嵌入式模块化分布控制系统与网络的互连研究.docx
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1、嵌入式模块化分布控制系统与网络的互连研究shixi导语:用于数字信号处理DSP和控制应用的嵌入式模块化系统在工业标准工业计算机系统ICSISA机箱MicroPC有两个/四个插槽或者cPCI有四至八个插槽中开展起来,多处理器系统能有效应用于分布式控制。当代微电子学为实验物理学、工程学和其他应用中的分布式系统开展提供了新的可能。用于数据收集DAQ且与网络互相连接的新型模块化微处理器系统和分布式控制应用正被人们提出并讨论。高功率多功能的特定用于通讯和DSP微处理器与分布式存储器一起作为实时系统来运作。用于数字信号处理DSP和控制应用的嵌入式模块化系统在工业标准工业计算机系统ICSISA机箱Micro
2、PC有两个/四个插槽或者cPCI有四至八个插槽中开展起来。多处理器系统能有效应用于分布式控制,人们正在研究用于此系统的实时多处理器核和操纵系统OS以适应实验研究和工程技术应用中的可能发生的各种应用场合。人们正考虑将具有有源底板的紧凑型工业计算机系统ICS和具有无源底板的基于紧凑型PCI的系统cPCI/PXI通过以太网连接起来作为嵌入式实时系统用于控制应用场合。人们也考虑将分布式系统与系统区域网络SAN连接起来作为具备并行流水线数据处理才能的高级模块系统用于数据收集和控制应用场合。在对数据收集、触发和控制子系统进展结合建模的根底上,人们考虑将实验物理学和工程子系统结合起来。1具备有源底板的嵌入式
3、模块化实时系统微型机由很多元件插入到底板上组成,包括CPU、存储器、磁盘驱动器和串口/并口。一些计算机基于IBMPCISA总线插件模块,另一些作为在单个板上的独立系统无底板来实现,其他的那么是基于底板总线VME/VXI的单板计算机SBC。基于底板的微型机可以用于数据收集、经过控制和不同的研发工程,但是一般情况下,由于其过大的体积而不将它作为智能元件嵌入到设备中去。二十世纪八十年代,计算机板被大规模集成芯片所限制,集成电路因具有先进的性能而占领了整个计算机板市场,而后开展为单片机或者DSP。PC/104和PC/104-Plus模块趋向于由支持嵌入式Linux的标准PC台式机和笔记本电脑组件来组成
4、。PC/104-Plus增加了使用board-to-board总线120针的PCI总线。在基于PC的非桌面嵌入式系统上,人们对IBMPC兼容性的兴趣日益增加:-PC芯片级和外围的兼容性能使本钱更低、构造更简单、支持更轻易,-PC兼容性提供了PC机操纵系统MS-DOS,Windows,Linux、语言和工具等上风。由于新型接口USB,FireWire,蓝牙、架构MIPS,PowerPC,ARM和操纵系统RTLinux,RTEMS的出现,嵌入式单板计算机SBC平台可以更好地效劳于嵌入式模块化实时系统:-增加了嵌入式智能,很多应用需要有对用户友好的图形和语音界面;-增加了需要进展互相连接TCP/IP
5、,PPP,HTTP,FTP的电子设备的需求;-USB正在取代串口、并口和PS/2接口,以太网随处可见,FireWireIEEE-1394正开场被使用;-处理器高度集成了基于ARM,MIPS,PowerPC和x86的面向应用的片上系统正在开发中;Linux用于所有的计算处理,它提供了低本钱、开源的解决方案,支持开放性标准、网络连接、通讯、Internet和其他功能。有人提议将基于小型工业计算机系统ICS的具有两个插槽的紧凑型模块化系统作为嵌入式控制器端CS和工作虚拟端VS通过10/100M以太网在分布式网络中连接起来。每个虚拟端VS都是基于Windows或者/和Linux,每个控制器端CS都是基
6、于RT-Linux并且用于数据收集,监测和控制。两个PCI插槽中的一个用于基于DSP的数据收集和控制模块,另一个那么用于扩展或者另外的以太网连接。通常,在硬件和软件上,现场总线用经济的模块化方法来获得不同的应用成果。今天,大多数计算机将传统的网络10/100M以太网、FireWire、USB作为标准的连接。现场总线的概念对于所有电子设备来讲应该是透明的。串行总线USB、FireWire用于中高速的I/O连接。SCI的互相连接支持可扩展的多处理器集群和高性能模块化实时系统。另一版本的紧凑型CS随着具有根本通讯处理器模块的四个插槽的MicroPC机箱开展起来,此处理器模块也包括了动态和静态的存储芯
7、片和一套标准接口CAN总线、RS232及其它。实时操纵系统RT-Linux,RTEMS可用于数据收集和控制应用场合。2具备无源底板的嵌入式模块化实时系统Euro-card3U格式是国际标准IEEE1101.1。VME总线允许16位数据以3U格式传送6U板支持全数据总线带宽。与VME3U相比,cPCI3U是个性能更高且更有效率的系统,而在VME体系构造中实现PC功能困难重重。3UcPCI总线性能优于3UVME。与嵌入式PC板格式相比,cPCI/PXI总线支持single-wide板和double-wide板中的全32位或者64位数据传输。cPCI/PXI也提供了一些上风。cPCI/PXI提升了系
8、统的灵敏性,将PCI插槽数由4个进步到了8个。cPCI为工业环境如VME所设计,而PXI为仪器使用系统如VXI所设计。3UcPCI无源底板比拟小但可以增大。使用底板的方法使维护和晋级3UcPCI模块变得更为简单。cPCI/PXI3U板支持工业自动化所需要的I/O,而工业自动化也需要分布式I/O。cPCI支持现场总线用于数据收集、控制、监测和进程报告。为了知足工业应用的需要,cPCI系统支持高级的用于cPCI单板计算机上的网络连接功能10/100M以太网、USB、FireWire和现场总线。模块性可以帮助人们进展最广泛的应用并提供了基于cPCI/PXI的SBC支持的灵敏性。嵌入式模块化cPCI/
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- 嵌入式 模块化 分布 控制系统 网络 互连 研究
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