基于嵌入式 Linux內(nèi)核驅(qū)動的電氣控制系統(tǒng)

朱爾立

摘要：電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計程度決定著電網(wǎng)運行的可靠性程度，如何在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下優(yōu)化電氣控制系統(tǒng)設(shè)計以提高電網(wǎng)運行質(zhì)量是學(xué)者們關(guān)注的重點課題。本文探討了Linux操作系統(tǒng)，以及Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植，分析了基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動下電氣控制系統(tǒng)的可行性，研究了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：嵌入式Linux；電氣控制系統(tǒng)；應(yīng)用設(shè)計

中圖分類號：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）07-0007-01

第三次科技后，互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)迅猛發(fā)展，電氣自動化系統(tǒng)也在逐漸完善，而Linux憑借其穩(wěn)定的內(nèi)核、健全的網(wǎng)絡(luò)通訊以及成熟的文件管理模式等特點，成為當(dāng)下應(yīng)用最為廣泛的新型軟件，在一些智能手機上，也都能實現(xiàn)它的功能[1]。本文對基于嵌入式 Linux 內(nèi)核驅(qū)動的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)了水聲智能傳感電機的電氣控制，這在一定程度上會電氣自動化控制系統(tǒng)的水平與質(zhì)量能得到進(jìn)一步提升。

1 Linux操作系統(tǒng)

Linux有著獨立的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，這在一定程度上增加了技術(shù)人員對其開發(fā)和移植的難度。如果我們要把Linux的內(nèi)核移植到新的平臺上時，就要對Linux內(nèi)核的理論進(jìn)行深入研究，充分掌握Linux內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造，同時區(qū)分開系統(tǒng)中各個不相關(guān)結(jié)構(gòu)，這樣才能保證Linux內(nèi)核的精準(zhǔn)移植。據(jù)了解，Linux起源于90年代，發(fā)展至今已經(jīng)成為一項堪稱完美的操作系統(tǒng)之一，不僅在傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展中占有重要地位，而且在部分新興領(lǐng)域中也站穩(wěn)了腳跟。我國硬件產(chǎn)品的更新速度較快，種類也紛繁復(fù)雜，為了使Linux能夠適應(yīng)當(dāng)下產(chǎn)品模式，不斷增大Linux的拓展范圍，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)對Linux內(nèi)核代碼進(jìn)行多次調(diào)試，必要情況下，需進(jìn)行二次多次移植。目前，Linux在自己的pc上設(shè)計了一個操作系統(tǒng)，擁有了一個屬于自己程序[2]。

2 Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植

Linux的出現(xiàn)標(biāo)志著我國計算機發(fā)展邁向了一個新的高度。Linux主要以實用為主，這也是其最初的設(shè)計理念，所以對它的整體開發(fā)往往需要結(jié)合整個系統(tǒng)效率，必要時還會犧牲一些內(nèi)置來提升整個移植效率。Linux由于自身系統(tǒng)的特殊性，在進(jìn)行內(nèi)核移植時也會具有一定的難度，具體表現(xiàn)為：作為一種新型非常先進(jìn)的操作系統(tǒng)，Linux沒有采用常規(guī)的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其內(nèi)核結(jié)構(gòu)是單體形成的。單內(nèi)核與各個部分緊密相連，而目前國內(nèi)核系統(tǒng)的發(fā)展存在一定的短板，導(dǎo)致系統(tǒng)的通信狀況不是很高，通信效率的降低將直接影響著操作系統(tǒng)的整體性能，在修改操作系統(tǒng)過程中往往容易出現(xiàn)牽一發(fā)而動全身的局面，這大大增加了移植難度。由于Linux最初的設(shè)計是以實用性以及高效率為主要目標(biāo)，所以我們一定要對其內(nèi)核進(jìn)行一定的優(yōu)化[3]。

3 基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動下電氣控制系統(tǒng)的可行性分析

物聯(lián)網(wǎng)在電氣自動化的帶領(lǐng)下得到了顯著的應(yīng)用與發(fā)展，實現(xiàn)了對電器自動設(shè)備的自動性和平衡度的提升，這在一定程度上能保證電氣自動化設(shè)備的功率輸出以及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)能夠穩(wěn)定運行。在物聯(lián)網(wǎng)時代的引領(lǐng)下，可以將電氣自動化中的原始數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行收集和分析，對電氣自動化的調(diào)度也能很好的應(yīng)用到其中來。物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)下先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過對計算方法的控制和改良，使傳統(tǒng)方法得到改進(jìn)，如PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、自適應(yīng)內(nèi)環(huán)控制算法、粒子群進(jìn)化算法等。由于電氣控制自身的干擾因素較大，硬件的信號很容易因此失真。為了使其問題能有效的解決，在當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)時代可以通過對Linux內(nèi)核驅(qū)動，為水聲的智能傳感電機運轉(zhuǎn)提供強有力的保障[4]。

4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本文對基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動下電氣控制系統(tǒng)可行性分析，提出了與之相符合的算法，結(jié)合算法的內(nèi)容，制定出一套完備的電器系統(tǒng)控制方案，并根據(jù)方案進(jìn)行實際操作。在設(shè)計時，應(yīng)從系統(tǒng)硬件部分以及平臺設(shè)計兩方面入手。

（1）系統(tǒng)硬件方面。在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下，我們可以對Linux采用一種特殊的嵌入式內(nèi)核驅(qū)動，在此基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)對電氣控制平臺的建立，以及水聲智能傳感器的硬件設(shè)計，在此期間，也不能忽略對A/D采樣電路以及信號濾波電路的設(shè)計，加強加載電路、時鐘控制電路、按扣電路的設(shè)計，使硬件系統(tǒng)更加完備化。（2）平臺設(shè)計方面。平臺在內(nèi)容設(shè)計方面需要注意幾點內(nèi)容：一是水聲智能傳感電機控制平臺需要特定的功率，采樣率應(yīng)在不低于13MHz以上；二是雙向電平轉(zhuǎn)換的功能需要通過單通道進(jìn)行實現(xiàn)，二線制是最能適應(yīng)電路連接的方式，只有這樣才能很好的保障結(jié)構(gòu)能擁有尋址功能以及電氣控制系統(tǒng)的抗干擾能力。

4.2 系統(tǒng)主模塊

系統(tǒng)總體硬件構(gòu)架是搭建系統(tǒng)模塊設(shè)計的基礎(chǔ)，只有將二者有機結(jié)合才能完成主要的模塊設(shè)計。總的來說，硬件終端控制芯片可以實現(xiàn)系統(tǒng)在線中斷功能，并進(jìn)行IN7rO，INT3中斷輸出。

4.3 電氣控制的仿真性能

在檢測系統(tǒng)控制性能過程中，必須使用與之相匹配的軟件進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的模擬。模擬檢測平臺需要通過專門的設(shè)計進(jìn)行，系統(tǒng)接口的鏈接可以通過軟件平臺自身的MeHSP以及MCP2510利用Linux的控制系統(tǒng)完成接口鏈接，實現(xiàn)對傳感器點機的控制功能。數(shù)據(jù)的在線采集以及分析整理系統(tǒng)的功能作用，需要通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)的，通過平臺的信號傳輸，要想實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，需要采用Server/CHent協(xié)議，新增添的API功能，可以對物聯(lián)網(wǎng)的插件進(jìn)行設(shè)計，使用戶信息可以很好的保存下來，隨時隨地的查看水聲智能傳感器電機控制的檢測和模擬結(jié)果。

5 結(jié)語

本文在物聯(lián)網(wǎng)的背景下，通過對嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動電氣系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)了將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)完整的結(jié)合在一起。水聲智能傳感器系統(tǒng)通過電磁耦合器的方式得到更加完備的設(shè)計，通過精確的算法，使電器系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能夠穩(wěn)定的運行。

參考文獻(xiàn)

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[4]葉偉惠.基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動的電氣控制系統(tǒng)[J].電聲技術(shù)，2016，（9）：30-33.