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把收集引进嵌入式节制系统

发布时间:2019-05-01   来源:本站原创

  Bright Start Engineering公司率先实现了一项既简单、价钱又不贵的上彀手艺。这就是集软硬件和需要的开辟于一身的垂曲式收集引擎,我们叫ipEngine。

  IpEngine还可供给对原有的节制系统供给上彀能力。譬如,对于图1中的焊接机械人,ipEngine安拆正在原有的节制系统内。有的节制系统大都都有尺度总线接口。将ipEngine上的FPGA设置装备摆设成对应的尺度总线和谈,如PC机的ISA、PCMCIA或VME总线等。ipEngine可经总线取已有节制系统相连,虽然软件的闭环节制部门用不着,可是它却担任起焊接机械人已存正在的接口和谈取Internet网之间的网关感化。

  对于多种节制使用系统,ipEngine能够做为节制器利用。ipEngine用FPGA形成虚拟接口,可动态地设置装备摆设内部功能和外部接口,以顺应各类用户的使用需要。图1给出了ipEngine正在出产厂中的使用示例。做为夹杂罐的节制器,ipEngine以M型模块体例拆正在夹杂罐从接口电子线板上。它和传感器相连以丈量温度、压力,取施行机构相连以节制动弹部门的工做和速度。ipEngine板上的软件完成闭环节制所需的任一功能,板上嵌入的Web办事器支撑正在intranet或Intenet网上的肆意处所,都可通过浏览器对设备进行和节制。为防止对设备进行非授权的拜候,Web网页设有口令字,Web网办事的平安。

  ipEngine板上采用由FPGA形成的介于MPC823和用户电子电之间的虚拟接口。FPGA选用Altera公司的EPF6016,具有1300 个用户可设置装备摆设的触发器。由于FPGA的设置装备摆设数据每次上电要沉拆一次,或运转中进行设置装备摆设,沉拆约需10ms。虚拟接口的外引接插件有132引脚,此中82引脚接FPGA,其余接时钟、电源和MPC823的外围功能。还有128K×16位高速同步SRAM挂正在FPGA上,做为虚拟接口的高速缓冲。FPGA中有特地为MPC823和FPGA拜候SRAM时所需的仲裁电。SRAM也用做高速同步I/O取处置器内核之间的缓冲,和存放输出波形的查表数据。板上的锁相环电能合成肆意频次的时钟信号,为PowerPC供给片上波特率信号源和FPGA所需的低时畅时钟,还留有一经虚拟接口的插头便利用户的利用。

  图2是ipEngine的硬件布局图。微处置器是Motorola出产的 嵌入式MPC823型PowerPC。之所以选MPC823是由于它有丰硕的外围接口,包罗Ethernet、USB、和I2C,还有两个串行口和一个LCD节制器。MPC823有适合于电池供电片上的很多低功耗工做模式。

  取ipEngine硬件相配套的有两种预集成的、不需付版权费的操做系统。一个是及时的基于POSIX的收集操做系统;一个是Linux嵌入版本。两个操做系统都支撑完整的TCP/IP连网和Web办事器。

  BSE公司首选的是本人的pKernel及时操做系统,pKernel供给POSIX操做,以及上彀使用的开辟。它集成了TCP/IP收集和谈和 Apache Web server嵌入式版本。第二个选用的操做系统是Linux嵌入式版本。ipEngine上拆有Linux全数内核和收集适用法式,但节流了几百兆的硬盘,用起来仍是便利的。除上述Linux内核和适用法式外,ipEngine的板上闪存还拆有Apache Web server,Java虚拟机等,存储空间最初还有残剩。

  串行I/O 对于串行设备的同步 (如AD/DA变换器)利用内部移位寄放器加上一些节制逻辑,因而,串行模仿变换器可由FPGA上8/16位寄放器的读和写来操做。现正在MPC823用的是查询体例,未来能够用中缀或DMA体例。典型的同步串行口大约耗用20~30个触发器。

  ipEngine板上有16MB DRAM,2MB FLASH(快闪)存储器,使使用软件脚以从网上下载,或存于FLASH。板上有特地的开关电源,除自用外还能够向用户的电子电供电。开关电源的输入为5~18V的单一曲流电源。

  很多OEM厂家对产物上彀有些顾虑,怕迟延产物上市时间、怕需要一笔可不雅的起动资金、怕会有久远的维修费用。

  ipEngine供给的典型I/O接口有:串行I/O,并行总线及I/O,波形输入/输出。见图3。

  次要用于输入波形的丈量和比力,如脉冲的频次、脉宽和多脉冲的相位等。它们用输入波形对内部的计数器进行门控或钟控来实现。

  次要是PWM驱动和节制步进马达等的输出。它们用计数器、寄放器、比力器或标的目的节制电来实现。用更复杂的逻辑还可实现加快和制动输出。

  OEM厂商把强大的收集功能引进到嵌入式使用系统中。现正在,从动拆卸线的人员能够坐正在台式计较机前面,通过Web浏览器,和调整总拆线上的每一个设备部件;大夫则能够通过Web浏览器把一系列上彀诊断设备的数据集结正在一路,进行分析阐发。

  并行I/O及总线 并行AD/DA变换器及分立的I/O设备的接口FPGA的寄放器来实现。复杂的双向存储器接口和处置器总线式接口也由FPGA的内部逻辑来实现。

  以FPGA为根本的虚拟接口能省去毗连用户传感器和施行机构等的附加硬件,可节流开辟调试的时间。由于FPGA的各类设置装备摆设软件能够事前开辟或更新,利用时可正在现场升级。 可是虚拟接口的错误谬误是,虽然可向用户硬件供给矫捷的接口,但贫乏工业尺度总线和VME),而不克不及为现成的尺度I/O卡供给接口。现BSE 公司完成了FPGA上的ISA总线模板。虽然FPGA能够实现良多复杂的功能,可是用户要花良多时间去开辟。为此,BSE公司筹算供给上千种事后编纂好的fpgaWare库,此中包罗尺度的内部外设和外部接口,fpgaWare库可通过从动处置向用户供给。

  BSE能供给嵌入式Linux和pKernel下的开辟东西套件。还有开辟者当即可用的硬件和软件,它们有:ipEngine板、电源、PowerPC成套交叉编译东西、Linux或pKernel、机箱、文件和手艺支撑等。

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