馬澤海

[摘 要] 通信管理機是企業(yè)自動化和信息化中實現(xiàn)各類設(shè)備和系統(tǒng)互聯(lián)與集成的重要設(shè)備，在企業(yè)通信管理機中應(yīng)用嵌入式技術(shù)能有效解決通訊方式和通訊協(xié)議多樣化問題，有利于提高系統(tǒng)的互聯(lián)集成能力，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。本文就嵌入式技術(shù)在工業(yè)通信管理機中的開發(fā)和應(yīng)用進行了探討，具有一定理論價值與技術(shù)應(yīng)用價值。

[關(guān)鍵詞] 通信管理機；工業(yè)自動化；嵌入式技術(shù)；系統(tǒng)集成

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 10. 021

[中圖分類號] F272.7；TM73 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）10- 0034- 02

1 引 言

在現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中，涉及大量設(shè)備、系統(tǒng)的互聯(lián)和集成，但不同設(shè)備、不同系統(tǒng)間，往往采用了不同的通信標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，這給系統(tǒng)集成與互聯(lián)帶來極大的困擾，在工業(yè)應(yīng)用中需要投入大量工程技術(shù)人員，耗費大量時間和精力來解決異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)通信問題，降低了設(shè)備和系統(tǒng)的經(jīng)濟性、安全性和可靠性，極容易因為一些偶然因素而造成系統(tǒng)崩潰甚至滋生重大風(fēng)險。對工業(yè)自動化設(shè)備和信息系統(tǒng)進行二次開發(fā)，構(gòu)建起更為安全可靠的通信管理系統(tǒng)，對提升工業(yè)通信控制水平極為重要。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，有效地提升了系統(tǒng)的功能拓展能力和可靠性，能極大地提升工業(yè)知識集成能力，在工業(yè)通信管理機中有極高的應(yīng)用價值。下面，本文就嵌入式技術(shù)在工業(yè)通信管理機中的開發(fā)和應(yīng)用進行簡要的探討。

2 嵌入式技術(shù)簡介

嵌入式技術(shù)是應(yīng)用專用的計算機系統(tǒng)作為裝置或設(shè)備的一部分，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的先進技術(shù)。利用嵌入式技術(shù)構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)，能有效地提高系統(tǒng)應(yīng)用效率，去除系統(tǒng)冗余，更好地針對系統(tǒng)用戶的具體需求提供理想的性能和功能，是一種技術(shù)密集、高度分散，充分融合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)的知識集成系統(tǒng)。目前，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都采用32位處理器，使得嵌入式系統(tǒng)的性能有了極大的提高，構(gòu)建起了高度專業(yè)化的計算機系統(tǒng)，在實踐應(yīng)用中能提供較長的生命周期。同時，由于嵌入式系統(tǒng)的軟件通常固化在只讀存儲器中，與通用計算機軟件有很大的區(qū)別，需要更強的繼承性和技術(shù)銜接性，因此整體發(fā)展更為穩(wěn)定。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，目前嵌入式系統(tǒng)在任務(wù)調(diào)度、同步機制、中斷處理、信息傳輸?shù)确矫娴男阅芏加辛撕艽蟮奶岣撸⒕哂袕姶蟮墓δ芡卣鼓芰?，具有極高的適應(yīng)性。

3 工業(yè)通信管理機應(yīng)用分析

3.1 工業(yè)通信架構(gòu)需求

在目前工業(yè)通信體系中，通常包括監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、自動化控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷鄠€體系。工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，需要對整個工業(yè)生產(chǎn)自動化體系內(nèi)處于分散狀態(tài)的生產(chǎn)過程、設(shè)備狀態(tài)進行集中監(jiān)視、控制和統(tǒng)計管理，工業(yè)通信系統(tǒng)承擔(dān)著極為重要的責(zé)任，綜合了自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等多個方面的技術(shù)，形成了一個覆蓋工業(yè)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的綜合系統(tǒng)，而其中遠距離的人機信息交互是這一系統(tǒng)的核心需求，以滿足包括如遙控、遙測、遙調(diào)、遙信等遠動技術(shù)的需要。此外，工業(yè)通信體系中，涉及大量智能模塊，包括如變壓器保護、電容器保護、線路保護、自動控制、智能操作等模塊，這些模塊處于工業(yè)通信系統(tǒng)中，使得工業(yè)通信系統(tǒng)內(nèi)部存在大量的數(shù)據(jù)通信，以滿足各子系統(tǒng)內(nèi)部及子系統(tǒng)之間的信息傳輸與信息共享需要，因此實現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)的共聯(lián)互通極為重要。但目前，由于數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化還不夠完善，并沒形成統(tǒng)一、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系，造成工業(yè)通信體系的共聯(lián)互通中存在大量規(guī)約轉(zhuǎn)換問題，既增加了人力物力的耗費，又降低了系統(tǒng)運行的可靠性。

3.2 通信管理機工作機制

通信管理機是工業(yè)通信系統(tǒng)中的主單元，通常位于通信系統(tǒng)主控層，用以完成各個設(shè)備、系統(tǒng)之間的信息交換工作，實際上是對整個通信系統(tǒng)進行控制。由于工業(yè)系統(tǒng)中設(shè)備、系統(tǒng)多樣復(fù)雜，各類通信協(xié)議、通信接口摻雜于整個系統(tǒng)之中，為了使設(shè)備、系統(tǒng)之間的信息交換工作得到良好的保障，通信管理機應(yīng)當(dāng)有強大的通信能力，以適應(yīng)整個系統(tǒng)中不同通信接口、通信方式、通信協(xié)議之間的協(xié)調(diào)集成工作，疏通系統(tǒng)中的信息交換障礙。而這些問題，都需要通信管理機在硬件和軟件方面來滿足。目前常用的通信管理機主要分為工控機硬件平臺和嵌入式處理器硬件平臺兩大類，工控機硬件平臺的通信管理機主要以軟件來完成通信管理，在應(yīng)用中不需要單獨開發(fā)硬件平臺而采用標(biāo)準(zhǔn)的工控機，但在實際應(yīng)用中根據(jù)不同企業(yè)的需要還需要增加各類輔助設(shè)備，包括如終端服務(wù)器、轉(zhuǎn)換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)集線器等；嵌入式處理器硬件平臺的通信管理機，則是面向用戶開發(fā)設(shè)計，有較強的針對性，整個系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理和設(shè)計，擁有較強的擴展能力和轉(zhuǎn)換能力，相對于工控機硬件平臺的通信管理機更具有針對性，適用性更高。

4 嵌入式通信管理機開發(fā)應(yīng)用

4.1 嵌入式通信管理機硬件結(jié)構(gòu)

嵌入式硬件設(shè)備通常包括嵌入式處理器和外圍接口兩個部分，其中嵌入式處理器是整個系統(tǒng)的核心，嵌入式處理器并不是普適性處理器，而是針對特定用戶專門設(shè)集的處理器，在芯片內(nèi)部集成了大量特定功能；外圍繞接口是嵌入式系統(tǒng)的輔助功能部件，用以支撐存儲、通信、調(diào)試、顯示功能，包括如存儲設(shè)備、通信設(shè)備、顯示設(shè)備等。由于工業(yè)應(yīng)用中，設(shè)備環(huán)境復(fù)雜、現(xiàn)場通信標(biāo)準(zhǔn)多樣，硬件設(shè)備必須要能兼容多種現(xiàn)場總線模式，兼容和支持多種接口，同時還應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合以太網(wǎng)技術(shù)的開放性和擴充性，構(gòu)建起低功耗、高可靠、多功能的硬件系統(tǒng)。

4.2 嵌入式通信管理機軟件結(jié)構(gòu)

嵌入式通信管理機軟件系統(tǒng)需要具有很強的實時性、硬件協(xié)調(diào)性、軟件固化性、應(yīng)用專業(yè)性的特點，由于嵌入式通信管理機存儲器芯片容量有限，往往需要對標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式系統(tǒng)進行小型化裁剪處理，構(gòu)建起適合特定工業(yè)應(yīng)用場合的嵌入式軟件系統(tǒng)。同時，還需要降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，拓展系統(tǒng)的硬件平臺應(yīng)用能力，并保障系統(tǒng)的性能和網(wǎng)絡(luò)支撐能力。目前，在嵌入式軟件系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)多種通信管理機制，往往采用將從多接口程序作為一個大集合提供獨立線程調(diào)用的方式，或者為每個接口程序建立單獨文件構(gòu)建單一線程調(diào)用的方式，這兩種方式各有優(yōu)點，不過考慮工業(yè)通信管理機的拓展能力，采用每一通訊接口提供單一執(zhí)行程序的方式具有更高的實用性。

主要參考文獻

[1]陳杰，杜偉春.基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)通信管理機的開發(fā)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（11）.

[2]武苗苗，郭雯雯.嵌入式Linux操作系統(tǒng)通信管理機的設(shè)計研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（10）.