1 嵌入式系统概述
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统,它将操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中,简而言之就是系统的应用软件与系统的硬件一体化,类似于BIOS的工作方式,具有软件代码小,高度自动化,响应速度快等特点。特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业实际应用相结合的产物。嵌入式系统的结构由两大模块组成:硬件平台和软件平台,其结构如图1所示。
图1 嵌入式系统结构图
2 系统设计
数据采集系统的采集任务在现场完成。采集系统设计为分布式的控制系统,系统上位机与现场检测下位机之间的通信基于串口。正常运行时,现场下位检测控制器完成数据采集、数据处理、数据存储、数据发送等多种任务。系统具有一定的自检测、自校正能力,能将异常情况传给PC机,以便维护。为了适应各种不同情况对焊缝自动检测的要求,整个检测系统采用模块化结构设计,可应用不同的模块组合成不同的应用系统。数据采集系统的基本组成如图2所示。
图2 数据采集系统的组成
2.1 系统的硬件
数据采集系统主要完成实时数据采样、保持、并送入A/D 转换器变成数字信号，然后再对数据进行计算处理、保存，再通过通信接口将实时数据发送到监控中心，同时接收监控中心下发的各种命令。其硬件结构如图3所示。
图3 数据采集系统的硬件结构
该系统采用了Cirrus LogIC公司的EP9302作为主CPU，并移植Linux操作系统来对任务进行管理和调度。
交流采样电路主要由采样保持、多路开关和A/D转换组成，用来保证在模数转换过程中电压、电流的同时性，以满足功率测量要求。本系统采集四相电压及四相电流，通过多路开关分时将采样量送入A/D转换器。14位A/D转换电路采用Analog Devices的AD7865，AD7865 是四通道高速A/D转换器，其电路输出具有三态锁存功能。
通信电路由SJA1000芯片、光耦电路和总线驱动器组成。SJA1000的AD0∼AD7连接到系统数据总线上，为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接82C250 的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦合器6N137与82C250相连，这样就很好地实现了总线上各CAN 节点间的电气隔离。光耦部分电路所采用的2个电源VCC和Vdd必须完全隔离，可采用小功率电源隔离模块或带多个5V隔离输出的开关电源模块实现。这部分增加了接口电路的复杂性，但却提高了节点的稳定性和安全性。
2.2 系统的软件
软件的设计是在操作系统上实现的,嵌入式操作系统是整个系统的核心。针对本系统的特点,软件平台采用多任务嵌入式操作系统Linux来实现,改变了传统的在类似硬件平台下采用MSDOS单用户、单任务操作系统难以完成较为复杂的分布式多任务应用的缺点。在数据采集系统中,Linux系统可以同时处理多个传感器发送来的较为复杂的控制任务,从而提高系统的
整体响应速度及并发处理能力。构成嵌入式Linux系统至少需要下面3个基本元素：引导程序、Linux微内核和初始化进程。如果要让它有更多的功能, 还可加上文件系统、GUI和设计精简的应用程序,并将其放在diskonChip中启动。
2.2.1 内核的裁减编译与启动
