面向MES终端的嵌入式Linux平台研究和设计

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作为企业计划层与现场控制层之间的“信息桥梁”,MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)对解决企业管理系统与基础自动化系统之间的“信息断层”问题具有重要的作用和意义,受到广泛关注。MES终端作为MES系统中实时数据采集和信息交互的设备平台,具有显著的应用背景和领域特征。同时,随着嵌入式技术的迅速发展,嵌入式Linux应用日益广泛,面向特定领域的平台化研究和开发成为一种趋势。因此,研究和实现面向MES终端的嵌入式Linux平台,是需求和技术双重驱动的结合,具有重要的学术和应用价值。本文充分利用Linux内核无版税限制、开放源代码、架构开放、硬件平台支持广泛、内核高效稳定、可移植可定制、网络协议丰富、技术文档齐全等特点,在分析嵌入式Linux操作系统的层次化和平台化的现状和趋势的基础上,通过对MES终端领域特征和硬件结构的研究和总结,设计了一种面向MES终端的嵌入式Linux平台MT-Linux,给出了平台体系结构,研究了平台功能模块的组成及实现,并面向MES应用背景,提出了优化平台质量属性的技术措施。在MT-Linux平台构建技术方面,对平台构成中的开发工具、bootloader、MT-Linux内核、文件系统、设备驱动程序以及应用程序接口等进行了研究和设计。重点对MT-Linux内核的移植和裁减进行了深入的探讨,并面向MES终端的需要,设计了以cramfs为根文件系统、JFFS2/YAFFS为扩展文件系统、ramfs为内存文件系统的多文件系统架构,同时兼顾了系统小型化和远程升级及配置。在此基础上,实现了MT-Linux平台。针对MES终端在快速启动、人机接口友好性和动态可扩展性等方面的应用需求,研究了嵌入式Linux的快速启动技术、开机字符显示技术和动态扩展技术,提出了MT-Linux的相应优化方法,实现了MT-Linux的快速启动、开机显示自定义LOGO和设备驱动的动态扩展。最后,基于本实验室开发的一款基于S3C2410微处理器的MES终端设备,对所实现的MT-Linux平台进行了应用验证。结果表明,只需针对具体的设备进行相应的平台架构和存储空间规划,以及简单的bootloader的移植、内核的修改定制,即可完成嵌入式Linux软件平台的构建,达到了加快MES终端设备开发进度和有效支撑MES终端应用功能的目的。
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