要的初始化。载L i n u x 内核。启动内核，初始化外设，加载任务，加载T C P I P。执行应用程序。2 6 内核环境的建立在r o o t 下建立u c l i n u x 目录。2 6 1 交叉编译器的安装需要三个文件：u c l i n u x g c c k i t 一1
7、 6 0 8 9 9 t a r g z(此文件含有建立m 6 8 k 交叉编译器的补丁)；b i n u t i l s 一2 9 1 t a r g z；g c c 一2 7 2 3 t a r g z。解压至r o o t u c l i n u x目录下，将和拷贝至r o o t u c l i n u x 仟并安装。2 6 2U C l i b c、U C l i b m 库的安装需要两个文件：U C l i b c 一1 6 0 8 9 9 t a r g z；U C l i b m 一0 6 0 1 9 9 t a r b z 2。解压和后并编译它们产生l i b c a，l i
8、 b m f a 即可完成库的安装。2 6 3内核源码的建立(2 0 3 8)需要两个文件：l i n u x 一2 0 3 8 t a r g z；u e l i n u x 一2 0 3 8 1 p r e 7 d i f f g z。将未修改过的2 0 3 8 1 i n u x 内核文件(1 i n 一“z 一2 0 3 8 t a r g z)文件解压，解压后得到l i n u x目录，为u c l i n u x 的源码目录，安装补丁文件(u c l i n t A X 一2 0 3 8 1 p r e 7 d i f f g z)。2 7 用户图形界面软件的设计用户图形界面是嵌入
9、式L i n u x 工作站与用户的一个接口，用户可以根据图形界面所显示的信息，结合小键盘选择相应的菜单，查询所需要的信息。用户图形界面的设计采用分层式菜单的设计，分为三层结构。主要模块有粮情显示，实时显示库房“三温三湿”，按小时显示温湿度变化曲线，粮情查询等；粮机控制包括：鼓风机控制，环流熏蒸机控制，谷物冷却机控制等；粮窗启闭，控制窗户的启闭；通讯设定，设定与下位机的通信方式为4 8 5 或者C A N；工作设定，设为自动方式或者手动方式(见图2 和图3)。图2 嵌入式L i n u x 工作站的主菜单界面图3 嵌入式L i n u x 工作站的主显示界面用户图形界面的设计是利用网络通信原理
10、，作为数据采集服务软件的一个客户端软件实现的，通过数据采集服务软件实现与下位机通信，而不是直接与下位机通信。用户图形界面程序主流程图见图4。2 8 通讯程序的设计网络通信模块采用标准的S o c k e t 编程，连接L i n u x 平台和W i n d o w s 平台，采用一个简单的自定义的通信协议L W 2 0 0 3。2 8 1 单个命令数据格式s t r u c tD a t a N o d e一u 1 6I d；一u 3 2V a l u e；万方数据万方数据2 2 粮食储藏2 0 0 4(6)域点号数据(整型)字节数24s t r u c tC m d N o d e c h
11、 a rD e v i d；c h a rF u n i d；u 3 2P a r a m；域设备号功能号参数(整型)字节数1142 8 2 传输数据格式域长度数据字节数26 N(N 5 0 0)温湿度点数据帧s t r u c tP a c k e t D a t a 一u 1 6d a t a n u m；s t r u c tD a t a N o d ed a t a MAX D A T A N U M ；命令点数据帧s t r u c tP a c k e t C m d u 1 6c m d n u m；s t r u c tC m d N o d ec m d 1 ；2 8 3网
12、络数据流动图(见图5)3结束语过程中出现的一些问题，提出了相应的改进方案。本文详细探讨了基于L i n u x 的嵌入式工作站规划与设计以及功能软件的设计与开发，并根据实践图4 用户图形界面程序主流程图上住机(W i n d o w sO S)工作：坫(u c L i n u xO S)下住机(C A N 结点)定时发送查询命令查询命令接收查询并向下发令查询命令响应查询命令接收数据并写入库温湿度点7接收数据并向上返回温湿度点7返回查询数据发送控制命令1命令点向下发送控制命令1 控制命令响应控制命令等待关闭连接关闭连接7向上住机关闭连接查询数据库本地显示数据L W 2 0 0 3 协议参考文献1
13、 陈闲中L i n u x 在嵌入式操作系统中的应用学报，2 0 0 0(5)图5网络数据流动图M O D B U S 协议2 范质坚L i n u x 在嵌入式系统中的应用同济大学化，2 0 0 0(6)3 邹思轶等嵌入式L i n u x 设计与应用计算机与现代清华大学出版 万方数据万方数据第3 2 卷嵌入式L i n u x 系统在粮库中的应用2 3 社，2 0 0 2社，2 0 0 14 王学龙嵌入式L i n u x 系统设计与应用清华大学出版(收稿日期：2 0 0 40 31 5)R E S E A R C HA N DD E S I G NO FE M B E D D E DL
14、I NU X B A S E DW O R K S T A T I O NY uP e iW a n gZ h o n g d o n g(D e p t o fA u t o m a t i cC o n t r o l，H u a z h o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yW u h a n，4 3 0 0 7 4)G uG e n g l a i(C h i b iG r a i nD e p o t，S t a t eG r a i nR e s e r v e s)W i t ht h eh
15、 i g h s p e e dd e v e l o p m e n to fe m b e d d e dc o m p u t e rt e c h n o l o g y，m o r ea n dm o r e e m b e d d e ds y s t e ma r er u n n i n ga r o u n dU Si nt h ef i e l d so fi n d u s t r yc o n t r o l，e m u l a t i o n，d a t aa c q u i s i t i o n E m b e d d e do p e r a t i o ns
16、y s t e mi st h es o u lo fe m b e d d e ds y s t e m B e c a u s eo ft h ec l e a rs t r u c t u r e，o p e n i n g s o u r c ec o d e，L i n u xg e tf lw i d e l ya p p l i c a t i o ni ne m b e d d e ds y s t e m B a s e do nt h ed e s i g no fm a n a g e m e n tm o n i t o rs y s t e mo ft h eC h
17、i b iG r a i nD e p o t，t h ed i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o no fe m b e d d e dw o r k s t a t i o nb a s e do nL i n u xw h i c hr e p l a c e st r a d i t i o n a li n d u s t r yc o n t r o lc o m p u t e rt og r a i nd e p o tm a n a g e m e n tm o n i t o rs y
18、s t e m，a l s oe x p o u n d st h ed e s i g no fe m b e d d e dw o r k s a t a t i o nb a s e do nL i n u x K e y w o r d s：e m b e d d e ds y s t e m，L i n u xo p e r a t i o ns y s t e m，h a r d w a r ep l a t f o r m，s o f t w a r ep l a t f o r m中国储备粮管理总公司科技项目“谷物脂肪酸值测定仪的研制 和“小麦新陈快速鉴别方法的研究 顺利通过鉴
19、定和验收2 0 0 4 年1 1 月1 1 日至1 2E l，中国储备粮管理总公司2 0 0 3 年度科技项目“谷物脂肪酸值测定仪的研制”和“小麦新陈快速鉴别方法的研究”在成都顺利通过了中国储备粮管理总公司和国家粮食局组织的专家验收及鉴定。项目承担单位国家粮食储备局成都粮食储藏科学研究所分别汇报了两个项目的执行情况。专家组在质询答疑和性能测试的基础上，经过充分讨论、评议，一致认为两项目立项正确、设置合理，完成了攻关任务，达到了预定的目标。“谷物脂肪酸值测定仪的研制”项目主要针对现行脂肪酸值标准检测方法中滴定终点变化缓慢、终点不易观察、人为视觉误差较大等问题进行攻关，开发出了谷物脂肪酸值测定仪。
20、目前该仪器已完成了产品定型工作，形成了批量生产能力，建立了应用示范点和仪器生产基地。该仪器采用非水滴定法结合碱性溶剂的分辨效应，提高测定终点判定灵敏度，同时利用滴定体系颜色变化，达到自动控制滴定终点的目的。该仪器性能稳定、可靠，结构合理，操作简单方便，测定结果重复性、台问差符合国家标准规定允许差要求，减少了人为误差，提高了测定结果的公正性。项目的总体技术水平属国内领先，填补了国内同行业空白。该项目成果实现了谷物脂肪酸值测定的仪器化、标准化，使结果判定更加客观、科学，具有广阔的推广应用价值和市场前景。“小麦新陈快速鉴别方法的研究”项目针对小麦购销、储运、加工等流通环节中小麦新陈程度的快速检测问题
21、，系统研究、筛选了国内外快速鉴别小麦新陈的方法，初步建立了快速鉴别小麦新陈的定性检验方法酸度指示法，研究了该方法与脂肪酸值、品尝评分的相关性，在小麦的新陈鉴别问题上取得了进展，为小麦品质检测和监控提供了快速简便的筛选方法。该技术属国内领先水平。该项目紧密结合生产实际需要，开发出相关的试剂盒，具有广阔的推广应用价值和前景。(中储粮总公司仓储管理部)万方数据万方数据嵌入式Linux系统在粮库中的应用嵌入式Linux系统在粮库中的应用作者：余沛，王仲东，顾根来作者单位：余沛,王仲东(华中科技大学控制科学与工程系,湖北,430074)，顾根来(中央储备粮赤壁直属库)刊名：粮食储藏英文刊名：GRAIN STORAGE年，卷(期)：2004,33(6)参考文献(4条)参考文献(4条)1.王学龙 嵌入式Linux系统设计与应用 20012.邹思轶 嵌入式Linux设计与应用 20023.范质坚 Linux在嵌入式系统中的应用期刊论文-计算机与现代化 2000(06)4.陈闳中 Linux在嵌入式操作系统中的应用 2000(05)本文链接：http:/