基于嵌入式系统的网络化仪器的研究与实现
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摘要
网络化仪器是测量技术和仪器发展的新趋势。它是计算机、微电子、传感器、通信、网络等技术在测量、测控技术与仪器仪表领域中的应用，突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，为仪器的远程操作、网络实验平台等实现提供了底层支撑。
但是，这些新型的仪器还存在许多问题，具体表现为：传统的仪器结构已经不能满足仪器在精密控制、多任务实现、通信协议、网络化等方面的功能；开发者为熟悉嵌入式系统结构耗费了大量的时间，延长了开发周期；软件的可移植性差，二次开发利用率低。
针对这些问题，本文深入分析了嵌入式系统的特征，结合了测量仪器的特点，提出了一种基于嵌入式系统的网络化仪器的标准结构。研究工作是围绕网络化仪器的实现而展开的。首先，描述了测量技术和仪器的发展过程以及它的广泛应用，网络化仪器是其目前的发展趋势。其次，分析了仪器结构的特点，提出了网络化仪器的四层结构，并深入的分析了每层构造和特点。另外，根据网络化仪器的四层结构建立了一个软硬件平台，并实现了网络化SF6气体检测仪，同时给出了编程实例和性能分析过程。最后，对本文所做的工作进行了回顾和总结，并展望了网络化仪器的发展趋势。
The networked instrument is a new trend of measuring technology and instrument development. It is the application in the field of observation and control technology and instrument and apparatus. With the technology, such as computer, microelectronics, sensor, communication, network, etc. It breaks through traditional communication the space-time restriction and region obstacles of ways, it is for instrument long-range to operate and network experiment platform, realizing that offered the ground floor to support.
However, these new-type instruments also have a lot of questions, embodied in: The traditional structure of instrument can't already satisfy the function in control accurately, task realizing, communication protocol, networked, etc; The developer has consumed a large amount of time in order to be familiar with the embedded systematic structure, which has lengthened construction cycle; The portability of the software is bad, the utilization ratio of secondary development is low.
To these questions, this text analyses in depth the characteristic of the embedded system, has combine the characteristic of the measuring instrument, and put forward a kind of standard structure based on networked instrument of the embedded system. Research work is the realization and launching around the networked instrument. First of all, this text has described that measures evolution of technology and instrument and its wide application, the networked instrument is its present development trend. Secondly, after the characteristic of the instrument, the text has put forward four layers of structure of the networked instrument, and deeply introduced each layer of construct and character. In addition, it has set up a software and hardware platform according to four layers of structure of the networked instrument, and realizes networked SF6 gas detector, providing the programming instance and the performance of analysis. Finally, it reviews and summarizes to go on to work what the text do, looks forward to
networked development trend of instrument.
但是，这些新型的仪器还存在许多问题，具体表现为：传统的仪器结构已经不能满足仪器在精密控制、多任务实现、通信协议、网络化等方面的功能；开发者为熟悉嵌入式系统结构耗费了大量的时间，延长了开发周期；软件的可移植性差，二次开发利用率低。
针对这些问题，本文深入分析了嵌入式系统的特征，结合了测量仪器的特点，提出了一种基于嵌入式系统的网络化仪器的标准结构。研究工作是围绕网络化仪器的实现而展开的。首先，描述了测量技术和仪器的发展过程以及它的广泛应用，网络化仪器是其目前的发展趋势。其次，分析了仪器结构的特点，提出了网络化仪器的四层结构，并深入的分析了每层构造和特点。另外，根据网络化仪器的四层结构建立了一个软硬件平台，并实现了网络化SF6气体检测仪，同时给出了编程实例和性能分析过程。最后，对本文所做的工作进行了回顾和总结，并展望了网络化仪器的发展趋势。
The networked instrument is a new trend of measuring technology and instrument development. It is the application in the field of observation and control technology and instrument and apparatus. With the technology, such as computer, microelectronics, sensor, communication, network, etc. It breaks through traditional communication the space-time restriction and region obstacles of ways, it is for instrument long-range to operate and network experiment platform, realizing that offered the ground floor to support.
However, these new-type instruments also have a lot of questions, embodied in: The traditional structure of instrument can't already satisfy the function in control accurately, task realizing, communication protocol, networked, etc; The developer has consumed a large amount of time in order to be familiar with the embedded systematic structure, which has lengthened construction cycle; The portability of the software is bad, the utilization ratio of secondary development is low.
To these questions, this text analyses in depth the characteristic of the embedded system, has combine the characteristic of the measuring instrument, and put forward a kind of standard structure based on networked instrument of the embedded system. Research work is the realization and launching around the networked instrument. First of all, this text has described that measures evolution of technology and instrument and its wide application, the networked instrument is its present development trend. Secondly, after the characteristic of the instrument, the text has put forward four layers of structure of the networked instrument, and deeply introduced each layer of construct and character. In addition, it has set up a software and hardware platform according to four layers of structure of the networked instrument, and realizes networked SF6 gas detector, providing the programming instance and the performance of analysis. Finally, it reviews and summarizes to go on to work what the text do, looks forward to
networked development trend of instrument.
引文
[1]王先培，郑胜，曾立波．Jini技术在分布式仪器测量网络中的应用研究[J]．计算机测量与控制2004(3)第12卷P211-213．
[2]唐统一，赵伟．电测与仪表技术的回顾与展望[J]．电测与仪表，2000(1)，P3-8．
[3]缪晓波．智能传感器、网络传感器、信息传感器[J]．信号处理，2000(1)，P21-25．
[4]陈皓，程鹏，熊时泽等．电子测试仪器的发展趋势[J]．计算机自动测量与控制．1999(2)，P7-9．
[5]易勇．计算机网络的新发展及其展望[J]．计算机应用研究，1999(1)，P1-3．
[6]赵伟，张小牛，孟浩文．网络化—测量技术与仪器发表的新趋势[J]．电测与仪表，2000(7)，P5-9．
[7]王田苗 编著．嵌入式系统设计与实例斤发[M]．2003年10月第2版．北京：清华大学出版社P40-47．
[8]魏忠 蔡勇 雷红卫 编著．嵌入式开发详解[M]。2003年7月第1版．北京：电子工业出版社P30-120．
[9]王学龙 编著．嵌入式Linux系统设计与应用[M]．2001年8月第1版．北京：清华大学出版社P50-78．
[10]邹思铁 编著．嵌入式Linux设计与应用[M]。2002年1月第1版．北京：清华大学出版社．P30-45．
[11]蒋书波等．实时操作系统用于嵌入式应用系统的设计[J]．电测与仪表，2001，38(42)：P41-44．
[12]Wayne Wolf著孙玉方，梁彬，罗保国，谢谦，等译．嵌入式计算系统设计原理[M]2002年2月第1版．北京：机械工业出版社P158-178．
[13]李驹光 聂雪嫒 江泽明 王兆卫 编著ARM应用系统开发详解——基于S3C4510B的系统设计[M] 2003年12月第1版．北京：清华大学出版社P71-124，P202-253．
[14]S3C4510B Manual Samsung electronics
[15]HY29LV160 Manual http://www.hynix.com
[16]HY57V641620 Manual http://www.laogu.com
[17]杨振江 孙占彪 王曙梅 布线涛 编著．智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M]．2001年12月第1版．西安：西安电子科技大学出版社P95-100．
[18]DM9161 Manual http://www.davicom.com.tw
[19]桑楠 编著．嵌入式系统原理及应用开发技术[M]．2002年4月第1版。北京：北京航空航天大学出版社P28-50．
[20]毛德操 胡希明 著 LINUX 内核源代码情景分析(上册)[M]2001年9月第1版．杭州：浙江大学出版社P100-520．
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[22]uClinux-dist-20030909.tar.gz http://www.uClinux.org
[23]arm-elf-tools.sh http://www.uclinx.org/pub/uClinux/arm-elf-tools/
[24]冯永红，朱善君．裁剪Linux技术分析[A]沈绪榜．2001嵌入式系统及单片机国际学术交流会论文集[C]．北京：北京航空航天大学出版社．2001．P225-229．
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[27]Alessandro Rubini著Lisoleg译．LINUX设备驱动程序[M]．2001年4月第1版．北京：中国电力出版社P11-160．
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