摘要基于armcpu的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，是要將高性能、低功耗32-bitrisc結(jié)構(gòu)的arm內(nèi)核處理器與實(shí)時(shí)嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)uc/os-ⅱ相結(jié)合，并通過interniche公司的嵌入式tcp/ip協(xié)議棧為平臺(tái)添加網(wǎng)絡(luò)傳輸功能,構(gòu)建一個(gè)新型的現(xiàn)代實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。為開發(fā)各種智能化、小型化現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)提供可重用的、高性能、圖形化、網(wǎng)絡(luò)化軟硬件基礎(chǔ)平臺(tái)和高效的開發(fā)模式。充分利用高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)在多任務(wù)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為平臺(tái)添加友好的人機(jī)交互方式、圖形化界面、網(wǎng)絡(luò)、各種通訊接口驅(qū)動(dòng)，使其平臺(tái)具備現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的特征。

　　關(guān)鍵詞現(xiàn)代實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，armuc/os-ⅱ，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，interniche嵌入式tcp/ip協(xié)議棧，jtag在線調(diào)試，集成開發(fā)環(huán)境

1前言

　　國內(nèi)控制系統(tǒng)開發(fā)大多是幾個(gè)人以小組的形式根據(jù)不同的項(xiàng)目組織在一起，由于缺乏一個(gè)穩(wěn)定工作的硬件基礎(chǔ)，整個(gè)開發(fā)工作的重點(diǎn)大都放在調(diào)試硬件故障。所有項(xiàng)目的開發(fā)幾乎全部使用匯編語言，嚴(yán)重影響了程序的可讀性和可移植性，更換不同的處理器就意味著一切從頭開始，就連使用相同處理器的不同項(xiàng)目組之間的程序重用也很困難。而對(duì)于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)著重解決的實(shí)際問題往往無暇顧及，非常不利于我國嵌入式應(yīng)用水平的提高；其次，測(cè)控系統(tǒng)通訊接口種類比較少,多為傳統(tǒng)的rs-232、rs-485接口，數(shù)據(jù)交換速度慢，已經(jīng)不能滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸需求；再次，傳統(tǒng)的8/16位單片機(jī)已經(jīng)越來越不能適應(yīng)日漸復(fù)雜的應(yīng)用需求，友好的交互界面、網(wǎng)絡(luò)互連功能、智能化的軟件、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理幾乎成了現(xiàn)代實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的共同需求。

　　我們開發(fā)了基于arm內(nèi)核處理器的netcarm7開發(fā)板，通過在嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)uc/os-ⅱ上加入interniche公司的嵌入式tcp/ip協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、高性能的現(xiàn)代實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。此外通過jtag在線調(diào)試工具bdi2000rdiforarm和集成化開發(fā)環(huán)境iarew（或者armsdt/ads）的結(jié)合大大提高了程序調(diào)試的效率。

2平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　arm內(nèi)核處理器具有高性能、低功耗、低成本、低開發(fā)難度等一系優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)控系統(tǒng)由8/16位機(jī)升級(jí)到32位機(jī)的理想選擇。此外arm7，arm9，arm10，xscale的指令兼容,已有的軟件資源和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不會(huì)由于升級(jí)到更高性能的處理器而受到巨大的損失。

2.1平臺(tái)需要建立在穩(wěn)定的可擴(kuò)展的硬件基礎(chǔ)之上

　　我們開發(fā)了netcarm7開發(fā)板(處理器為atmel公司的arm7tdmi內(nèi)核的at91m40800,主頻可達(dá)40mhz)作為中低端實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的硬件基礎(chǔ)。at91m40800性能已經(jīng)可以滿足一般測(cè)控系統(tǒng)的各種需求，功能簡單易用，雙面板就可以形成穩(wěn)定硬件設(shè)計(jì)，大大降低了開發(fā)成本。板上將處理器的所有管腳引出,可以根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目需求靈活的擴(kuò)展出新的應(yīng)用。還集成了多達(dá)2m-byte的sram，保證用戶代碼可以獲得最高的性能，1m-byteflashrom,用來滿足絕大多數(shù)項(xiàng)目的需求。板上預(yù)留了jtag端口，通過abatron公司的bdi在線仿真器和iar公司的集成開發(fā)環(huán)境embededworkbenchforarm可以實(shí)現(xiàn)各種程序的在線調(diào)試。板上提供了2個(gè)串口，還可以將處理器的uart配置成spi，除了完成通訊功能以外，還可以為很容易的連接ad變換器，滿足測(cè)控系統(tǒng)的需求。板上還擴(kuò)展了10m以太網(wǎng)接口，在網(wǎng)絡(luò)控制器方面，我們也選用了低成本符合ne2000標(biāo)準(zhǔn)的rt8019，為平臺(tái)提供了網(wǎng)絡(luò)化的硬件基礎(chǔ)。此外板上還集成了液晶顯示，及行列式鍵盤接口可以很方便的為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)提供友好的用戶交互方式。

2.2開放源碼的嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)是未來嵌入系統(tǒng)必然的選擇

　　控制系統(tǒng)所要完成得工作越來越復(fù)雜，程序越來越龐大，需要管理的外設(shè)越來越多，只有擁有嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)，擁有穩(wěn)定工作的硬件基礎(chǔ)，開發(fā)工作重點(diǎn)才能由原來硬件的調(diào)試，軟件的調(diào)試轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的性能的提高,智能化軟件的編寫。此外只有在一個(gè)完整的、具有統(tǒng)一編程規(guī)范的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用高級(jí)語言開發(fā)出的應(yīng)用程序，才可能具有良好的可移植性,才可能被重復(fù)利用，嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的唯一途徑。操作系統(tǒng)與模塊化硬件設(shè)計(jì)結(jié)合起來，共同構(gòu)成一個(gè)可以重復(fù)利用的軟硬件數(shù)字系統(tǒng)平臺(tái)，除了可以最大限度的提高開發(fā)的效率、減少資源的浪費(fèi)外，還可以通過長期對(duì)于該平臺(tái)的研究，來逐步優(yōu)化平臺(tái)軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。

　　目前大多商用嵌入式操作系統(tǒng)出于商業(yè)利益的考慮，除了使用該操作系統(tǒng)的每件產(chǎn)品要收取版稅以外，要么只提供操作系統(tǒng)核心部分二進(jìn)制文件，要么對(duì)源代碼的收費(fèi)十分昂貴，對(duì)于此類操作系統(tǒng)的使用者來講，幾乎無法拿到操作系統(tǒng)的源代碼。這樣，一方面產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展受制于人，另一方面對(duì)于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)容易出現(xiàn)隱患，無法從根本上避免"后門"-既安全性。

　　對(duì)于小型實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)來說，源代碼公開的、具有很好可移植性的、可固化可裁剪的、高穩(wěn)定性與可靠性、搶占式多任務(wù)的uc/os-ⅱ非常適合