摘 要：本文闡述了嵌入式Ethernet結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新的網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括嵌入式Ethernet控制板的開發(fā)以及外圍電路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境，能夠更快速、多任務(wù)地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的傳輸和處理，該系統(tǒng)已經(jīng)在空調(diào)生產(chǎn)檢測上得到了很好的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) Ethernet mClinux 檢測 1 引言 　　嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用是目前發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，它所帶來的應(yīng)用使得小型化、多任務(wù)化的嵌入式控制器開發(fā)成為可能。本文結(jié)合Ethernet結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，自主研制開發(fā)了一種以ARM和mClinux為開發(fā)環(huán)境的嵌入式控制器，成功地應(yīng)用到空調(diào)電控板的各項(xiàng)性能參數(shù)在線實(shí)時(shí)檢測。 2 嵌入式Ethernet系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[sup]【1】[/sup] 　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 　　 　　嵌入式Ethernet系統(tǒng)大致為三層架構(gòu)： 　　1） 遠(yuǎn)程終端 　　主要用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理，一般企業(yè)高層管理層可以通過Internet調(diào)用在線檢測數(shù)據(jù)以便做決策分析，也可以發(fā)送指令給本地終端，實(shí)時(shí)控制檢測流程。 　　2） 本地服務(wù)器或終端 　　現(xiàn)場車間或者檢測中心可以通過本地Ethernet網(wǎng)關(guān)，及時(shí)地調(diào)用數(shù)據(jù)以及將有效數(shù)據(jù)存入本地?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器。 　　3） 現(xiàn)場檢測 　　通過自主研發(fā)的嵌入式控制器，可以將檢測對(duì)象的參數(shù)（例如電流、電壓、脈沖以及溫度）采集進(jìn)來，并可以根據(jù)需求調(diào)整檢測精度和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。該環(huán)節(jié)本文將在后面做詳細(xì)說明。 3 嵌入式Ethernet控制器設(shè)計(jì)[sup]【2】【3】【5】[/sup] 　　如圖2所示為控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖。 　　嵌入式Ethernet控制器的開發(fā)，CPU是系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配、線程調(diào)用以及所有設(shè)備的控制。RAM和FLASH是系統(tǒng)的存儲(chǔ)部分，用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及地址的分配。端口含概了目前最為流行的以太網(wǎng)接口、USB接口和RS232/485接口。另外，總線技術(shù)采用了當(dāng)前最為先進(jìn)的PXI總線標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的高速采集和可靠輸出。此外，還配備了HMI（人機(jī)操作界面），便于現(xiàn)場檢測的參數(shù)調(diào)整以及流程的控制。 　　控制器的操作系統(tǒng)采用ARM裝載mclinux架構(gòu)。 　　選用mClinux是因?yàn)閙Clinux具有以下特點(diǎn)： 　　1） 取消了內(nèi)存管理單元MMU，具有完整的網(wǎng)絡(luò)功能。 　　2） 完備的文件系統(tǒng)支持，采用了romfs文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)，相對(duì)于一般的ext2文件系統(tǒng)要求更少的空間。 　　3） 使用了flat可執(zhí)行文件格式：elf格式有很大的文件頭，flat文件對(duì)文件頭和一些段信息做了簡化。 　　4） 體積小，可移植性強(qiáng)。 　　在開發(fā)過程中，還建立了一種交叉編譯環(huán)境，既基于以太網(wǎng)下的調(diào)試將本地終端和控制器接入到局域網(wǎng)中，做法是在本地終端上安裝RedHat Linux9.0操作系統(tǒng)，并同時(shí)安裝針對(duì)ARM開發(fā)的工具鏈arm-elf-tools。這樣，在本地終端上編輯和編譯好的用戶程序，就可以通過以太網(wǎng)，將編譯后的可執(zhí)行文件下載到控制器的CPU里來運(yùn)行。 　　此嵌入式Ethernet控制器已調(diào)試通過正常運(yùn)行，具有很高的集成度和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。 4 應(yīng)用方案[sup]【4】[/sup] 　　商用空調(diào)網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)圖如圖3所示，商用空調(diào)一般是由一臺(tái)主機(jī)和若干分體機(jī)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較一般家用空調(diào)復(fù)雜，需要測量的參數(shù)很多，包括各機(jī)的整機(jī)電流、電壓、壓縮機(jī)電流、風(fēng)速脈沖、溫度和頻率以及它們之間的通訊協(xié)議等。通過本地的工控機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡將所有的這些參數(shù)采集進(jìn)來，在經(jīng)過PXI總線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下載到嵌入式控制器的CPU進(jìn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以通過Ethernet存儲(chǔ)控制器傳輸過來的數(shù)據(jù)，也同時(shí)可以響應(yīng)遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)來的指令，根據(jù)流程來進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)調(diào)用，同時(shí)可以生成報(bào)表打印，供用戶管理層做決策分析。 　　另外，圖2中所示，嵌入式控制器還兼容了很多接口，如USB接口、RS232/485接口等可以滿足不同型號(hào)空調(diào)所需要的各種特殊數(shù)據(jù)通訊接口。也可以通過控制器外圍的HMI人機(jī)界面來進(jìn)行本地操作，比如參數(shù)的設(shè)定和校準(zhǔn)、測試流程控制以及數(shù)據(jù)監(jiān)控等。 5 結(jié)束語 　　Ethernet以太網(wǎng)應(yīng)用到嵌入式領(lǐng)域，進(jìn)入到控制網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前智能檢測的趨勢(shì)。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是以嵌入式技術(shù)為核心，采用高速、多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高精度、高抗干擾、模塊式信號(hào)采集解析技術(shù)及故障診斷技術(shù)，具有技術(shù)新穎性;通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，結(jié)合Ethernet技術(shù)將生產(chǎn)現(xiàn)場的智能家電控制主板自動(dòng)測試裝置連接到嵌入式控制器，組成一個(gè)統(tǒng)一的自動(dòng)測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投入運(yùn)行，工作性能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，滿足了廠家對(duì)空調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量的測試要求，使網(wǎng)絡(luò)測試工作的效率提高了30%-40%。 　　另外，本文通過將嵌入式Ethernet技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)中，以及探索了一種有益的應(yīng)用方案，為嵌入式以太網(wǎng)的深入研究有很好的借鑒意義和參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 　　【1】王田苗.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例開發(fā). 北京：清華大學(xué)出版社，2002 　　【2】陶波等.基于嵌入式Internet的工業(yè)控制.測控技術(shù)，2002.20.（8） 　　【3】崔濤.Linux系統(tǒng)下基于PCI控制器的DMA編程.微計(jì)算機(jī)信息（測控自動(dòng)化），2006.1 　　【4】雷霖.微機(jī)自動(dòng)檢測.電子科技大學(xué)出版社，1998 　　【5】張景麗等.基于PXI的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)測量與控制，2004.12（9）,885-887。