1、前语
跟着网络操控技能的快速开展，工业以太网得到逐步完善，在工业操控范畴取得越来越广泛的使用。工业以太网使用了TCP/IP协议，便于联网，并具有高速操控网络的长处。跟着32位嵌入式CPU价格的下降，性能指标的进步，为嵌入式体系的广泛使用和Linux在嵌入式体系中的开展供给了宽广的空间。因为Linux的高度灵活性，能够容易地依据使用范畴的特色对它进行定制开发，以满意实践使用需求。
2、根据Linux的嵌入式体系在测控体系中的规划
计算机测控体系本质上便是计算机操控体系，为了对被控目标施行操控，对其参数和状况进行检测是必不可少的。
2.1 测控体系全体规划
测控体系以根据Linux的嵌入式体系为中心，使用程序可经过网络进行更新，经过键盘进行人机对话，数据可经过LCD现场显现。重要数据能够文件方式保存在Flash存储器中，数据和报警信息还可经过串口向上位机传输，也可经过以太网口向Inernet发布信息。用户经过显现界面检查设备状况，设置设备参数，完结长途监控、长途维护。
2.2 整体框图
2.3 嵌入式体系硬件规划
2.3.1 硬件框图
考虑一般测控体系对嵌入式体系要求比较多的功用有：键盘接口、显现接口、A/D（或D/A）转化单元、可扩展的UO接口、打印机接口、与PC机通讯的串行接口、以太网口等。完结的嵌入式体系硬件框图如图2-2所示 ：
2.3.2 Linux下设备驱动程序的开发
Linux体系中，内核供给维护机制，用户空间的进程一般不能直接拜访硬件。Linux设备被笼统出来，一切设备都当作文件。用户进程经过文件体系的接口拜访设备驱动程序，设备驱动程序首要完结如下功用：
①勘探设备和初始化设备；②从设备承受数据并提交给内核；③从内核承受数据送到设备；④检测和处理设备过错。
3、根据 RTAI-Linux的嵌入式体系的软件完结
3.1 RTAI实时硬件笼统层的完结机理
引进新的数据结构rt_hal，构成了实时硬件笼统层RTHAL（Real Time Hardware Abatract Layer），rt_hal结构体的界说如下：
struct rt_hal
{
struct desc_struct*idt table;
void（*disint）（void）;
void（*enint）（void）;
unsigned int（*getflags）（void）;
void（*setflags）（unsigned int flags）;
void（*mask_and_ack_8259A）（unsigned int irq）;
void（*unmask_8259A_irq）（unsigned int irq）;
void（*ack_APIC_irq）（void）;
void（*mask_IO_APIC_irq）（unsigned int irq）;
void（*unmask_I0_APIC_irq）（unsigned int irq）;
unsigned long *Io_apic_irgs;
void*irq_controller_lock;
void*irq_desc;
int *irq_vector;
void *irq_2_pin;
void* ret_from_intr;
struct desc_struct *gdt_table;
volaTIle int*idle_weight;
void （*lxrt_cli）（void）;
};
在usr/src/Linux/arch/i386/kernel/irq.c中初始化为rthal：
struct rt_hal rthal
{
idt_table， /*中止向量表*/
Linux_cli， /*关中止函数*/
Linux_sTI， /*开中止函数*/
Linux_save_flags， /*保存中止前的标志*/
Linux_restore_flags， /*康复中止前的标志*/
Task_and_ack_8259A， /*中止屏蔽*/
Enable_8259A_irq， /*中止使能*/
Linux_ack_APIC_irq，
（）， /*在io_apic.c文件中设置*/
&io_apic_irgs，
&irq_controller_lock，
irq_desc，
irq_vector，
（）， /*在io_apic.c文件中设置*/
&ret_from_imr，
gdt_table， /*大局描绘符表*/
&idle_weight，
（）
};
初始化rthal时，指向函数的指针变量指向完结本来规范Linux中开、关中止等功用的函数如下：
staTIc void linux_cli（void）
{
hard_cli（）;
}
staTIc void linux_sti（void）
{
hard_sti（）;
}
static unsigned int linux_save_flags（void）
{
int flags;
hard_save_flags（flags）
turn flags
}
static void linux_restore_flags（unsigned int flags）
{
hard_restore_flags（flags）;
}
当加载RTAI模块时，履行rt_mount_rtai函数如下：
void rt_mountes_rtai（void）
{
rthal.disint=linux_cli;
rthal.enint=linux_sti;
rthal.getflags=linux_save_flags;
rthal.setflags=linux_restore_flags;
rthal.mask_and_ack_8259A=trpd_mask_and_ack_irq;
rthal.unmask_8259A_irq=trpd_unmask_irq;
}
rthal中指向函数的指针变量指向了RTAI中完结的同名函数，在RTAI中完结的关中止函数如下：
static void linux_cli（void）
{
processor［hard_cpu_id（）］.intr_flag=0;
}
在RTAI中引进新的数据结构processor，描绘和中止有关的处理器的状况：
static struct cpu_own_status
{
volatile unsigned int intr_flag;
volatile unsigned int linux_intr_flag;
volatile unsigned int pending_irqs;
volatile unsigned int activ_irqs;
}
processor［NR_RT_CPUS］;
当履行关中止时，仅仅将数据结构processor中的中止标志位intr_flag设为0，而不是真实的铲除eflags寄存器的IF标志来关中止，处理了Linux中长期关中止的问题。
3.2 选用RTAI增强Linux实时性的完结
经过修正Linux内核相关的源文件，构成实时硬件笼统层。履行insmod指令，挂载上供给实时服务的rtai，rtai_sched，rtai_fifos模块，得到如下信息：
Linux tick at 100Hz
Calibrated cpu frequency 551268530Hz
Calibrated 8254-timer-interrupt-to-scheduler latency 8000ns
Calibrated one shot setup time 3000ns
Module Size Used by
rtai_sched 16608 0 unused
rtai_fifos 33468 0 unused
rtai 20728 1 （rati_sched rtai-fifos）
加载上使用程序需求的RTAI模块后，就能够在RTAI-Linux环境下开发使用程序。
3.3 根据RTAI-Linux的使用程序的开发
针对工业测控体系的数据收集、数据处理、操控、通讯等详细使用，将使用程序分为实时使命和非实时使命。实时使命使用RTAI供给的API来开发，编写成内核模块，作业在Linux的中心态。用户进程可使用Linux操作体系供给的很多资源，进行TCP/IP网络通讯，开发图形用户界面程序等。实时使命之间、实时使命和非实时使命之间可经过Fifo行列和同享内存等办法通讯。RTAI-Linux使用程序结构如图3-1所示。
数据收集使命的完结在rt_process.c中的首要函数如下：
static void data_collect（）
{
rtf_put（FIFO，&data_value，sizeof（data_value）;/*将收集的数据放入实时FIFO中*/
rt_task_wait_period（）;
}
int int_module（void）
rtime tick_period;
rt_set_periodic_mode（）; /*将定时器设置为周期形式*/
rt_task_init（&rt_task，data_collect，l，Stack_size，task_priority，1，0）;/*初始化数据收集使命*/
return （）
}
void cleanup_module（void）
{
stop_rt_timer（）;
rtf_destroy（FIFO）;
rt_task_delete（&rt_task）;
return;
}
数据显现程序的完结在disaplay.c中的首要函数：
int main（void）
{
if（（fifo=open（“/dev/rtf（）”，（）_rdonly））《0）
{
fprintf（stderr，“Error opening/dev/rtf（） ”）;
exit（1）;
}
read（fifo，&data_value，sizeof（data_value））;/*用户进程从实时FIFO中读取数据*/
printf（“data%f ”，data_value）
}
4、定论
本文给出了一种使用于测控体系的根据Linux的嵌入式体系的规划方案，能确保测控使命完结的实时性、可靠性，能够连到工业以太网，完结长途监控，在工业操控范畴有很好的使用远景。
立异点：在嵌入式体系软件的规划与完结上，供给了开发实时使用程序的接口；使用实时使用接口（RTAI）来增强Linux的实时性，并引进实时硬件笼统层结构（rthal）、实时调度器、实时FIFO等实时服务；给出了在RTAI-Linux环境下开发工业测控体系中实时使用程序的办法
