【PLC工控板】給予ARM芯片的工控板

　　在工控職業(yè)里，前些年一直是Intel的全國(guó)，可是ARM嵌入式微操控器技能的呈現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)操控范疇?zhēng)?lái)了一次新的技能革命。嵌入式微操控器組成的體系，其明顯的優(yōu)勢(shì)便是可嵌入到任何微型或小型儀器設(shè)備中。嵌入式體系在工控范疇的使用已越來(lái)越受到重視，跟著嵌入式體系的開(kāi)展，呈現(xiàn)了許多新形式、新方法，皇華信息科技打破傳統(tǒng)觀念，基于ARM嵌入式優(yōu)秀渠道，推出工業(yè)架構(gòu)嵌入式中心板。

　　一 嵌入式體系界說(shuō)與使用現(xiàn)狀

　　對(duì)嵌入式體系的一種界說(shuō)是"嵌入到對(duì)象體系中的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)體系"，"嵌入性"、"專(zhuān)用性"與"計(jì)算機(jī)體系"是嵌入式體系的3個(gè)基本要素。嵌入式體系按形態(tài)可分為設(shè)備級(jí)（工控機(jī)）、板級(jí)（單板、模塊）、芯片級(jí)（MCU、SoC）。從界說(shuō)中不難看出，當(dāng)時(shí)較多使用的單片機(jī)規(guī)劃與工控機(jī)規(guī)劃也是一種典型的嵌入式體系使用?？墒沁@種前期嵌入式體系在功用與價(jià)格上均存在一些缺陷。

　　1. 硬件選用單片機(jī)規(guī)劃，軟件選用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)

　　選用這種規(guī)劃方法，硬件本錢(qián)低，設(shè)備體積小。但由于程序選用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，軟件靈活性、可擴(kuò)充性、可移植性較差。一起，作為處理器中心的單片機(jī)芯片，無(wú)法供給高速率運(yùn)算。跟著工業(yè)操控要求的不斷提高，選用這一規(guī)劃方法，不管在硬件或軟件上都無(wú)法滿(mǎn)意要求。

　　2. 硬件選用工控機(jī)、X86組織主板，軟件選用VC++編寫(xiě)

　　選用工控機(jī)、X86組織主板作為硬件設(shè)備，既能供給處理速度，又適于惡劣的工作環(huán)境，物理穩(wěn)定性好。軟件選用VC++編寫(xiě)，可實(shí)現(xiàn)雜亂的軟件功用，模塊化、面向?qū)ο蠡囊?guī)劃保證了軟件體系的靈活性、可擴(kuò)充性與可移植性。這種規(guī)劃能很好地滿(mǎn)意操控體系的要求，但本錢(qián)過(guò)高，體積過(guò)大，功耗過(guò)大。一般選用工控機(jī)、X86組織主板的硬件本錢(qián)是選用單片機(jī)本錢(qián)的10倍以上，并且機(jī)箱規(guī)劃要考慮散熱、防潮等要素，較為粗笨、不穩(wěn)定要素繁多。

　　二 ARM嵌入式工業(yè)操控主板

　　1. 硬件

　?。?）ARM芯片

　　ARM處理器是一種16/32位的高功用、低本錢(qián)、低功耗的嵌入式RISC微處理器。ARM-cotex A8系列微處理器具有以下特色：5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；支撐32位ARM指令集和16位THUMB指令集；支撐32 位AMBA總線接口；全功用的MMU，支撐Windows CE、Linux等主流的嵌入式操作體系；支撐數(shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的數(shù)據(jù)和指令處理指令。

　?。?）ARM 工業(yè)主板

　　基于freescale的Cortex-A8的工業(yè)級(jí)處理器，可為工業(yè)操控、人機(jī)界面、儀表儀器等職業(yè)供給強(qiáng)壯的智能操控渠道。AM-i.MX53工業(yè)主板規(guī)范，選用8層PCB板高精度工藝，使其具有最佳的電氣功用和抗干擾功用，AM-i.MX53集成了常見(jiàn)的嵌入式體系外圍接口，如：10/100Mbps網(wǎng)絡(luò)、串口、TFT-LCD、LVDS、VGA、USB Host/Device、音頻、8x8鍵盤(pán)、AD、PMW、PATA/SATA、計(jì)數(shù)器、IDE、SD卡、CAN總線、RTC、看門(mén)狗等，ARM嵌入式主板不管從功用、穩(wěn)定性、功耗、體積、本錢(qián)上來(lái)衡量，都具有很大的優(yōu)勢(shì)，在嵌入式體系使用中具有超卓的體現(xiàn)。

　　客戶(hù)只需專(zhuān)心使用程序的開(kāi)發(fā)而無(wú)須關(guān)注底層驅(qū)動(dòng)程序。

　　2. 操作體系及開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　現(xiàn)在，嵌入式體系常用的操作體系有Linux2.6、Windows CE 6.0；開(kāi)發(fā)環(huán)境有UC/GUI、Q/T。

　?。?）Linux

　　Linux是一種免費(fèi)、開(kāi)源的操作體系，因此其支撐軟件多，可用資源豐富?，F(xiàn)在將Linux的內(nèi)核移植在其上，可使用更多的Linux功用。不管是關(guān)于企業(yè)服務(wù)器還是關(guān)于嵌入式體系，Linux 2.6 都是一個(gè)巨大的前進(jìn)。對(duì)高端的機(jī)器來(lái)說(shuō)，新特性針對(duì)的是功用改進(jìn)、可擴(kuò)展性、吞吐率，以及對(duì) SMP 機(jī)器 NUMA 的支撐。關(guān)于嵌入式范疇，添加了新的體系結(jié)構(gòu)和處理器類(lèi)型——包括對(duì)那些沒(méi)有硬件操控的內(nèi)存管理方案的 MMU-less 體系的支撐。并且，和往常一樣，為了滿(mǎn)意桌面用戶(hù)群的需求，添加了一整套新的音頻和多媒體驅(qū)動(dòng)程序，Linux 內(nèi)核使用了由 Ingo Molnar 開(kāi)發(fā)的新的調(diào)度器算法，稱(chēng)為O（1）算法，它在高負(fù)載的情況下執(zhí)行得極其超卓，并且當(dāng)有許多處理器時(shí)也能夠很好地?cái)U(kuò)展；內(nèi)核搶占補(bǔ)丁在2.5系列中就已經(jīng)被打上，接下來(lái)在2.6中也會(huì)打。這將明顯地降低用戶(hù)交互式使用程序、多媒體使用程序等相似使用程序的推遲。這一特性對(duì)實(shí)時(shí)體系和嵌入式體系來(lái)說(shuō)特別有用；從虛擬內(nèi)存的視點(diǎn)來(lái)看，新內(nèi)核融合了 Rik van Riel 的 r-map （反向映射，reverse mapping）技能，將明顯改進(jìn)虛擬內(nèi)存在一定程度負(fù)載下的功用；更多功用還需您在后續(xù)的工作中切身體會(huì)。

　?。?）Windows CE

　　WinCE推出只要幾年時(shí)刻，但現(xiàn)在已占據(jù)了很大市場(chǎng)份額。由于WinCE開(kāi)發(fā)都是咱們熟悉的VC++環(huán)境，所以關(guān)于一般的開(kāi)發(fā)人員都不會(huì)有多大難度，這也是WinCE容易被人們承受的原因。開(kāi)發(fā)環(huán)境方便快速，微軟的強(qiáng)壯技能支撐，使得WinCE開(kāi)發(fā)難度遠(yuǎn)低于嵌入式Linux。此外，WinCE與WindowXP及Win2000的本家性，保證了本來(lái)在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)的程序可容易移植到嵌入式體系中。

　?。?）GUI

　　常見(jiàn)GUI有QT、UCGUI、MINI/GUI等，

　　Qt是 Trolltech的最早也是最有名的產(chǎn)品，它開(kāi)始是作為一個(gè)跨渠道（Win32、Mac、Unix）的C++GUI庫(kù)開(kāi)發(fā)的，但跟著它的開(kāi)展，其中增加 了一系列與GUI無(wú)關(guān)的庫(kù)，如Xml、Socket、Thread等等， 現(xiàn)在Qt已經(jīng)成為了一個(gè)通用的C++跨渠道類(lèi)庫(kù)，到了4.0版，更是將GUI部分 從中心庫(kù)分離出來(lái)，以利于開(kāi)發(fā)無(wú)GUI的服務(wù)程序；

　　UCGUI規(guī)劃架構(gòu)是模塊化的，由不同的模塊中的不同層組成，由一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)層來(lái)包括所有對(duì)LCD的具體圖形操作，UCGUI能夠在任何的CPU上運(yùn)轉(zhuǎn)，由于它是100%的規(guī)范C代碼編寫(xiě)的。

　　UCGUI能夠習(xí)慣大多數(shù)的使用黑白或彩色LCD的使用，它供給十分好的允許處理灰度的色彩管理。還供給一個(gè)可擴(kuò)展的2D圖形庫(kù)及占用很少RAM的窗口管理體系;

　　MiniGUI做為“嵌入式圖形中間件”軟件產(chǎn)品，是針對(duì)嵌入式設(shè)備，跨操作體系的圖形界面支撐體系。通過(guò)十年的努力，MiniGUI已經(jīng)成功使用在手持終端、機(jī)頂盒、工控、醫(yī)療及軍工等職業(yè)。被各 大廠商認(rèn)可并廣泛選用，逐步成為嵌入式圖形中間件范疇的工業(yè)事實(shí)規(guī)范，從技能架構(gòu)上包括幾個(gè)模塊：輸入籠統(tǒng)層（IAL）、輸出籠統(tǒng)層（GAL）、消息模塊、窗口模塊、圖形設(shè)備接口模塊（GDI） 及MiniGUI組件等；

　　三 新式嵌入式體系開(kāi)發(fā)的兩種形式

　　1. 選用ARM工控板+linux操作體系規(guī)劃

　　這種開(kāi)發(fā)形式在當(dāng)時(shí)十分盛行。ARM工控板功耗低、體積小、極高性?xún)r(jià)比。linux操作體系是一種開(kāi)放性、免費(fèi)操作體系。ARM工控板+linux操作體系是將功用與價(jià)格極優(yōu)配置的一種開(kāi)發(fā)形式。

　　但這種開(kāi)發(fā)形式也有其缺陷。首要，關(guān)于沒(méi)有相關(guān)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的技能人員，熟悉ARM芯片與linux操作體系需求時(shí)刻花費(fèi)，研制周期與研制費(fèi)用值得考慮。第二，如果本來(lái)已選用工控機(jī)方法開(kāi)發(fā)VC++的 使用程序，將它移植到linux操作體系工作量大。因此，這種開(kāi)發(fā)形式適于做全新開(kāi)發(fā)時(shí)選用。

　　2. 選用ARM工控板+WinCE操作體系規(guī)劃

　　這是極便捷的開(kāi)發(fā)形式，軟件規(guī)劃更簡(jiǎn)略。由于選用WinCE操作體系，軟件的開(kāi)發(fā)與一般PC機(jī)上的開(kāi)發(fā)完全相同。如果原體系選用工控機(jī)規(guī)劃已有老練可用的軟件程序，只需將該程序安裝在WinCE操 作體系下即可。這種形式關(guān)于舊體系的晉級(jí)更新十分適用，避免了重復(fù)勞動(dòng)，也節(jié)約了研制本錢(qián)縮短了開(kāi)發(fā)周期。并且，WinCE操作體系的價(jià)格十分低。與Windows2000/WindowsXP操作體系的購(gòu)買(mǎi)成 本比較，幾乎可忽略不計(jì)。

　　從研制視點(diǎn)，ARM工控板+WinCE操作體系形式無(wú)疑是極佳的選擇。從出產(chǎn)視點(diǎn)，X86架構(gòu)主板在價(jià)格上不及ARM芯片有競(jìng)爭(zhēng)力，十分適于舊體系的晉級(jí)換代。

　　四 結(jié)束語(yǔ)

　　選用ARM芯片+linux操作體系形式，無(wú)疑在工控各個(gè)范疇都有著廣闊的使用前景，平望科技將展示自己的悉數(shù)技能實(shí)力，供給優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、完善的技能服務(wù)來(lái)滿(mǎn)意客戶(hù)的需求，您的需求便是咱們的動(dòng)力，咱們將與您攜手，共同開(kāi)展！