一種嵌入式應用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種嵌入式應用系統(tǒng)，其包括實時操作系統(tǒng)、嵌入式ARM微處理器、驅動程序接口、時間同步電路、以太網通信接口、通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，本發(fā)明能夠實現對嵌入式應用系統(tǒng)的實時操作，通過設置驅動程序接口，能夠大大的提高圖形加速的速度，使得嵌入式應用系統(tǒng)具備了硬件圖形加速能力，通過設置時間同步電路，能夠使得指兩個或兩個以上嵌入式應用系統(tǒng)的絕對時間信息始終保持同步，通過設置以太網通信接口，能夠實現快速的通信，而設置通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，能夠使得嵌入式設備在運行過程中出現故障時，能夠及時無法恢復或告警，以免影響日常生產。
【專利說明】一種嵌入式應用系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明所涉及一種應用系統(tǒng)設備，具體為一種嵌入式應用系統(tǒng)，屬于計算機設備及系統(tǒng)【技術領域】。

【背景技術】
[0002]嵌入式應用系統(tǒng)是嵌入到其他產品內部的計算機，是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專業(yè)計算機。嵌入式應用系統(tǒng)是面向用戶、面向產品、面向應用的，常見的PDA、手機、路由器、DVD VCD播放機、MP3播放器、HDTV、自動取款機等都是很好的嵌入式應用系統(tǒng)的例子。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展有很長的歷史。從上個世紀70年代第一片微處理器問世以來，嵌入式系統(tǒng)一直由應用推動著發(fā)展。20世紀90年代后，硬件平臺不斷更新，不斷有新技術，新產品在嵌入式系統(tǒng)中得到應用，嵌入式應用系統(tǒng)的研宄出現了質的飛躍。因此，面對各種應用需求的不斷涌現，形成一種或幾種在某一領域或范圍內通用的系統(tǒng)平臺成為可能，更具有重要的現實意義。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明為了解決現有嵌入式應用系統(tǒng)的不足，在此基礎上，提供了一種使用更加方便、性能更加可靠，通信功能更加方便、強大，處理能力更加突出的嵌入式應用系統(tǒng)。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種嵌入式應用系統(tǒng)，其包括實時操作系統(tǒng)、嵌入式ARM微處理器、驅動程序接口、時間同步電路、以太網通信接口、通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，其特征在于，所述的實時操作系統(tǒng)中設置有CUP時間計時器、中斷器、I/O接口、定時器、設備驅動程序存儲器、中斷服務程序執(zhí)行器和存儲分配器；所述的嵌入式ARM微處理器為EP9315微處理器，所述的嵌入式ARM微處理器與所述驅動程序接口相連接，所述驅動程序接口為能夠獲得顯示內存大小、顯示分辨率、顯示像素結構、每掃描線的字節(jié)寬度以及偽彩色模式下的調色板信息的FrameBufer設備；所述時間同步電路的時間精度誤差不大于1ms，且所述時間同步電路與嵌入式應用系統(tǒng)的接口采用8位數據總線、3位地址總線、I位讀控制線、I位片選線、2為狀態(tài)線的并行接口 ；所述以太網通信接口采用W5300固件網絡控制接口芯片構成的網絡接口電路，所述網絡接口電路包括S3C2440A芯片、W5300芯片、網絡狀態(tài)指示LED燈、網絡變壓器以及RJ-45接口元器件；所述通信擴展容錯處理器包括進程狀態(tài)檢測模塊、故障處理模塊、通信模塊、故障報告模塊和控制模塊；所述圖形用戶界面采用服務器體系結構的CTI系統(tǒng)，其包括三層結構，最底層為面向圖形輸出和鍵盤、鼠標或觸摸屏的驅動，中間層提供底層硬件的接口，并進行窗口管理，最高層分別提供兼容于X Window和Windows CE的AP10
[0005]進一步，作為優(yōu)選，所述通信擴展容錯處理器的狀態(tài)監(jiān)測模塊用于收集、記錄任務狀態(tài)信息，作為故障處理的依據；所述故障處理模塊為根據監(jiān)測模塊收集的任務運行狀態(tài)信息，判斷任務故障的類型，并選擇相應的故障恢復策略進行處理，恢復系統(tǒng)正常運行狀態(tài)；所述故障報告模塊將故障的相關信息以日志的形式組織起來，一份保存在本機，一份通過網絡上傳給遠程服務器，為開發(fā)或維修人員分析故障原因提供依據；所述通信模塊通過網絡與服務器之間建立通信，提供一組通信接口，實現本機和遠程之間的信息交互；所述控制模塊用于建立與硬件層看門狗的單點通信，周期性地檢測進程其他模塊運行狀態(tài)并進行喂狗。
[0006]進一步，作為優(yōu)選，所述時間同步電路包括FPGA EPM240T1100C3芯片、MCU芯片AT89C2051和GPS GSU-25芯片，且所述時間同步電路提供的并行接口可與任何嵌入式應用系統(tǒng)進行連接。
[0007]進一步，作為優(yōu)選，本發(fā)明還包括降額模塊和電磁兼容模塊，所述的降額模塊的元器件應力分析的功率和耐壓系數選取為0.35-0.4之間。
[0008]進一步，作為優(yōu)選，本發(fā)明還包括電源模塊、RS422模塊、時鐘模塊和USB模塊。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明采用實時操作系統(tǒng)和嵌入式ARM微處理器，能夠實現對嵌入式應用系統(tǒng)的實時操作，通過設置驅動程序接口，能夠大大的提高圖形加速的速度，使得嵌入式應用系統(tǒng)具備了硬件圖形加速能力，通過設置時間同步電路，能夠使得指兩個或兩個以上嵌入式應用系統(tǒng)的絕對時間信息始終保持同步，使這些嵌入式應用系統(tǒng)在長期運行過程中彼此間的相對時間誤差始終小于系統(tǒng)允許的誤差，通過設置以太網通信接口，能夠實現快速的通信，而設置通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，能夠使得嵌入式設備在運行過程中出現故障時，能夠及時無法恢復或告警，以免影響日常生產，甚至造成企業(yè)損失，有效的降低了設備數量龐大時維護過程繁瑣且費用昂貴的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的一種嵌入式應用系統(tǒng)的結構原理示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的一種嵌入式應用系統(tǒng)的時間同步電路原理示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的一種嵌入式應用系統(tǒng)的以太網通信接口電路原理示意圖；

【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖來對本發(fā)明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應該理解成對本發(fā)明的限制。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種嵌入式應用系統(tǒng)，其包括實時操作系統(tǒng)、嵌入式ARM微處理器、驅動程序接口、時間同步電路、以太網通信接口、通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，實時操作系統(tǒng)中設置有CUP時間計時器、中斷器、I/O接口、定時器、設備驅動程序存儲器、中斷服務程序執(zhí)行器和存儲分配器；嵌入式ARM微處理器為EP9315微處理器，EP9315是Cirrus Logic公司推出的嵌入式ARM微處理器，它內嵌一個類似于協(xié)處理器的硬件圖形加速引擎，承擔系統(tǒng)處理器的圖形處理操作，通過處理塊復制、塊填充和硬件畫線操作提高圖形處理能力。該圖形加速器最高可支持1280X1024的分辨率，支持4、8、16或24bpp(bit pixel)的象素深度，能夠完成象素組織、塊寬度、透明度以及Ibpp到較高的4、8、16、24bpp的映射。它的塊拷貝操作很類似于DMA傳輸，畫線操作同時支持實畫線和點畫線，線的顏色可以選擇前景顏色和背景顏色、或有透明背景的前景顏色，還可以用一個中斷來表明錯誤命令所導致的異常終止或結束。嵌入式ARM微處理器與驅動程序接口相連接，驅動程序接口為能夠獲得顯示內存大小、顯示分辨率、顯示像素結構、每掃描線的字節(jié)寬度以及偽彩色模式下的調色板信息的FrameBufer設備；FrameBufer是出現在Linux內核2.2.XX及其以上版本當中的一種驅動程序接口，一般作為一種構建圖形系統(tǒng)的基礎。這種接口將顯示設備抽象為幀緩沖區(qū)，用戶可以將它看成是顯示內存的一個映像，將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，而寫操作可以立即反應在屏幕上。在應用程序中，一般通過將FrameBufer設備映射到進程地址空間的方式使用，操作為:打開dev fb設備，并通過mmap系統(tǒng)調用進行地址映射，隨后用memset將其所對應的屏幕清空。FrameBufer設備還提供一些1ctl命令，通過這些命令，可以獲得顯示設備的一些固定信息(比如顯示內存大小)、與顯示模式相關的可變信息(比如分辨率、象素結構、每掃描線的字節(jié)寬度)，以及偽彩色模式下的調色板信息等等。在獲得了加速芯片類型之后，應用程序就可以將PCI設備的控制寄存器映射到進程的地址空間。通過對這些寄存器的操作，應用程序就可以控制特定顯卡的加速功能。
[0015]時間同步電路的時間精度誤差不大于1ms，且時間同步電路與嵌入式應用系統(tǒng)的接口采用8位數據總線、3位地址總線、I位讀控制線、I位片選線、2為狀態(tài)線的并行接口 ；以太網通信接口采用W5300固件網絡控制接口芯片構成的網絡接口電路，如圖3所示，網絡接口電路包括S3C2440A芯片、W5300芯片、網絡狀態(tài)指示LED燈、網絡變壓器以及RJ-45接口元器件；通信擴展容錯處理器包括進程狀態(tài)檢測模塊、故障處理模塊、通信模塊、故障報告模塊和控制模塊；圖形用戶界面采用服務器體系結構的GUI系統(tǒng)，其包括三層結構，最底層為面向圖形輸出和鍵盤、鼠標或觸摸屏的驅動，中間層提供底層硬件的接口，并進行窗口管理，最高層分別提供兼容于X Window和Windows CE的API。
[0016]在本實施例中，通信擴展容錯處理器的狀態(tài)監(jiān)測模塊用于收集、記錄任務狀態(tài)信息，作為故障處理的依據；故障處理模塊為根據監(jiān)測模塊收集的任務運行狀態(tài)信息，判斷任務故障的類型，并選擇相應的故障恢復策略進行處理，恢復系統(tǒng)正常運行狀態(tài)；故障報告模塊將故障的相關信息以日志的形式組織起來，一份保存在本機，一份通過網絡上傳給遠程服務器，為開發(fā)或維修人員分析故障原因提供依據；通信模塊通過網絡與服務器之間建立通信，提供一組通信接口，實現本機和遠程之間的信息交互；控制模塊用于建立與硬件層看門狗的單點通信，周期性地檢測進程其他模塊運行狀態(tài)并進行喂狗。
[0017]如圖2所示，時間同步電路包括FPGA EPM240T1100C3芯片、MCU芯片AT89C2051和GPS GSU-25芯片，且時間同步電路提供的并行接口可與任何嵌入式應用系統(tǒng)進行連接，GPSGSU-25芯片為一個授時型的GPS模塊，該模塊定位后的時間精度小于I y S，正常情況下，開機十幾秒即可定位，不需要人工調整，沒有積累誤差。
[0018]此外，為了提高嵌入式應用系統(tǒng)的可靠性，本發(fā)明還包括降額模塊和電磁兼容模塊，降額模塊的元器件應力分析的功率和耐壓系數選取為0.35-0.4之間。本發(fā)明還包括電源模塊、RS422模塊、時鐘模塊和USB模塊。
[0019]本發(fā)明能夠實現對嵌入式應用系統(tǒng)的實時操作，通過設置驅動程序接口，能夠大大的提高圖形加速的速度，使得嵌入式應用系統(tǒng)具備了硬件圖形加速能力，通過設置時間同步電路，能夠使得指兩個或兩個以上嵌入式應用系統(tǒng)的絕對時間信息始終保持同步，使這些嵌入式應用系統(tǒng)在長期運行過程中彼此間的相對時間誤差始終小于系統(tǒng)允許的誤差，通過設置以太網通信接口，能夠實現快速的通信，而設置通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，能夠使得嵌入式設備在運行過程中出現故障時，能夠及時無法恢復或告警，以免影響日常生產，甚至造成企業(yè)損失，有效的降低了設備數量龐大時維護過程繁瑣且費用昂貴的冋題。
[0020]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種嵌入式應用系統(tǒng)，其包括實時操作系統(tǒng)、嵌入式ARM微處理器、驅動程序接口、時間同步電路、以太網通信接口、通信擴展容錯處理器和圖形用戶界面，其特征在于，所述的實時操作系統(tǒng)中設置有CUP時間計時器、中斷器、I/O接口、定時器、設備驅動程序存儲器、中斷服務程序執(zhí)行器和存儲分配器；所述的嵌入式ARM微處理器為EP9315微處理器，所述的嵌入式ARM微處理器與所述驅動程序接口相連接，所述驅動程序接口為能夠獲得顯示內存大小、顯示分辨率、顯示像素結構、每掃描線的字節(jié)寬度以及偽彩色模式下的調色板信息的FrameBufer設備；所述時間同步電路的時間精度誤差不大于1ms，且所述時間同步電路與嵌入式應用系統(tǒng)的接口采用8位數據總線、3位地址總線、I位讀控制線、I位片選線、2為狀態(tài)線的并行接口 ；所述以太網通信接口采用W5300固件網絡控制接口芯片構成的網絡接口電路，所述網絡接口電路包括S3C2440A芯片、W5300芯片、網絡狀態(tài)指示LED燈、網絡變壓器以及RJ-45接口元器件；所述通信擴展容錯處理器包括進程狀態(tài)檢測模塊、故障處理模塊、通信模塊、故障報告模塊和控制模塊；所述圖形用戶界面采用服務器體系結構的GUI系統(tǒng)，其包括三層結構，最底層為面向圖形輸出和鍵盤、鼠標或觸摸屏的驅動，中間層提供底層硬件的接口，并進行窗口管理，最高層分別提供兼容于X Window和Windows CE的API。
2.根據權利要求1所述的一種嵌入式應用系統(tǒng)，其特征在于，所述通信擴展容錯處理器的狀態(tài)監(jiān)測模塊用于收集、記錄任務狀態(tài)信息，作為故障處理的依據；所述故障處理模塊為根據監(jiān)測模塊收集的任務運行狀態(tài)信息，判斷任務故障的類型，并選擇相應的故障恢復策略進行處理，恢復系統(tǒng)正常運行狀態(tài)；所述故障報告模塊將故障的相關信息以日志的形式組織起來，一份保存在本機，一份通過網絡上傳給遠程服務器，為開發(fā)或維修人員分析故障原因提供依據；所述通信模塊通過網絡與服務器之間建立通信，提供一組通信接口，實現本機和遠程之間的信息交互；所述控制模塊用于建立與硬件層看門狗的單點通信，周期性地檢測進程其他模塊運行狀態(tài)并進行喂狗。
3.根據權利要求1所述的一種嵌入式應用系統(tǒng)，其特征在于，所述時間同步電路包括FPGA EPM240T1100C3芯片、MCU芯片AT89C2051和GPS GSU-25芯片，且所述時間同步電路提供的并行接口可與任何嵌入式應用系統(tǒng)進行連接。
4.根據權利要求1所述的一種嵌入式應用系統(tǒng)，其特征在于，還包括降額模塊和電磁兼容模塊，所述的降額模塊的元器件應力分析的功率和耐壓系數選取為0.35-0.4之間。
5.根據權利要求1所述的一種嵌入式應用系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源模塊、RS422模塊、時鐘模塊和USB模塊。
【文檔編號】G06F13/10GK104516839SQ201510011838
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2015年1月7日 優(yōu)先權日:2015年1月7日
【發(fā)明者】王建農, 王偉 申請人:王建農