基于Linux和s3C2440的GPC控制器設(shè)計(jì)

近年來(lái)，基于Internet的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)已成為國(guó)內(nèi)外測(cè)控領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，在石油勘探開(kāi)發(fā)、鋼鐵化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。而控制器的設(shè)計(jì)和研發(fā)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心。在一些地域高度分散以及環(huán)境惡劣的控制現(xiàn)場(chǎng)，使用嵌入式系統(tǒng)作為控制器節(jié)點(diǎn)，可更有利于多點(diǎn)分布式綜合布控及并行處理，實(shí)現(xiàn)更好的測(cè)控效果。然而由于網(wǎng)絡(luò)傳輸本身的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延會(huì)不可避免地影響網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制性能和穩(wěn)定性，因此本文提出基于S3C2440A及嵌入式Linux的GPC(Generalized PredictiveControl)控制器的設(shè)計(jì)方案，具有一定的通用性。

1 控制器硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
控制器節(jié)點(diǎn)是嵌入式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的中心。在測(cè)控系統(tǒng)中，主控制器承擔(dān)著控制算法的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)采集兩大任務(wù)，這要求控制器節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)有更強(qiáng)的計(jì)算能力，以及更好的網(wǎng)絡(luò)性能。本文中控制器的硬件平臺(tái)采用三星公司的S3C2440，外圍設(shè)備主要有RAM、Flash等。控制器的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(1)S3C2440處理器簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)采用三星公司的16／32位RISC微處理器S3C2440AL作為控制器核心。S3C2440AL的一大特點(diǎn)是其核心處理器(CPU)采用16／32位ARM920T的RISC微處理器。ARM920T實(shí)現(xiàn)了MMU、AMBA BUS和Har-vard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)資源和外圍接口豐富，包括電源管理器、外部存儲(chǔ)器控制器、4通道DMA、3通道UART、8路10位ADC和GPIO等。
(2)外圍電路簡(jiǎn)介
控制器外圍電路主要由存儲(chǔ)器電路模塊、通信模塊以及JTAG調(diào)試電路等構(gòu)成。其中存儲(chǔ)器電路模塊采用2片HY57V561620FTP芯片作為外擴(kuò)SDRAM；采用1片SST39VF1601(2 MB)芯片作為NOR Flash，用于存放bootloader程序；采用1片K9F1208芯片(64 MB)作為NAND Flash，用于存放操作系統(tǒng)以及文件系統(tǒng)。在通信模塊中采用DM9000網(wǎng)卡芯片和網(wǎng)絡(luò)變壓器HR911103A，以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)；同時(shí)設(shè)計(jì)了USBhost接口電路，為下一步實(shí)現(xiàn)WLAN通信提供接口。A／D和D／A接口電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制信號(hào)的發(fā)出。