嵌入式系统/ARM技术中的基于Linux和s3C2440的GPC控制器设计

近年来，基于Internet的网络化控制系统已成为国内外测控领域研究的热点，在石油勘探开发、钢铁化工等领域有着广阔的应用前景。而控制器的设计和研发是整个网络控制系统的关键和核心。在一些地域高度分散以及环境恶劣的控制现场，使用嵌入式系统作为控制器节点，可更有利于多点分布式综合布控及并行处理，实现更好的测控效果。然而由于网络传输本身的特点，网络时延会不可避免地影响网络控制系统的控制性能和稳定性，因此本文提出基于S3C2440A及嵌入式Linux的GPC(Generalized PredictiveControl)控制器的设计方案，具有一定的通用性。 　　控制器硬件平台设计 　　控制器节点是嵌入 嵌入式系统与ARM技术是现代工业控制领域的关键技术，尤其在石油勘探、钢铁化工等行业的网络化控制系统中扮演着重要角色。嵌入式系统利用小巧、高效的特点，可以在分布广泛的恶劣环境中实现精确的控制和数据采集。S3C2440A是一款由三星公司推出的16/32位RISC微处理器，它基于ARM920T内核，具备强大的计算能力和丰富的外围接口，非常适合用作嵌入式控制器的核心。 GPC（Generalized Predictive Control）是一种先进的控制策略，通过预测未来系统行为来优化控制决策，可以有效应对网络控制系统的延迟问题，提高系统的稳定性和性能。基于S3C2440A和嵌入式Linux设计的GPC控制器，不仅能够利用Linux的开放性和稳定性，还能利用S3C2440A的硬件优势，实现高性能的控制算法。 控制器硬件平台设计是关键。S3C2440A处理器需要配备适当的存储器，如RAM和Flash，以存储操作系统和应用程序。本文中，控制器使用了HY57V561620FTP作为SDRAM，SST39VF1601作为NOR Flash，存储bootloader，而NAND Flash K9F1208用于存储Linux系统和文件系统。此外，通信模块包括DM9000网卡芯片和网络变压器，实现以太网接口，以及USB host接口，预留了WLAN通信的可能。A/D和D/A接口则负责数据采集和控制信号的输出。 控制器软件平台设计包括多个层次。底层是设备驱动程序，负责初始化处理器和外设；第二层是嵌入式Linux操作系统，管理硬件资源，提供上层应用接口；第三层是Web服务器，支持Browser/Server访问控制模式；第四层是应用程序，包含实时数据库、GPC控制算法和时钟同步程序。在实际操作中，需要配置和编译bootloader，如vivi，以及移植Linux内核，定制CPU选项、驱动和文件系统支持。制作如yaffs的文件系统映像，以便在嵌入式系统中运行。 基于Linux和s3C2440的GPC控制器设计是一项综合了硬件选型、嵌入式系统构建、控制策略实现和软件移植的复杂工程。这样的设计旨在构建一个适应性强、控制精度高且稳定性好的网络化控制系统，满足现代工业控制领域的各种需求。