基于WindowsCE的HIRFL-CSR前端控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
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蘭州重離子加速器冷卻存儲環(huán)工程(HIRFL_CSR) 控制系統(tǒng)是一個由CSR 電源系統(tǒng)、注入引出系統(tǒng)、內(nèi)靶系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電子冷卻系統(tǒng)等多個分系統(tǒng)組成的多層分布式控制系統(tǒng)，各分系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與前端控制系統(tǒng)連接，其前端控制系統(tǒng)是以嵌入式計算機為控制節(jié)點的分布式控制子系統(tǒng)， 系統(tǒng)組成框圖見圖1。
WindowsCE 嵌入式操作系統(tǒng)
Windows CE 是微軟公司推出的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)，目前最高版本是WindowsCENet， 具備完整的操作系統(tǒng)特征和端對端開發(fā)環(huán)境，包括了基于WindowsCE 的定制設(shè)備所需的諸多功能， 可以為有限資源的硬件設(shè)計多線程、完整優(yōu)先級、多任務(wù)的系統(tǒng)，特別是模塊化的特點允許它對于從掌上電腦到專用工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進(jìn)行定制。
WindowsCE 能從內(nèi)存磁盤中啟動， 操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核可以精簡到只需200kB 的ROM ， 同時操作系統(tǒng)采用層狀的體系結(jié)構(gòu)， 具有層次性強、可移植性好，組件化可剪裁、強調(diào)編程接口和支持上層應(yīng)用等特點， 系統(tǒng)提供對嵌入式中斷的支持， 更好的線程響應(yīng)和更多的優(yōu)先級別， 使得應(yīng)用系統(tǒng)更具有實時性，而且也使開發(fā)人員在控制嵌入式系統(tǒng)的調(diào)度時更加靈活。WindowsCE 能夠支持Act iveX、Java 以及M FC/ATL 等技術(shù)，提供對Internet 的開發(fā)支持， 命名開發(fā)人員可以利用原理的編程技術(shù)經(jīng)驗， 方便地開發(fā)基于WindowsCE 的應(yīng)用程序.與其他操作系統(tǒng)相比，W indowsCE 具有以下特點:
1) 32 位多線程、多任務(wù)、完全搶占式的操作系統(tǒng);
2) 強大的圖形顯示功能支持， 用戶能完全定制自己風(fēng)格的操作界面;
3 ) 支持大部分Win32 A P I， 使得基于其他Window s 的應(yīng)用程序能方便地移植到WindowsCE 上;
4) 體積小， 并能從ROM 直接啟動， 無需硬盤， 不存在系統(tǒng)崩潰和病毒感染問題。
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
該前端控制系統(tǒng)節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)由4 部分組成: 研樣ECL -1541CLDNA 單板計算機、以太網(wǎng)、RS232/485 總線、受控設(shè)備， 其中受控設(shè)備由大量帶有標(biāo)準(zhǔn)串行設(shè)備接口的工業(yè)儀表組成， 其組成結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
整個系統(tǒng)的核心操作平臺是研樣EC3-1541CLDNA 單板計算機， 該平臺是國內(nèi)第一款在146mm ×102mm 尺寸上開發(fā)的全功能嵌入式工業(yè)級主板。其CPU 為N S GX I 200～300MHz 低功率處理器， 數(shù)據(jù)存儲采用MSystem 的電子硬盤“DiskOnChip 2000”。單板機還集成有: 鍵盤接口、鼠標(biāo)接口、兩個RS232接口、一個并口、一個網(wǎng)卡接口及液晶顯示器接口。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口與上層系統(tǒng)連接， 通過RS232 接口與受控設(shè)備相連。
系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)
系統(tǒng)功能
H IRFL -CSR 前端控制系統(tǒng)在功能上可分為守護(hù)進(jìn)程和數(shù)據(jù)處理兩部分。守護(hù)進(jìn)程負(fù)責(zé)監(jiān)聽串行設(shè)備通信端口和以太網(wǎng)通信端口，認(rèn)證遠(yuǎn)端的登錄用戶并監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)， 響應(yīng)上層控制系統(tǒng)的控制請求。數(shù)據(jù)處理部分包括實時數(shù)據(jù)采集與顯示，實時狀態(tài)監(jiān)測與報警及與上層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
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