0 引 言
　　當(dāng)前，在工業(yè)控制領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)快速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)控制要求測控系統(tǒng)必須具備兩方面的功能：一方面要在現(xiàn)場完成復(fù)雜的測控任務(wù)，通常一些任務(wù)具有一定的實(shí)時性的要求；另一方面要求測控系統(tǒng)能夠與某一類型的控制網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。而在目前應(yīng)用的大多數(shù)測控系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)的硬件采用8/16位的單片機(jī)；軟件多采用匯編語言編程，僅包含一個簡單的循環(huán)處理的控制流程；單片機(jī)與單片機(jī)或上位機(jī)之間通信通過RS232、RS485來組網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)存在通信速度慢、聯(lián)網(wǎng)功能差、開發(fā)困難的問題。而工業(yè)以太網(wǎng)已逐步完善，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得越來越多的應(yīng)用。工業(yè)以太網(wǎng)使用了TCP/IP協(xié)議，便于聯(lián)網(wǎng)，并具有高速控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，32位嵌入式CPU價格的下降，性能指標(biāo)的提高，為嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了可能性?；谏鲜銮闆r，我們將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于測控系統(tǒng)，可大大提高測控系統(tǒng)的性能，嵌入式系統(tǒng)一般應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)來開發(fā)。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，由于Linux有完整開放的源代碼，可針對具體應(yīng)用修改和優(yōu)化系統(tǒng)，內(nèi)核穩(wěn)定，適用于多種CPU和多種硬件平臺，支持網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，因而選擇Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)。
　　1 測控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
　　測控系統(tǒng)以基于Linux的嵌入式系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)目標(biāo)歸納起來主要有以下幾點(diǎn)：
　　（1）測控任務(wù)在現(xiàn)場完成。測控系統(tǒng)采用分散的控制策略，系統(tǒng)正常運(yùn)行時上位機(jī)只起到狀態(tài)監(jiān)控的作用。在工業(yè)現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)處理、過程控制等多種任務(wù)，能確保一些任務(wù)完成的實(shí)時性。
　?。?）具有一定的自診斷、自校正的功能，將故障情況上傳給上位機(jī)，便于維護(hù)人員查錯、排錯。具有動態(tài)顯示和數(shù)據(jù)存儲能力。
　?。?）測控系統(tǒng)可連到工業(yè)以太網(wǎng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　1.2 技術(shù)路線
　　嵌入式系統(tǒng)以嵌入式微處理器為核心，運(yùn)行嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。應(yīng)用程序可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新；通過鍵盤進(jìn)行人機(jī)對話；數(shù)據(jù)可通過LCD現(xiàn)場顯示；重要數(shù)據(jù)可以文件形式保存在Flash存儲器中；數(shù)據(jù)和報(bào)警信息可通過串口向上位機(jī)傳輸，也可通過以太網(wǎng)口向工業(yè)以太網(wǎng)或Inernet發(fā)布信息，用戶通過顯示界面查看設(shè)備狀態(tài)，設(shè)置設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)。
　　1.3 總體框圖
　　
　　圖1 系統(tǒng)框圖
　　2 基于Linux的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　2.1 硬件設(shè)計(jì)
　　考慮一般測控系統(tǒng)對嵌入式系統(tǒng)要求比較多的功能有：鍵盤接口、顯示接口、A/D（或D/A）轉(zhuǎn)換單元、可擴(kuò)展的I/O接口、打印機(jī)接口、與PC機(jī)通信的串行接口、以太網(wǎng)口等。實(shí)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)硬件框圖如下：
　　
　　圖2 硬件框圖
　　針對測控系統(tǒng)的應(yīng)用，選擇Motorola的Coldfire系列的MCF5307.MCF5307是一款高性能、低價位、高集成度的微處理器，為嵌入式控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)。MCF5307的處理能力達(dá)70 MIPS，工作頻率88.47 MHz，總線頻率44.236 MHz，為運(yùn)行Linux提供硬件上的支持，在開發(fā)板上還集成有16 M的SDRAM、2 M的FLASH、10 baseT以太網(wǎng)接口、RS232/RS485串口、I/O接口等。