隨著Internet的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛，對各種工業(yè)控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能要求也越來越高。當(dāng)前的要求是希望工業(yè)控制設(shè)備能夠支持TCP/IP以及其它Internet協(xié)議，從而能夠通過用戶熟悉的瀏覽器查看設(shè)備狀態(tài)、設(shè)置設(shè)備參數(shù)，或者將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到Windows或Unix/Linux服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫中。

這就要求工控系統(tǒng)必須具備兩方面的功能：

一是要在現(xiàn)場完成復(fù)雜的測控任務(wù)，因?yàn)橥ǔＲ恍┤蝿?wù)都具有一定的實(shí)時性要求;

二是要求測控系統(tǒng)能夠與某一類型的控制網(wǎng)相連，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在目前應(yīng)用的大多數(shù)測控系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)的硬件采用的是8/16位單片機(jī);軟件多采用匯編語言編程，由于這些程序僅包含一些簡單的循環(huán)處理控制流程。

因此，單片機(jī)與單片機(jī)或上位機(jī)之間的通信通常通過RS232、RS485來組網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)存在通信速度慢、聯(lián)網(wǎng)功能差、開發(fā)困難等問題。工業(yè)以太網(wǎng)已逐步完善，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得越來越多的應(yīng)用。工業(yè)以太網(wǎng)使用的是TCP/IP協(xié)議，因而便于聯(lián)網(wǎng)，并具有高速控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。

嵌入式Linux技術(shù)

嵌入式Linux是按照嵌入式操作系統(tǒng)的要求而設(shè)計的一種小型操作系統(tǒng)，它由一個Kernel(內(nèi)核)及一些根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。Kernel一般只有幾百kB左右，即使加上其它必須的模塊和應(yīng)用程序，所需的存儲空間也很小。它具有多任務(wù)、多進(jìn)程的系統(tǒng)特征，有些還具有實(shí)時性。一個小型的嵌入式Linux系統(tǒng)只需要引導(dǎo)程序、Linux微內(nèi)核、初始化進(jìn)程3個基本元素。運(yùn)行嵌入式Linux的CPU可以是X86、Alpha、Sparc、MIPS、PPC等。與這些芯片搭配的主板都很小，通常只有一張PCI卡大小，有的甚至更小。嵌入式Linux所需的存儲器不是軟磁盤、硬盤、Zip盤、CD-ROM、DVD這些眾所周知的常規(guī)存儲器，它主要使用Rom、CompactFlash、M-Systems的Disk On Chip、Sony的Memory STIck、IBM的MicroDrive等體積極小(與主板上的BIOS大小相近)，且存儲容量不太大的存儲器。它的內(nèi)存可以使用普通的內(nèi)存，也可以使用專用的RAM。

與其它嵌入式操作系統(tǒng)相比，Linux的源代碼是開放的，不存在黑箱技術(shù)。Linux作為一種可裁剪的軟件平臺系統(tǒng)，很可能發(fā)展成為未來嵌入式設(shè)備產(chǎn)品的絕佳資源。Linux與生俱來的優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)血統(tǒng)更為今后的發(fā)展鋪平了一條寬廣平坦的大路。因此，在保持Linux內(nèi)核系統(tǒng)更小、更穩(wěn)定、更具價格競爭力等優(yōu)勢的同時，對系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行實(shí)時性優(yōu)化，更加使之能夠適應(yīng)對工業(yè)控制領(lǐng)域高實(shí)時性的要求。這也正是嵌入式Linux操作系統(tǒng)在嵌入式工控系統(tǒng)中的發(fā)展所在。同時也使Linux成為嵌入式操作系統(tǒng)中的新貴。

標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核通常駐留在內(nèi)存中，每一個應(yīng)用程序都是從磁盤運(yùn)到內(nèi)存上執(zhí)行。當(dāng)程序結(jié)束后，它所占用的內(nèi)存就被釋放，程序就被下載了。而在一個嵌入式系統(tǒng)里，可能沒有磁盤。有兩種途徑可以消除對磁盤的依賴，一是在一個簡單的系統(tǒng)里，當(dāng)系統(tǒng)啟動后，內(nèi)核和所有的應(yīng)用程序都存在內(nèi)存里。這是大多數(shù)傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的工作模式，同樣Linux。第二種就是Linux所特有的功能，因?yàn)長inux已經(jīng)有能力“加載”和“卸載”程序，因此，一個嵌入式系統(tǒng)就可以利用它來節(jié)省內(nèi)存。一個比較典型的系統(tǒng)有大約8MB到16MB的閃存和8MB RAM，而閃存可以被用作文件系統(tǒng)。用閃存驅(qū)動程序作為從閃存到文件系統(tǒng)的界面就是一種選擇。當(dāng)然，也可以用一個閃存磁盤。用閃存來擺脫系統(tǒng)對一個磁盤的需求(依賴)具有Disk On Chip技術(shù)以及CompactFlash卡等方式。

用來連接Flash Memory和文件系統(tǒng)的程序都以文件形式存儲在Flash文件中，需要時可以裝入內(nèi)存，這種動態(tài)的、根據(jù)需要加載的能力是支持其它一系列功能的重要特征。它能使初始化代碼在系統(tǒng)引導(dǎo)后被釋放。實(shí)際上，Linux同樣還有很多內(nèi)核外運(yùn)行的公用程序，這些程序通常在初始化時運(yùn)行一次，以后就不再運(yùn)行。而且，這些公用程序可以用它們相互共有的方式一個接一個地按順序運(yùn)行。這樣，相同內(nèi)存空間可以被反復(fù)使用以“召入”每一個程序，就象系統(tǒng)引導(dǎo)一樣。這樣可以節(jié)省內(nèi)存，特別是那些配置一次以后就不再更改的網(wǎng)絡(luò)堆棧。如果將Linux可加載模塊的功能包括在內(nèi)核里，驅(qū)動程序和應(yīng)用程序就都可以被加載。由于它可以檢查硬件環(huán)境并且為硬件裝上相應(yīng)的軟件，從而消除了用一個程序占用許多Flash Memory來處理多種硬件的復(fù)雜性。另外，軟件的升級更加模塊化，可以在系統(tǒng)運(yùn)行時在Flashh上升級應(yīng)用程序和加載驅(qū)動程序，其配置信息和運(yùn)行時間參數(shù)可以作為數(shù)據(jù)文件儲存在Flash中。