（通信与信息系统专业论文）基于arm9的织机显示终端的研究与实现.pdf

武汉理j f ：大学硕士学位论文 摘要 中国是纺织品生产大国，在世界纺织工业中具有举足轻重的地位。为了提 高织机的生产效率，减轻工人的劳动强度，而加强织机生产的现场监控，准确 地获取各类生产运行数据是非常必要的。开发织机显示终端的课题正是在这一 背景下产生的。基于a r m 9 微处理器和w i n d o w sc e 操作系统开发的织机显示 终端不仅顺应了织机控制自动化的趋势，而且满足了纺织工业管理现代化的需 求。 本文研究与实现了一款新型的织机显示终端。与传统的以单片机或者工控 机为基础的织机显示终端相比，本织机显示终端具有界面友好、操作方便、系 统集成度高、性价比高、性能优越、市场竞争力强大等显著特点。 本文围绕织机显示终端展开工作，介绍了织机显示终端开发的背景与意义， 根据织机显示终端的需求，制定了织机显示终端开发的任务，构建了织机显示 终端的硬件平台，其中包括：$ 3 c 2 4 1 0 x 微处理器主控接口、c a n 总线接口、 键盘接口等，采用p l a t f o r mb u i l d e r4 2 开发工具，定制了符合硬件需要的w i n d o w s c e n e t4 2 操作系统。 在织机显示终端应用程序的开发中，采用了e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 开发 工具，实现了c a n 总线收发、数据保存、参数设置、花型编辑、数据统计等模 块。 s d k 工具用于模拟操作系统以方便调试应用程序，本文利用p l a t f o r m b u i l d e r4 2 导出了s d k 工具，在p c 机上安装了s d k 工具，并在s d k 工具上运 行调试了织机显示终端应用程序。 最后，总结了整个织机显示终端开发工作，并对织机显示终端提出了几点 展望。 关键词：织机显示终端，a r m 9 ，$ 3 c 2 4 1 0 x ，w i n d o w sc e n e t4 2 ， e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 武汉理j r 入学硕十学位论文 a b s t r a c t c h i n ai st h eg r e a tt e x t i l ep r o d u c t i o nc o u n t r y , w h i c hh a st h ev e r yi m p o r t a n ts t a t u s i nt h ew o r l dt e x t i l ei n d u s t r y i tj s v e r yi n d i s p e n s a b l et os t r e n g t h e nm o n i t o r i n ga n d c o n t r o lo ft h el p o r ep r o d u c t i o na n dc o l l e c tw e l la n dt r u l yv a r i o u so p e r a t i o nd a t ao ft h e p r o d u c t i o ni no r d e rt oe n h a n c et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yo ft h el o o ma n dl i g h t e nt h e i a b o ri n t e n s i t yo ft h ew o r k e r s t h ep r o b l e mo fd e v e l o p i n gt h ed i s p l a yt e r m i n a lf o rt h e l o o mi s u s tp r o d u c e du n d e rt h i sb a c k g r o u n d 。t h ed i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el p o r e d e v e l o p e db a s e do nt h ea r m 9m i c r o d r o c e s s o ra n dt h ew i n d o w sc eo p e r a t i n g s y s t e mh a sn o to n l yb e e ns e a s o n e dw i t ht h et r e n do ft h el o o mc o n t r o la u t o m a t i z a t i o n ， b uta l s os a t i s f i e dt h er e q u i r e m e n t so ft h em a n a g e me n tm o d e r n i z a t i o ni nt h et e x t i l e i n d u s t r y ， i nt h i sp a p e ran e wt y p e d i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el p o r ei s r e s e a r c h e da n d i m p l e m e n t e d c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a ld i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el o o mb a s e do nt h e s i n g l ec h i pm i c r o c o m p u t e ro rt h ei n d u s t r i a lc o m p u t e r , t h i sd i s p l a yt e r m i n a lf o rt h e l o o mh a st h ep r o m i n e n ta d v a n t a g e ss u c ha s f r i e n d l yi n t e r f a c e s ，e a s yo p e r a t i o n s ， h i g h l yi n t e g r a t e ds y s t e m ，h i g hp e r f o r m a n c e p r i c er a t i o ，a s c e n d a n tp e r f o r m a n c ea n d s t r o n ga b i l i t yf o rm a r k e tc o m p e t i t i o n i nt h i sp a p e rt h ew o r ki so p e n e do u tt o w a r dt h ed i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el o o m t h eb a c k g r o u n da n dt h em e a n i n ga b o u tt h ed e v e l o p m e n to ft h ed i s p l a yt e r m i n a lf o r t h el p o r ea r ei n t r o d u c e d t h et a s k sc o n c e r n i n gt h ed e v e l o p m e n to ft h ed i s p l a y t e r m i n a lf o rt h el o o ma r ei n s t i t u t e da c c o r d i n gt or e q u i r e so ft h ed i s p l a yt e r m i n a lf o r t h el o o m t h eh a r d w a r ep l a t f o r mo ft h ed i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el o o mi sc o n s t r u c t e d w h i c hi n c l u d e st h es 3 c 2 4 1 0 xm i c r o p r o c e s s o ri n t e r f a c ef o rm a i nc o n t r o l ，t h ec a n b u si n t e r f a c e ，t h ek e y b o a r di n t e r f a c ea n ds oo n t h ew i n d o w sc e n e t 4 2o p e r a t i n g s y s t e ma c c o r d i n gw i t ht h eh a r d w a r en e e d si sc u s t o m i z e dw i t ht h ep l a t f o r mb u i l d e r 4 2d e v e l o p m e n tt 0 0 1 i nt h ea p p l i c a t i o n d e v e l o p m e n to ft h ed i s p l a yt e r m i n a lf o r t h el o o m t h e e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0d e v e l o p m e n tt o o li sa d o p t e da n dt h em o d u l e so ft h ec a n r e c e i v i n ga n dt r a n s m i t t i n g ，t h ed a t as a v i n g ，t h ep a r a m e t e rs e t t i n g ，t h ef l o w e rt y p e e d i t i n g ，a n dt h ed a t as t a t i s t i ca r ei m p l e m e n t e d t h es d kt o o li su s e df o rs i m u l a t i n gt h eo p e r a t i n gs y s t e ms ot h a ti ti sc o n v e n i e n t t od e b u gt h ea p p l i c a t i o n i nt h i sp a p e rt h es d kt o o l i se x p o r t e dw i t ht h ep l a t f o r l l b u i l d e r4 2a n di n s t a l l e di nt h ep cm a c h i n e t h e ni nt h es d kt o o lt h ea p p l i c a t i o no f t h ed i s p l a yt e r m i n a jf o rt h el o o mi sr n na n dd e b u g g e d f i n a l l yt h ee n t i r ed e v e l o p m e n tw o r ko ft h ed i s p l a yt e r m i n a lf o rt h el p o r ei s s u m ma r i z e da n dt h ee x p e c t a t i o ni sp u tf o r w a r di na l l u s i o nt ot h ed i s p l a yt e r m i n a lf o r t h e1 0 0 m k e yw o r d s ：d i s p l a yt e r m i n a lf o rl o o m ，a r m 9 ，$ 3 c 2 4 10 x ，w i n d o w sc e n e t4 2 ， e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 o 1 i 独创性1 声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。 研究生( 签名) ： 关于论文使用授权的说明 日期 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生( 签名) ： 导师c 签名，：卑日期 内心玲 罗舟啪 武汉理工人学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 众所周知，纺织业是历史悠久的传统产业，但是，历史上其生产方式绝大 部分时间停留在手工阶段，生产力水平低下。十八世纪以来的一系列重大发明， 彻底改变了传统的生产方式，纺织工业随之飞速发展。 如今，中国是世界最大的纺织品生产国，拥有4 2 0 0 万锭短纤纺纱能力和4 0 0 万锭长纤纺纱能力。自2 0 0 5 年起，全球全面取消纺织品配额制度，以美国为例， 据w t o 统计，随着配额取消中国的服装占到美国服装市场份额的一半。中国的 纺织工业已成为世界纺织品供应链中的重要环节。随着中国加入世贸组织并与 其它国家签订纺织品协议，到2 0 0 8 年底，我国市场将进一步开放，中国纺织工 业将面临更为激烈的国际竞争。要想在竞争中立于不败之地，就必须生产出大 量质量更高成本更低的纺织品。 当前，以电子计算机为主体的现代控制技术已经渗透到纺织工业的各个技 术领域。全球的纺织工业普遍采用电子计算机来控制，从市场信息到产品的花 型设计，颜色、织物结构的设计，到纺纱、染整等生产领域和管理领域都能够 找到电子计算机的身影。电子计算机控制技术在织机控制方面的应用日趋广泛 和成熟，它代表着当今织机控制技术发展的最新水平。电子计算机控制技术的 应用不仅极大地提高了织机生产效率和纺织品质量，降低了工人的劳动强度， 节省了劳动力成本，而且实现了织机控制自动化。本课题研究的内容是开发一 款织机显示终端，织机显示终端应用的是电子计算机控制技术，起着自动控制 织机的作用。 1 2 课题研究的背景 纵观织机的发展与进步历程，科技含量的不断增加是织机发展的主要特征。 与此同时，织机控制技术经历了i 人工控制、机械控制、机电控制等几个阶段。 随着电子计算机技术的发展，织机控制技术进入了一个新的高速发展的时期， 它为不断提高织机的生产效率和纺织品的质量刨造了有利条件。 武汉理一i ：大学硕十学位论文 如今，国内外的织机控制设备上都采用了电子计算机控制技术，使织机的 生产效率与纺织品的质量大为提高。作为其中一种重要的织机控制设备，织机 显示终端，它的主要特征是关于织机的信息都在一块显示屏上显示、设置、发 送，故得名“显示终端”，信息的范围包括与织机有关的参数，花型，统计数据等。 由于织机显示终端应用的是电子计算机控制技术，这使得它目前仍然处于技术 领域罩相对前沿的位置。就织机显示终端的类型而言，以其采用的处理器作为 划分依据，主要有以下几种： ( 1 ) 单片机型织机显示终端：以单片机为核心的织机显示终端，可以满足功 耗低、可靠性高、体积小等要求，但它的图形处理能力差，仅能控制一些简单 的流程和算法，目前无法满足织机监控对数据处理的实时性和高效性的要求。 ( 2 ) 可编程逻辑器件型织机显示终端：可编程逻辑器件是针对顺序控制的应 用而设计的微型计算机控制装置。它比计算机具有更强的与控制过程相连的接 口和更适合控制的编程语言。织机电气系统中的执行部件可直接接在此种织机 显示终端的可编程逻辑器件的输出口上而由终端进行控制织机。 ( 3 ) 工控机型织机显示终端：工控机主要是用在环境恶劣的场所。其体积和 软件架构和普通的p c 机相近。以工控机为核心的织机显示终端体积大，在现场 不易安装和维护，移动性、抗震防尘能力都差，因此应用范围不是很广泛。 ( 4 ) 嵌入式微处理器型织机显示终端：随着嵌入式技术的不断发展和日益成 熟，基于a r m 、m i p s 、p o w e r p c 等嵌入式微处理器芯片的硬件平台1 1 j ，与可在 这样的硬件平台上运行的嵌入式操作系统，例如w i n d o w sc e ，声t c l i n u x ，# c o s i i 等【2 j ，一起组成的织机显示终端，不仅具有以单片机为核心的织机显示终端的优 点，而且还有普通p c 机的强大功能，例如带文件系统、由网络构成计算机群等。 随着织机控制自动化要求的不断提高，以及电子计算机控制技术的不断升 级，采用电子计算机控制技术来满足织机控制自动化要求，仍是织机显示终端的 发展趋势。 本课题研究是与企业合作的项目。该企业目前的织机显示终端是以单片机 为核心的，软件是基于c 语言的。在该款织机显示终端中，织机重要的工作参 数都可通过织机显示终端显示屏上设置的方式快速改变，用户可根据生产实际 情形，灵活修改，迅速调节织机状态。该织机显示终端采用统一的界面风格， 每个界面分为标题栏，数据栏，状态栏。此外，可在附有快捷工具的界面上显 示工具条，。如此界面内容紧凑，操作方式齐全的织机显示终端目前的市场占有 2 武汉理。i ：大学硕士学位论文 率是相当高的。然而，织机显示终端领域的竞争历来是异常激烈的，为了在未 来的市场竞争中赢得主动，该企业积极行动起来，试图开发出款全新的织机 显示终端，于是便有了现在的课题研究。时下嵌入式微处理器与嵌入式操作系 统在织机控制领域应用得比较广泛【3 】，并且应用它们的织机显示终端也是相当前 沿的，成熟的，故本课题研究将采用嵌入式微处理器与嵌入式操作系统去开发 织机显示终端，以此实现对企业现有织机显示终端技术的更新，以及对界面风 格的改观。 。 1 3 课题研究的意义 纺织品是我国工业领域中技术含量和附加值都比较高的产品。根据我国纺 织行业的需要，近年来我国也发展了自己的织机显示终端。织机显示终端是一 种集软件、硬件高度一体化的技术综合体，由软件辅助实现多项重要控制功能 的运行系统。我国纺织行业自身发展依赖于织机显示终端的发展进步程度，因 而开发高性能低成本的织机显示终端很有必要，具有重大的现实意义。 作为本课题研究对象的织机显示终端在我国纺织行业的前景将非常广阔。 织机显示终端能够解决以单片机为核心的织机显示终端存在的些问题，这在 于它能够具备良好的图形处理能力和友好的用户界面，能够满足织机监控对数 据处理的实时性和高效性的要求，能够为系统的扩展提供方便，能够适应恶劣 的工作环境等等。此外，织机显示终端能够收发来自或者去向底层设备的关于 织机参数、织机运转、产品等的大量信息，并且能够保存这些信息。织机显示 终端还能够以含有数据或图表的图形用户界面形式显示织机参数的实时值和织 机运转的状态，而且能够显示生产过程中的产品状态，使产品质量由原来靠经 验和眼睛控制发展到电子仪器设备控制，这样可以确保产品质量，同时适应市 场需求。织机显示终端显示内容的切换能够通过键盘的按键来实现。以上这些 足以证明织机显示终端是相当有用的，不仅对于织机生产，而且对于产品质量， 甚至对于纺织行业发展。因此，本课题研究是有意义的。 1 4 课题研究的任务 织机显示终端是运行于纺织工业现场，对织机进行实时控制的综合性系统。 3 武汉理：t j 大学硕：t 学位论文 由于工业环境相当恶劣，而且要求连续工作，这样就对织机显示终端的可靠性、 安全性、可维护性等方面提出了更高的要求。具体来说，织机显示终端能够通 过c a n 总线接收从底层设备传送来的参数数据，运行信息等，发送在织机显示 终端上设置的织机参数数据，花型信息，控制指令信息等；能够将接收来的数 据按照规则予以分离：能够将分离后的数据以及由此统计的数据以界面的形式 显示出来；操作者能够在界面上通过键盘按键设置参数，编辑花型；织机显示 终端还能够保存各种花型，统计数据等。此外，先前已确定采用嵌入式微处理 器与嵌入式操作系统开发织机显示终端。基于以上因素，本课题研究的任务如 下所示： ( 1 ) 选择一款嵌入式微处理器，配备上c a n 总线接口、键盘接口等部分， 由此构建织机显示终端的硬件；选择一种嵌入式操作系统，定制出适合织机显 示终端需要的操作系统；确定操作系统下应用程序开发的工具。 ( 2 ) 编写织机显示终端应用程序的数据处理部分，包括c a n 总线收发模块 和数据保存模块。 ( 3 ) 编写织机显示终端应用程序的界面显示部分，包括参数设置模块、花型 编辑模块、数据统计模块。 ( 4 ) 将开发好的织机显示终端应用程序下载到构建好的硬件与定制好的操 作系统组成的系统上运行调试。 ( 5 ) 将开发好的织机显示终端在织机工作现场调试，以确定其是否达到性能 要求。 4 武汉理l i 大学硕士学位论文 第2 章织机显示终端的基础部分 织机显示终端是一个集硬件、操作系统、应用程序为一体的嵌入式系统【4 】o 其中硬件与操作系统是作为应用程序的基础存在的。本章将首先介绍织机显示 终端的硬件与操作系统，接着将给出织机显示终端应用程序开发的基本情况。 2 1 织机显示终端的硬件 硬件是织机显示终端工作的载体。在实际的开发过程中，选用广州友善之 臂科技有限公司的一款通用型s 3 c 2 4 1 0 x 微处理器开发板并配备上织机显示终 端功能所需的c a n 总线接口、键盘接口等，从而搭建起了织机显示终端的硬件。 2 1 1 硬件组成 织机显示终端硬件组成包括：微处理器，s d r a m ，n o rf l a s h ，n a n df l a s h ， c a n 接口，u s b 接口，以太网接口，串行接口，j t a g 接口，l c d 接口，键盘 接口，电源电路，时钟电路，复位电路等部分【5 】1 7 】，如图2 1 所示。 下图中各部分基本功能描述如下： ( 1 ) $ 3 c 2 4 1 0 x 微处理器是一款a r m 9 型微处理器，是整个硬件的核心，除 了完成运算和控制功能外，还提供各种功能部件【8 】。 ( 电源电路提供5 v 、3 3 v 和1 8 v 的电压，给微处理器及其它需要电源 的外围电路供电。 ( 3 ) 时钟电路用于向c p u 及其它电路提供工作时钟。 ( 4 ) 复位电路完成终端上电复位和在终端工作时用户按键复位【9 】。 ( 5 ) s d r a m 存储器是终端软件运行时的主要区域，加载的嵌入式操作系统、 数据、堆栈等均位于s d r a m 存储器中。 ( 6 ) n o rf l a s h 存储器存放辅助下载调试的启动代码等。 ( 7 ) n a n df l a s h 存储器存放已调试好的嵌入式操作系统、用户应用程序，以 及其它在终端掉电后需要保存的用户数据等【l 叫。 ( 8 ) c a n 接口用于终端与底层设备网络的通信【1 l 】。 5 武汉理j 1 ：火学硕士学位论文 ( 9 ) u s b 接口主要是用来下载嵌入式操作系统和应用程序【1 2 1 ，以及控制终端 外的u s b 设备。 ( 1 0 ) 以太网接口主要是用来下载嵌入式操作系统。 ( 1 1 ) j t a g 接1 2 ：i 用于固化程序。 ( 1 2 ) 串行接口电路用于传递下载调试时的信息【1 3 1 。 0 3 ) l c d 接口是入机交互方式不可或缺的部分，作为织机运行状态和用户 交互的接口存在。 ( 1 4 ) 键盘接口用于将用户的按键信息传递给微处理器。 s d r a m n o rf l a s h n a n df l a s h 电 源 电 路 键 盘 接 口 时 钟 电 路 复 位 电 路 微处理器 s 3 c 2 4 1 0 x l c d 接 口 南 行 接 口 图2 - 1 终端硬件组成图 2 1 2s 3 c 2 4 1 0 x 微处理器开发板 c a n 接口 u s b 接口 以太网接口 j t a g 接口 s 3 c 2 4 1 0 x 微处理器开发板的型号是s b c 2 4 1 0 v 6 。s b c 2 4 1 0 v 6 是由广州友 善之臂科技有限公司设计生产的一款嵌入式系统平台，它基于三星公司的a r m 处理器s 3 c 2 4 1 0 x ，采用6 层板设计。s 3 c 2 4 1 0 x 使用a r m 9 2 0 t 核，内部带 有全性能的m m u ( 存处理单元) ，它适用于设计移动手持设备类产品，具有高 性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性。s b c 2 4 1 0 v 6 正是基于此芯片本 6 武汉理一1 ：人学硕士学位论文 身的各种特点而设计的。2 0 针的标准j t a g 接口让开发者可以方便地连接各种 仿真器；s d 卡、各种u 盘与移动硬盘、音频输入输出、串口、r j 4 5 网线等即 插即用；定位孔的设计参考了市面上大量的液晶屏模块尺寸，开发者可以使用 现成的或者设计自己的液晶模块，扣在板上。 2 1 3c a n 总线接口 本终端的c a n 总线接口电路采用m i c r o c h i p 公司的m c p 2 5 1 0c a n 总线控 制器。m c p 2 51 0 是一款独立的控制器局域网络( c a n ) 协议控制器，完全支持c a n v 2 0 b 技术规范。该器件能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧。m c p 2 5 1 0 自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文， 因此减少了微处理器的开销。 此外，本终端的c a n 总线接口电路还采用p h i l i p s 公司的p c a 8 2 c 2 5 0 芯片， 它主要完成从m c p 2 5 1 0 芯片到外部设备的c a n 总线节点的电压转化与驱动。 该芯片采用双线差分驱动，有助于抑制织机生产等恶劣电气环境下的瞬变干扰。 它需要部分电容和5 v 电源完成电压转换功能，一端连接m c p 2 5 1 0 的t x c a n 和r x c a n 两个管脚，另一端连接c a n 数据模块的c a n h 和c a n l 。c a n h 和c a n l 在工作时电压平均2 0 v ，在等待模式下，c a n h 为1 5 v ，c a n l 为3 5 v 。 c a n 总线接口局部电路原理如图2 2 所示。 v d d 3 3 vc 6 t x c a n l r x c a n 2 c h l s 仉地 9 c a nv 1 ) d r x c j 气nr e s e t c u s e t t i n g s 菜单，打开 p l a t f o r ms e t t i n g s 对话框，在此对话框中对整个w i n d o w sc e n e t4 2 操作系统平 台进行必要的设置【3 9 】【4 2 1 。 完成以上工作后，就可以编译生成镜像了。选择b u i l do s s y s g e n 菜单， 集成开发环境开始编译生成镜像。编译过程中，输出信息窗口显示相关的编译 信息。输出信息窗口显示如下的信息：工程名，错误个数，警告个数，并且错 误个数为o ，表示编译顺利结束，一个w i n d o w sc e n e t4 2 的镜像生成了。 2 3 织机显示终端的应用程序开发 嵌入式系统中软件部分的开发，主要包括对嵌入式操作系统的定制和对应 用程序的开发。就本课题研究而言，由于选择的是w i n d o w sc e 嵌入式操作系统， 主要做的工作便是定制w i n d o w sc e 嵌入式操作系统，以及开发w i n d o w sc e 下 的应用程序。本节将着重介绍w i n d o w sc e 下应用程序的开发，它所使用的工具 主要是e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 。 2 3 1e m b e d d e dv i s u a lc + 4 - 4 0 编写在w i n d o w sc e n e t4 2 下运行的应用程序，需要使用能够用于 w i n d o w sc e n e t4 2 的开发工具。工具的选择由使用的编程语言而定，可以选 择的编程工具有e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 和v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 。最佳的选 择是e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 ，因为作为嵌入式系统的织机显示终端资源有限， c + + 编译器效率高、性能好，编译出的应用程序结构紧凑。本课题研究选择的正 是现在应用最广泛的e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 ，简称e v c 4 0 。 e v c 4 0 开发和w i n d o w s 下的v c 6 0 开发在界面、语法和开发流程上基本都 是样的，熟悉v c 6 0 的人很快就能使用e v c 4 0 进行开发。 w i n d o w sc e n e t4 2 下的e v c 4 0 编程都是对特定目标硬件的编程，运行 w i n d o w sc e n e t4 2 的机器通常比台式计算机的资源贫乏得多，所以编程时首 先要明确目标硬件的特点和要求，比如有的嵌入式系统没有显示器，则编程中 就不需要处理显示信息；有的嵌入式系统的内存限制比较大，则编程中对内存 的使用要格外注意；不同的系统使用不同的c p u 等。这些是e v c 4 0 编程与v c 6 0 1 3 武汉理7 1 ：大学硕+ 学位论文 编程的重要不同。具体讲，主要有以下几个方面需要特别注意。 ( 1 ) 从内存管理上。运行w i n d o w sc e n e t4 2 的设备般被设计用来运行 在很少的内存上，通常也没有大容量存储设备。w i n d o w sc e n e t4 2 支持一些 特有的管理有限内存的函数、结构、消息等，编程上要利用这些资源，但在利 用w i n d o w sc e n e t 4 2 提供的这些资源时，有时不得不自己定义一些消息、进 行程序结构上的调整等。 ( 2 ) 从用户界面上。w i n d o w sc e n e t4 2 机器和桌面系统的最大差别就在 于用户界面。显示器是关键之一。w i n d o w sc e n e t4 2 机器中显示器通常很小， 而且分辨率也不高。尽管一些机器有彩色显示器，但是还是有很多系统只支持 灰度图像。因此，对于那些显示器无法表示的信息( 如高分辨率图像信息) 来说， 开发者需要自行设计一种方法来将信息传递给客户。 e v c 4 0 编程环境提供了模拟器( e m u l a t o r ) 来模仿目标硬件进行调试。因为目 标硬件的运行环境与台式机的运行环境绝大多数都是不同的，所以e v c 4 0 编程 无法像v c 6 0 编程一样随时运行、调试。但e v c 4 0 提供了与大多数硬件平台相 似的模拟器，这样就方便了编程人员，可以直接在e v c 4 0 下调试应用程序。一 般e v c 4 0 开发人员都是先在模拟器中将应用程序界面设计好，然后再加入对特 定硬件操作的功能，到硬件平台上进行调试，这样就加快了开发速度。同样， 软件开发工具s d k 也是种加快应用程序开发速度的工具。可以在p l a t f o r m b u i l d e r4 2 中从定制好的嵌入式操作系统那里通过专门的工具得到s d k 的安装 程序，而后将s d k 安装到已安装e v c 4 0 的p c 机上，便可通过s d k 模拟定制 好的嵌入式操作系统环境( 目标平台特性和操作系统功能) 而调试在该嵌入式操 作系统下运行的应用程序。这样避免了在目标板上调试应用程序带来的麻烦， 给应用程序开发提供了方便，从而加快了应用程序开发的进度。 虽然e v c 4 0 与v c 6 0 编程有许多不同，但它毕竟是w i n d o w s 编程，w i n d o w s 下v c 6 0 开发人员所积累的对类、c o m a t l 的使用，程序的调试方法、开发流 程等编程经验都可以用于e v c 4 0 编程。这也是w i n d o w sc e n e t4 2 嵌入式操 作系统占据优势并迅速成功的重要条件。所以如果开发者熟悉w i n d o w s 环境下 的编程，再掌握w i n d o w sc e n e t4 2 编程的特点，那么很快就会进入w i n d o w s c e n e t 4 2 编程的世界。 此外，利用e v c 4 0 开发应用程序的基本步骤是：导出s d k ，安装s d k ， 以及编写应用程序。， 1 4 武汉理一t ：大学硕七学位论文 2 3 2 导出s d k 在开发成功一个操作系统镜像后，用户就可以通过p l a t f o r mb u i l d e r 4 2 的导 出s d k 向导，导出s d k ，进而开发出基于特定操作系统平台的应用程序。 首先通过p l a t f o r mb u i l d e r4 2 中t a r g e t 菜单下的d i s c o n n e c t 选项断开p c 机 与目标板的通信联系。然后，从p l a t f o r m 菜单上选择“s d k ”，接着选择“n e w s d k ”，进入“s d k w i z a r d ”，填写相应的内容，包括产品属性，以及开发语言。 其中开发语言选择“e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0s u p p o f l ”这一项，以便导出的s d k 能够支持e v c 4 0 。 完成以上向导程序之后，再次从p l a t f o r m 菜单上选择“s d k ”，接着选择 “s d k ”子菜单下的“c o n f i g u r es d k ”，进行一系列相关的配置，之后选择p l a t f o r m 菜单下的“b u i l ds d k ”而开始s d k 的创建。 创建完成后，就可以把p l a t f o r mb u i l d e r4 2 生成的s d k ( 放在 w l n c e r o o t k p u b l i c k m y p l a t f o r ms d k s d k 目录里面1 安装到本地或者别的 计算机上，应用程序开发者就可以在e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 环境中开发运行 于特定操作系统平台下的应用程序。 2 3 3 安装s d k 上面导出的s d k 包是一个标准的w i n d o w si n s t a l l e r 安装文件，所以双击鼠 标就可以对它进行安装，过程如下： ( 1 ) 确保e v c 4 0 是关闭的。 ( 2 ) 双击运行s d k 安装文件，系统显示向导界面，开始s d k 的安装。 ( 3 ) 在接下来的几个界面中分别选择接受最终用户协议，输入用户名和组织 名，在“c h o o s es e t u pt y p e ”界面中单击“c o m p l e t e ”，然后在“d e s t i n a t i o nf o l d e r s ” 界面中选择目标文件夹。 ( 4 ) 单击“n e x t ”，在“r e a d yt oi n s t a l l ”界面中选择“i n t a l l ”，系统开始文件的复 制和系统的设置，在安装完成后，系统显示退出界面，单击“f i n i s h ”结束s d k 的 安装。 2 3 4 编写应用程序 应用程序的编写离不开织机显示终端的功能要求，它是以织机显示终端的 1 5 武汉理：，i 犬学硕士学位论文 功能要求作为出发点的，是为满足织机显示终端的功能要求服务的。 织机显示终端的功能要求具体来说是以下几点，即通过c a n 总线接收来自 底层设备的关于织机以及织机生产的数据，并且发送去向底层设备的对织机以 及织机生产起控制作用的数据；通过显示屏将上述数据以不同界面形式显示出 来：通过键盘操作切换显示屏上显示的内容；通过非易失性存储介质将上述数 据以文本文件方式保存下来。 基于以上织机显示终端的功能要求，利用e v c 4 0 编写应用程序要去实现的 功能是控制通过c a n 总线接收与发送数据，显示织机与织机生产的相关信息， 以及保存有关数据。应用程序结构如图2 4 所示。 应用程序编写完成后，可以通过p c 机上安装的s d k 模拟真实环境而运行 调试应用程序，也可以通过a c t i v e s y n c 工具实现p c 机与目标板联机运行调试应 用程序。 织机显示终端应用程序 - 数据处理部分 c a n 总线收发模块数据保存模块 界面显示部分 参数设置模块花型编辑模块 l 数据统计模块 l 图2 4 应用程序结构图 由上图可知，应用程序大体上分为两个部分，即数据处理部分、界面显示 部分，它们之间是紧密相连的，相连的纽带便是承载着织机以及织机生产信息 的数据。 2 4 本章小结 本章从织机显示终端的硬件、操作系统、应用程序开发这三个方面简要介 绍了织机显示终端的基础部分。在织机显示终端硬件部分，分析了硬件组成， 1 6 武汉理工大学硕十学位论文 给出了$ 3 c 2 4 1 0 x 微处理器开发板，c a n 总线接口，键盘接口，以及l c d 接口。 在织机显示终端的操作系统部分，叙述了w i n d o w sc e n e t4 2 嵌入式操作系统 与p l a t f o r mb u i l d e r4 2 开发工具，展示了操作系统的定制过程。在应用程序开发 部分，阐述了e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 开发工具，导出并安装了s d k 工具，给 出了要编写的应用程序的结构，具体编写应用程序的过程将在接下来的两章予 以充分展现。 1 7 武汉理+ 1 ：人学硕士学位论文 第3 章织机显示终端的数据处理部分 织机显示终端的数据处理部分主要包括c a n 总线收发模块与数据保存模 块。前者实现通过c a n 总线接收与发送参数数据、花型信息、控制指令、事故 状况等，后者实现将主界面上的些显示项，各种编辑的花型，以及统计来的 数据以文本的形式保存下来。本章将围绕以上两个模块进行介绍。 3 1c a n 总线收发模块 c a n 总线收发模块由数据收发与数据分离两单元组成。数据收发单元直接 与c a n 总线打交道，而数据分离则处于相对的后端，负责将接收的数据按照通 信协议要求分离到新开辟的内存空间里。 3 1 1 数据收发 当c a n 控制器接收到数据时就产生中断请求，它被发送到内核的异常处理 器，内核处理这个异常。内核的中断支持处理器调用0 a l 函数 o e m i n t e r r u p t d i s a b l e 。这个函数通知硬件屏蔽来自于这个硬件的特定中断直到结 束必要的处理，而所有其它中断仍是可用的。内核调用i s r ( q b 断服务例程1 来决 定应该怎样处理这个中断。内核收到i s r 的返回值，内核从这个返回值知道中 断响应具体做什么，即触发中断服务线程( i s t ) 调度计时器。内核触发它的中断 支持处理器来触发唤醒i s t 并完成它的工作，即将c a n 控制器的数据接收到内 存中并根据l d 号做相应处理。中断处理程序流程如图3 - 1 所示。这其中i s t 的 工作是由本程序实现的。 i s t 是一个常规的w i n 3 2 线程。一个线程是一个执行单元，它控制c p u 执 行进程中的某一代码段。一个线程可以访问这个进程中所有的地址空间和资源。 一个进程最少包括一个线程来执行代码，这个线程又叫做主线程。线程有五种 状态，分别为运行、挂起、睡眠、阻塞和终止。当所有线程全部处于阻塞状态 时，内核处于空闲模式，这时对c p u 的电力供应将减小。创建i s t 程序流程如 图3 2 所示，其部分代码如下： 武汉理：i ：大学硕十学位论文 h a n d l e 必t i s i j g _ h t l s t = c r e a t e t h r e a d ( n u l l ，0 ，t h r e a d l s t , n u l l ， c r e a t e s u s p e n d e d ，n u l l ) ；一 其中，函数调用的第一个参数必须为n u l l ，第二个参数定义堆栈的大小， 为o 表示使用进程默认值，第三个参数定义线程的起始地址，第四个参数定义 传递给线程入口点函数的参数，第五个参数是线程产生控制标志， c r e a t es u s p e n d e d 表示产生一个挂起的线程，第六个参数是返回线程的i d 。 其线程的入口点函数程序流程如图3 3 所示。 图3 1 中断处理程序流程图 图3 2 创建i s t 程序流程图 1 9 武汉理：f 大学硕士学位论文 图3 3 入口点函数程序流程图 此外，在本程序中还使用了数据接收与数据发送函数，它们的程序流程分 别如图3 4 ，图3 5 所示。 获取数据帧类型 获取i d 号 获取数据帧长度 ， 读取数据 清除接收标志 v c 结束 ) 图3 4 数据接收程序流程图 另外收发函数原型分别是： v o i dm c p 2 5 1 0 _ r x ( i n tr x b u f , i n t 木i d t y p e ，u n s i g n e di n t 串i d ， 武汉理i ：人学硕十学位论文 i n t 帛d a t a l e n ，u n s i g n e dc h a r 半d a t a ) ； 其中，第一个参数是接收缓冲区的标识，在本程序中调用函数时均采用 r x b u f 0 ，第二个参数是数据帧的类型地址，本程序运行中数据帧的类型均为 s t a n d i d ，即标准帧，第三个参数是数据帧的i d 号地址，第四个参数是接收数 据的字节数地址，本程