二、智能化實現技術
自動化儀表的智能化包括兩個層次:首先是指現場儀表具備了數字通信接口,這是為提高控製質量、可靠性和安全性而大量增加傳感器和執行器的結果;由於微處理芯片處理能力的不斷增強,實時嵌入式操作係統(RTOS的功能逐漸下放到儀表中,使其處理能力大大提高,這就進入儀表智能化的第二個層次———智能儀表層次。
(一)32位RISC處理器。
傳統自動化儀表的主處理器主要由CISC結構主導,其代表是Motorola的68000係列、Intel的80X86係列以及8051內核係列。隨著自動化儀表的發展,對主處理器提出了高性能、低功耗的要求,這使得儀表的主處理器迅速朝著32位RISC處理器發展。目前,ARM7/9內核係列、STRONGGARM係列、MIPS係列、Motorola公司的M-CORE係列等32位RISC處理器正逐步成為應用主流。
32位RISC處理器能達到67位的強大的運算處理能力和尋址空間,而又沒有相應的傳統32位處理器的開銷,成為高性能自動化儀表的首選。以ARM7 Thumb係列為例,主要的性能參數為:時鍾速度為66MHz,性能為40MIPS(66MHz),平均功耗為0.6Mw/MHz,32位尋址空間—4GB線性地址空間,32x8DSP乘法器,32位寄存器區和ALU,三級流水指令結構,32-Bbit桶狀移位器。
(二)實時嵌入式操作係統(RTOS)。
當自動化儀表功能逐漸增強時,程序將越來越複雜,資源的合理安排以及任務的調度將是很大的挑戰。采用實時嵌入式操作係統(RTOS)將很好地解決這些問題,並降低開發難度,縮短開發周期。RTOS的基本功能是:搶先多任務,硬實時,代碼少(適合於嵌入式係統),可以擴展圖形、網絡協議等功能。目前應用較多的RTOS主要是Vxworks,Nucleus,PSOS及ThreadX。
基金會現場總線(FF)圓卡的開發就是采用處理器采用ARM7,RTOS采用Nucleus,開發工具為C語言編譯工具和仿真器。
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