微型单板计算机加插件可显著下降联网控制系统的复杂性

电脑杂谈  发布时间:2019-08-13 19:02:59  来源:网络整理

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OEM厂商把超强的图片系统引进到嵌入式应用功能中。现在,自动装配线的监控人员可以坐在台式计算机右边,通过Web浏览器,监控和调整总装线上的每一个设备备件;医生则可以通过Web浏览器把一系列上网诊断硬件的数据调集在一起,进行综合分析。

许多OEM厂家对新品上网有些顾虑,怕拖延产品上市时间、怕需要一笔可观的起动资金、怕会有长远的损坏支出。BrightStart Engineering公司率先实现了一项既简单、均价又不贵的上网技术。这就是集软硬件和必要的研发环境于一身的垂直式网络引擎,我们叫ipEngine。

对于多种控制使用功能苹果手机充电器电路图,ipEngine可以也是控制器使用。ipEngine用FPGA构成虚拟接口,可动态地配置外部系统和内部接口,以适应这些用户的使用才能。图1给出了ipEngine在销售厂中的使用实例。作为混合罐的控制器,ipEngine以M型模块方式装在混合罐主接口电子线路板上。它和传感器连接以测量气温、压力苹果手机充电器电路图,与执行机构相连以控制转动部分的工作和速率。ipEngine板上的插件完成闭环控制所需的任一功能,板上嵌入的Web服务器支持在intranet或Intenet网上的任意地方,都可通过浏览器对硬件进行监视和控制。为避免对硬件进行非授权的访问,Web网页设有口令字,确保Web网服务的安全。

IpEngine还可提供对原有的控制系统提供上网能力。譬如,对于图1中的折弯机器人,ipEngine安装在原有的控制系统内。有的控制系统多数都有标准电平接口。将ipEngine上的FPGA配置成对应的标准电平协议,如PC机的ISA、PCMCIA或VME总线等。ipEngine可经光耦与已有控制系统相连,并且硬件的闭环控制部分用不着,反而它却担当起焊接机器人已存在的插口协议与Internet网之间的公网作用。

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与ipEngine硬件相配套的有两种预集成的、不需付版权费的操作系统。一个是实时的基于POSIX的图片操作系统;一个是Linux嵌入版本。两个操作系统都支持完备的TCP/IP连网和Web服务器。

结构

图2是ipEngine的算法。微处理器是Motorola生产的嵌入式MPC823型PowerPC。之所以选MPC823是因为它有多样的接口,涵盖Ethernet、USB、和I2C,还有两个串行口和一个LCD控制器。MPC823有适合于电池供电片上的许多低功耗工作模式。ipEngine板上有16MBDRAM,2MB FLASH(快闪)存储器,使使用插件足以从网上下载,或存于FLASH。板上有专门的电源导线,除自用外还可以向用户的电子电路供电。开关导线的输入为5~18V的单一直流电容。

虚拟接口

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ipEngine板上采用由FPGA构成的介于MPC823和用户电子电路之间的虚拟接口。FPGA选用Altera公司的EPF6016,具备1300个用户可配置的触发器。因为FPGA的顶配数据每次上电要重装一次,或运行中进行配置,重装约需10ms。虚拟接口的系统。另有128K×16位高速同步SRAM挂在FPGA上,作为虚拟接口的高速缓冲。FPGA中有专门为MPC823和FPGA访问SRAM时所需的裁决电路。SRAM也用做高速同步I/O与处理器内核之间的缓冲,和存放输出电平的查表数据。板上的锁相环电路能合成任意频率的分针信号,为PowerPC提供片上波特率信号源和FPGA所需的低时滞时钟,还留有一路经虚拟接口的电源方便用户的应用。

传感器及执行机构接口

ipEngine提供的典型I/O接口有:串行I/O,并行引脚及I/O,时域输入/输出。见图3。

串行I/O 对于串行硬件的同步 (如AD/DA变换器)使用外部移位寄存器加上一些控制思路,即使,串行模拟变换器可由FPGA上8/16位寄存器的读和写来操作。现在MPC823用的是检索方法,未来可以用中断或DMA方式。典型的同步串行口大概耗费20~30个触发器。

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并行I/O及引脚 并行AD/DA变换器及分立的I/O设备的插口FPGA的寄存器来实现。复杂的单向存储器接口和处理器总线式接口也由FPGA的外部观点来实现。

波形输入

主要用来输入电平的测量和比较,如脉冲的频度、波长和多路脉冲的相位等。它们用输入电平对内部的计数器进行门控或钟控来实现。

波形输出

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主要是PWM驱动和控制步进马达等的输出。它们用计数器、寄存器、比较器或方向控制导线来实现。用更繁杂的观点还可实现加速和行车输出。

虚拟接口的谈论

以FPGA为基础的虚拟接口能省去连接用户传感器和执行机构等的附加设备,可节省开发调试的时间。因为FPGA的这些配置插件可以事前开发或更新,使用时可在现场升级。但是虚拟接口的缺陷是,并且可向用户算法提供灵活的插口,但缺乏工业标准电平(即PC/104和VME),而不能为现成的标准I/O卡提供接口。现BSE公司完成了FPGA上的ISA总线接口,此外PC/104模板。虽然FPGA可以实现众多繁杂的系统,反而用户要花太多时间去开发。为此,BSE公司打算提供上千种预先编辑好的fpgaWare库,其中涵盖标准的外部外设和内部接口,fpgaWare库可通过自动处理向用户提供。

操作系统

BSE公司首选的是自己的pKernel实时操作系统,pKernel提供POSIX操作,此外上网使用的研发环境。它集成了TCP/IP网络协议和ApacheWeb server嵌入式版本。第二个选用的操作系统是Linux嵌入式版本。ipEngine上装有Linux全部内核和图片实用程序,但耗费了几百兆的软盘,用起来还是方便的。除此类Linux内核和实用程序外,ipEngine的板上闪存还装有ApacheWeb server,Java虚拟机等,存贮空间最后还有剩余。

BSE能提供嵌入式Linux和pKernel环境下的研发工具套件。还有开发者立即可用的算法和插件,这些有:ipEngine板、导线、PowerPC成套交叉编译工具、Linux或pKernel、电源、文档和技术支持等。


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