基于ARM CPU 的實時控制系統開發平臺

3 基于ARM的現代實時控制系統開發平臺具體實現

3.1硬件設計和測試

完成NetCARM7設計、板焊接以后，我們使用Abatron公司(http://www.abatron.ch) JTAG仿真器BDI2000，通過編寫BDI配置文件對NetCARM7板進行初始化，初步驗證板上CPU工作是否正常，檢查SRAM,Flash ROM是否可以正常讀寫。

3.2 通過BDI2000/1000結合IAR EW集成開發環境調試各種測試軟件
在板上存儲器正常工作的基礎上，使用IAR公司(http://www.iar.com)的集成開發環境Embedded Workbench編寫出簡單的測試程序，其中包括匯編語言、C語言,只要在EW中，利用它提供的嵌入式C/C++優化編譯器，匯編器，連接定位器就可以生成目標機的可執行程序，利用EW的C-SPY調試器中支持的RDI接口就可以和BDI2000/1000建立連接，直接將編寫的代碼下載到板上在線仿真。由于BDI2000仿真器是通過10兆以太網連接計算機，并且通過JTAG接口與目標機相連，BDI2000與目標機的通信速率可達16兆/秒，程序下載速率可達320K字節/秒，因此可以大大提高平臺軟件開發的效率。

在初步的測試程序編寫完成以后，逐步對板上的其他外設和通訊端口進行測試。

3.3 帶有簡單調試功能的串口監控程序

NetCARM7上的串口除了可以提供少量數據傳送、控制信息的輸入輸出以外，為了方便平臺的軟件維護我們還開發了一個基于板上串口的監控程序，經RS-232接口就可將PC與NetCARM7相連，完成以下功能：1).顯示處理器各狀態下寄存器的值。2).修改指定地址的SRAM、FlashROM中的內容。3).查看指定地址的存儲器中的內容。4).將用戶編寫的代碼下載到NetCARM7的指定地址的SRAM、Flash ROM中。5).從指定地址開始執行用戶代碼。6).通過設置跳線，選擇從用戶放在FlashROM中的代碼直接啟動(上電后直接運行用戶的應用程序)。
7).支持用戶設置的軟件中斷，在中斷以后可以使用1、2、3項功能，用以方便用戶調試自己的代碼。這樣，在平臺用于實際的測控系統產品以后，在儀器工作現場只需改變跳線就可以使板上的監控程序工作，通過串口升級整個系統軟件，也包括監控程序本身，在沒有JTAG調試工具的時候，方便的對可能出現的比較簡單的問題進行修復。

3.4 uC/OS-Ⅱ的移植

對uC/OS-Ⅱ的移植在BDI2000和IAR EW的幫助下變得非常簡單。在完成CPU的初始化以后，首先對時鐘節拍進行設置（10～100hz）。對AT91M40800只需編寫相應的定時器中斷處理程序，在程序中調用操作系統的OSTimeTick()，并在其AIC(Advanced Interrupt Controller)中設置定時器的優先級別，并將定時器中斷處理程序的地址放到相應的中斷向量表中，就可以了。使定時器產生中斷，必須在開始多任務調度后，即在第一個任務中使能定時器；其次，對uC/OS-Ⅱ移植主要集中在includes.h，OS_CPU_A.S，OS_CPU_C.C等CPU相關文件的移植，上層任務調度部分不需要任何修改。對于多任務操作系統，只需將復雜的應用分成簡單的、相互聯系的任務，再把各個不同優先級的任務交給操作系統去管理就可以了。

3.5 Interniche協議棧的移植

BDI2000結合IAR EW在線調試對于驅動程序的編寫的幫助作用更加明顯。對于同樣具有良好可移植特性的Interniche協議棧，只需要根據以太網絡控制器RT8019手冊上的詳盡描述，編寫出發送包，接收包的函數，以及用于以太網控制器的外部中斷處理程序就可以完成對Interniche的網絡部分的移植。由于Interniche協議棧也是可以獲得源碼的，所以對于任何網絡控制器都可以通過不斷的調試最終完成自己的驅動程序。此外，為了方便調試，使Niche ToolTM-菜單驅動的協議調試和測試工具工作還應該完成對Interniche中向串口收發字符putchar(); getch()的移植，就可以在PC端使用超級終端經過串口與NetCARM7上的Interniche基于命令行交互了。Interniche的各種協議簇可以根據需要由uC/OS-Ⅱ調度的狀態查詢任務。這樣uC/OS-Ⅱ就和Interniche一起構成了現代實時測控系統開發平臺的軟件核心。

3.6 開發平臺可以為實際控制系統實現各種靈活的

網絡應用和遠程控制

⑴圖形化操作界面（基于Interniche 的webserver,通過WWW瀏覽器實現）
利用Interniche提供的WebportTM 讓最終用戶通過局域網或廣域網訪問嵌入式控制系統，在WWW瀏覽器中設置測控設備工作參數、監控其運行狀態及察看測量結果。 而避免為嵌入式測控系統專門去編寫專用的GUI交互界面，在不同的儀器設備中的界面只需編寫不同的html頁面，結合CGI技術就可以完成各種靈活、友好的交互功能了，這些界面只需要目標機提供存儲空間就可以了。

⑵真正的遠程控制
利用Interniche提供的PPP撥號上網，使用Email Alerte為嵌入式測控系統增加預告和報警功能，測控設備就可以向遠程的Email地址發出預先設置好的信息，通知測控設備的工作情況，實現嵌入式控制設備真正的"無人值守"遠程控制。

參考文獻:

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