基于VxWorks的嵌入式實時PLC設計
為了更好地支持實時運行系統,嵌入式系統一般要引入操作系統,嵌入式操作系統(如Windows CE,VxWorks 等)為實時運行系統提供了啟動代碼、串行通訊接口、內存操作(malloc/free)、ANSI 標準庫、1ms 的時鐘滴答、調試接口等服務。如果實時運行系統整合了相應的功能,系統也可以不引入操作系統。我們所采用的嵌入式實時系統體系結構如圖2所示,其實時操作系統采用VxWorks。本文引用地址:http://www.104case.com/article/151857.htm
了其通信性能,實時能力大大提高,同時此結構具有完全開放性,高度兼容性,極佳的可擴展性,使得自動控制系統的設計不受硬件的限制,可以有效地提高PLC 的運行速度和可靠性,并且支持多任務的控制策略。另外相應的從嵌入式處理的設計與和BSP 改造方面,也做了相應的優化處理。
3、基于PPC 的嵌入式處理器設計
VxWorks 系統運行在基于PPC 的MPC860 處理器上,并作了一些有關改造以適應實時PLC 的現場總線的通信要求。主要包括4 個主要模塊(如圖3):PowerPC 核心,系統接口單元(SIU),通信處理模塊(CPM)和快速以太網控制器(FEC)。
系統接口單元(SIU)集成幾乎所有32-bit 處理器系統的常用功能。MPC860 采用32 位內部總線,可以支持8,16 或32 位的外設和存儲器,同時SIU 提供功耗管理、復位控制、PowerPC減法器、PowerPC 時鐘基準以及實時時鐘等功能。其內存控制器可以控制多達8 個存儲體,同時只需通過很少的電路就可實現與DRAM,SRAM,Flash 以及其它外圍設備的無縫連接,同時DRAM 接口支持8,16 和32 位的端口,DRAM 控制器提供頁模式下的突發傳送訪問;
提供4 個16 位通用定時器或者2 個32 位定時器;同時系統集成單元集成了總線監控、軟件看門狗、系統節電模式、時鐘合成、實時時鐘、復位控制以及支持IEEE 1149.1 調試方式JTAG等。
通信處理模塊(CPM)具有更強大的通信處理能力,擁有獨立的簡單指令集通信處理器(RISC),能夠完成低層次任務以及DMA 控制,使得PowerPC 內核能夠空閑出來處理高層次的實時任務,從而降低了系統頻率,減少功耗。
內嵌的 FEC 模塊與IEEE 802.3 兼容,支持10-和100-Mbps 連接。不僅完成了以太網協議中的MAC 控制功能,并且使用了突發傳送DMA,從而減少了系統總線的負荷。而FEC內部接的收和發送FIFO 通過將所有的沖突碰撞局部化到FEC 內部而進一步減輕總線的負荷。FEC 采用獨立的發送緩存描述符和接收緩存描述符來完成具體的收發存取。可支持Modbus,CAN,EIP 等現場總線的應用。
4、BSP 的改造
BSP 即Board Support Package,通常指針對具體的硬件平臺,用戶所編寫的啟動代碼和部分設備驅動程序的集合。BSP 是一個VxWorks 內核運行的基礎。
4.1 BSP 與VxWorks 的層次關系在 VxWorks 中,將BSP 簡單描述成介于底層硬件環境和VxWorks 之間的一個軟件接口。
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