基于ARM和Linux通用工控平台设计与实现

3 Linux操作系统下应用程序开发

采取在PC上编译应用程序，运行测试通过后，再通过网络或串口等方法下载到目标平台/usr目录下，对于较小的程序，使用串口下载比较方便，具体的步骤为

(1) PC模拟环境下开发程序，交叉编译；

(2) 待ARM平台下Linux正常运行后，进入usr目录，然后选择下载的程序；

(3) 下载完成后，chmod +x filenam修改文件属性为可执行命令；

(4) 执行刚下载的文件命令为./filename。

通用工控平台人机交互通信机制实现

嵌入式GUI为嵌入式系统提供了一种应用于特殊场合的人机交互接口。新一代嵌入式GUI的主要特征有：以用户为中心、多通道、智能化、高带宽。嵌入式Linux 系统中，几乎所有的GUI 都建立在FrameBuffer设备上。

MiniGUI 是一个根据嵌入式系统应用特点量身定做的完整的图形支持系统。将现代窗口和图形技术带入到嵌入式设备，是一个非常适合于嵌入式设备的高效、可靠、可定制、小巧灵活的图形用户界面支持系统，主要优点可总结为支持多种嵌入式操作系统，具备优秀的可移植性；可伸缩的系统架构，易于扩展；功能丰富，可灵活剪裁；得到小体积高性能间的最佳平衡且具有广泛的应用领域。

1 移植MiniGUI前准备

MiniGUI 1.3.3是MiniGUI的开源版本，并且资源丰富，性能稳定，因此选用MiniGUI 1.3.3作为GUI的开发环境。进行MiniGUI移植需要准备表3所列的文件，它们可在互联网上获得。

2 PC模拟器开发环境搭建

建立自己的开发目录，解压文件libminigui-1.3.3.tar.gz和minigui-res-1.3.3.tar.gz；编译安装MiniGUI运行所需库文件libminigui；安装资源文件minigui-res-1.3.3；修改/etc/ld.so.conf 文件，加入一行/usr/local/lib，然后执行[root]# ldconfig 按照硬件平台配置与开发环境的设置修改minigui配置文件，包括修改路径，屏幕分辨率等。

PC模拟器开发环境搭建完毕后，就可在 PC上开发应用程序，在 qvfb中执行，验证程序的正确后，就可以进行交叉编译下载运行。

3 交叉编译Minigui1.3.3

解压arm-Linux-2.95.3.bz2文件安装交叉编译工具?cross-2.95.3，安装之后修改.bashrc脚本，设置环境变量：PATH="$PATH:/sbin:/usr/local/arm/2.95.3/bin:/usr/local/bin:/usr/local"。

接下来依次安装 zlib库，png库、libttf库，它们的作用分别是：其他的库的编译基础、显示PNG图形、显示文字。完成以上附加库的交叉编译工作后就可以编译libminigui了。把/usr/local/arm/2.95.3/arm-Linux/lib中相应的库拷到目标板/usr/lib目录下，拷贝时先对库文件执行arm-Linux-strip命令，去除文件中的调试信息。同时把资源文件复制到目标平台的/usr/local/lib目录下。这样就完成了交叉编译工作，可以将PC上调试好的应用程序下载到目标硬件平台下进行应用了。

通用工控平台人机界面开发

1 人机交互界面需求分析及总体设计

通用工控平台通信人机交互界面是集功能演示、信息采集、设备状态、通信交互等功能于一身的人机交互平台，可以高效、直观的显示通用工控平台的基本信息，同时有效的指导用户的操作，提高使用效率，是用户和通用工控平台交互的主要方式。

该人机交互界面显示器选用PHILIPS公司的14英寸彩色显示屏，软件运行环境选用嵌入式操作系统Linux 2.6.21和GUI开发环境MiniGUI 1.3.3构成，整个软件的设计过程需要完成以下功能：

(1) 实时显示该平台具体信息，及本网内在线的其他工控设备的信息；

(2) 以该平台为控制器实现对本网内在线的其他常见设备的多线程信息采集与控制；

(3) 以UDP及RS485两种通信方式实时控制工控网络内部；

(4) 对工控设备掉线自动断开连接，防止用户误操作；

通用工控平台通信人机交互界面主要是针对UDP和RS485两种组网方式基于Modbus协议完成工控系统中功能演示、信息采集、设备状态、通信交互的功能，设计上要求简单实用，操作方便，而复杂的界面会带来不必要的开销并影响性能。根据需求分析设定人机交互界面整体设计方案及效果图如图3、图4所示。

图3 人机交互界面整体设计方案

图4 总体效果图

2 界面设计流程

利用MiniGUI进行界面设计流程如图5所示。

图5 界面设计流程

基于工业测控Modbuss协议的通信实现方案

一个好的工控平台必须具备高效通信的功能，才能跟上工业发展的要求。本文所设计的通用工控平台，可以作为控制中心对通信网络内的其他设备进行数据采集和控制，包括工控现场典型意义上的数模转换设备，模数转换设备，数字量设备等，随时掌握各个工作现场的情况。由于Modbus协议是工业测控领域的标准通信协议，协议简单，应用广泛，因此本平台通信软件的设计就采用Modbus协议。