（信号与信息处理专业论文）嵌入式jmf印后控制器研究与开发.pdf

摘要 论文题目：嵌入式j m f 印后控制器研究与开发 学科专业：信号与信息处理 研究生：窦雯洁签名：鏖重显 指导教师：顾桓副教授签名： 左毡垩皇 摘要 数字工作流程的基本特征是用数字技术来实现生产和管理过程的全面控制，使相互孤 立的生产和管理环节结合起来。在一个生产系统中设备和管理信息系统之间，需要有一系 列的交互过程。为了让生产效率更高，它们之间需要有一个良好的交互方式。j d f 规格书 中定义的j m f ( j o bm e s s a g i n gf o r m a t ) 是一种基于x m l 的通讯格式标准，是未来实现数 字化印刷流程的关键技术之一。在企业生产过程中通过使用j m f 实现管理信息系统与机台 设备之间的通讯控制。 本课题的目标是运用基于a r m 处理器的嵌入式开发技术，构建车间控制器。运用j m f 技术实现与上位机管理信息系统与下位机机台设备系统之间的通讯及控制。本课题研究的 车间控制器管理装订、裁切两种机台设备，在实现t c p 协议的网络文件传输的基础上实现 车间控制器对机台设备的管理以及工单的管理功能。 本课题首先对j d f 、j m f 中与控制器相关的技术标准进行了深入的分析，设计了控制 器的任务单拆解、分配下发、更新合并任务单以及设备状态管理等功能。之后通过对a r m 运行平台进行选型、设计构建出本课题需要的硬件平台，并在此平台上实现了基于t c p 协议的文件传输功能以及车间控制器人机交互界面。在控制器功能的研究开发方面本课题 研究的车间控制器可以对任务单进行拆解、分配下发至对应机台设备，并为特定设备创建 任务单管理文件，实现对不同种机台设备的作业任务进行管理和及时有效的设备作业跟 踪。同时车间控制器可以对工单进行修改，维护及提交，对己完成的任务单控制器具备激 活工单状态的功能，并将激活后的文件传送回上位机管理信息系统。最后车间控制器可以 对各种下位机设备进行工作状态的监控以及向上位机管理信息系统提交控制器当前的工 作状态。课题最终达到了课题的目标和要求，基本符合企业实用的功能要求。 关键词：嵌入式系统；j m f , 装订；裁切；控制；管理 a b s t r a c t r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fe m b e d d e dp o s tp r e s s c o m t r o l l e rb a s e do nj m f m a j o r = s i g n a la n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g n a m e = w e n j i ed o u s u p e r v i s o r a s s o c i a t ep r o f h u a ng u a b s t r a c t s i g n a t u r e ： t h en a t u r eo ft h ed i g i t i z e dw o r k f l o wi sa c h i e v e dc o m p l e t e dc o n t r o lt ot h ep r o d u c ep r o c e s s a n d m a n a g e m e n tp r o c e s sb yt h et e c h n o l o g yo fd i g i t a l i z a t i o n ，c o m b i n e 晰t ht h ep r o d u c ep r o c e s s a n dm a n a g e m e n tp r o c e s sa saw h o l e i nap r o d u c es y s t e mt h e r es h o u l db eas e r i a lo fa l t e r n a t e d p r o c e s sb e t w e e ne q u i p m e n ta n dm i s t h e yn e e dab e t t e rc o m m u n i c a t i o nm e t h o dt om a k et h e p r o d u c t i o nc a p a b i l i t yh i g h e rt h a nb e f o r e j d f1 3d e f i n e dt h ej m fu s e dt oc o m m u n i c a t i o n j m f ( j o bm e s s a g i n gf o r m a t ) i sas t a n d a r do fc o m m u n i c a t e df o r m a tt h a ti sb a s e do nt h ex m l i ti s t h ek e yt e c h n o l o g yt or e a l i z e dt h ed i g i t i z e dw o r k f l o w i nt h ep r o d u c ep r o c e s su s e dj m ft 0 r e a l i z et h ec o n t r o lb e t w e e nm i sa n de q u i p m e n t 砀ea i mo ft h i sp r o j e c ti su s et h ee m b e d d e de x p l o i tt e c h n o l o g yt oc o n s t r u c t i o nap l a n t c o n t r o l l e r t h ep l a n tc o n t r o l l e rc o u l dc o m m u n i c a t ea n dc o n t r o lm i sa n de q u i p m e n t i tc o u l d m a n a g es t i t c ha n dc u te q u i p m e n t s c o u l dm o n i t o rt l l es t a t eo fd i f f e r e n te q u i p m e n t s c o u l d e 瓶c i e n t l ym a n a g ew o r kl i s to fd i f f e r e n te q u i p m e n t t h i sp r o j e c tn e e d sc o m p l e t ef i l en e t w o r k t r a n s l a t i o n , r e a l i z et h em a n a g e m e n tf u n c t i o n t h em a i nw o r ki sa sf l o w i n g ：f i r s t l y ，r e a l i z et h ef i l et r a n s l a t eb vt c pa n dt h eh u m a n i n t e r f a c eo ft h ec o n t r o l l e r s e c o n d l y ，r e a l i z et h ed e t a c hw o r kl i s ta n dd i s p a t c hi tt ot h e c o r r e s p o n d i n ge q u i p m e n t r e a l i z et h ef u n c t i o no fm a n a g et h es t a t eo ft h ed i f f e r e n te q u i p m e n t t h ep l a n tc o n t r o l l e rc r e a t eq u e u ef i l ef o rc o r r e s p o n d i n ge q u i p m e n t ，t h e nu p d a t ei tb a s e do nt h e n e e d i n go ft h en e ww o r k , r e a l i z et h ew o r kt r a c ka n dm a n a g e m e n te f j c i c i e n t l ya n dt i m e l y 豇1 i r d l y t h ep l a n tc o n t r o l l e rc o u l dm o d i f y 、v i n d i c a t ea n ds u b m i s s i o nt h ew o r kl i s t j u d g e w h e t h e rt h ew o r ki sc o m p l e t eo rn o tb a s e do nc o r r e s p o n d i n ge q u i p m e n tw o r ks t a t e ，i ft h ew o r k i so v e rt h ep l a n tc o n t r o l l e ru p d a t et h ew o r kl i s tt h e ns u b m i ti tt ot h em i s f i n a l l y ，t h ep l a n t c o n t r o l l e rc o u l dm o n i t o rt h ew o r ks t a t eo ft h ed i f f e r e n te q u i p m e n t c o u l ds u b m i ti t s e l fs t a t et o t h e m i s k e y w o r d s ：e m b e d d e ds y s t e m ；j m f ；s t i t c h ；c u t ；c o n t r o l ；m a n a g e ； i 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我 个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工 作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：凌望边年月 日 学位论文使用授权声明 本人援! 姿杰在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩， 并已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意 授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定 提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生 上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、 资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：磊选连导师签名：疆垦碴如。嘻年之月“日 ， l 绪论 1绪论 1 1 课题研究背景 目前印刷业需要开发一套全自动的工作流程，使印刷生产效率更高、灵活性更强、透 明度更大。目前印刷工作流程的瓶颈主要表现在两个方面。首先，不同制造厂商生产的机 器设备之间很难实现互联和协同工作，这是目前印刷工作流程中存在的亟待解决的“孤 岛 问题。最初的印刷作业靠手工完成，之后实现了机械化，也为后来的工业自动化铺平 了道路，全自动设备的应用使操作人员可以预先设置好每台设备操作。随着技术的发展， 生产控制人员把各种不同功能的机器设备组合起来，形成一个组合式自动化系统，所有的 操作和控制都通过一个中央控制台来实现，但是，尽管这些设备可以顾及印刷作业中各个 独立的生产环节，甚至也可以将某些生产环节连接起来，但是光靠这些设备本身是不可能 创造一个单独的系统去自动控制整个印刷作业流程从顾客下订单起，到最终成品生产 出来的全过程。 再者，印刷流程中最主要的两大系统，即用于活件计划、控制的管理信息系统与控制 生产流程的生产服务系统至今不能很好地结合在一起，各自的信息处于相对孤立的状态， 相互之间无法实现连贯、高效的实时自动信息交换。印刷业务所涉及到的所有数据，包括 计划和进度、处理结果、作业状态和作业跟踪等，都必须从印刷生产部分转到管理信息系 统，由管理信息系统对数据进行处理之后再做出进一步的指示，目前这个过程仍然是靠人 工完成的。 简而言之，目前我们可以根据活件的需要，把几台不同功能的机器组合起来构成一个 完整的生产工艺流程，但是却不能像一个整体那样协同工作。在当今数码时代，这种做法 是低效的，无法满足现代商业市场的需求。j d f 的出现使情况大为改观，它带来的不仅仅 是一种灵活性极高的综合性解决方案。不管一项印刷作业需要用到多少台( 套) 设备，也不 管该印刷作业有多么复杂，j d f 可以在印刷流程的各个独立的环节之间建立起有效的沟通 渠道，从顾客下订单之时起直到最终成品送到客户手中。 数字工作流程的本质是用数字技术来实现生产和管理过程的全面控制，使相互孤立的 生产和管理环节结合起来阻1 。在一个生产系统中设备和管理信息系统之间，需要有一系列 的交互过程。为了让生产效率更高，它们之间需要有一个良好的交互方式。在j d f 规格书中 就定义了j m f 专门用来通讯。j m f ( j o bm e s s a g i n gf o r m a t ) 是一种基于x m l 的通讯格式标 准，是未来实现数字化印刷流程的关键技术之一。 j m f 在结构上和j d f 相似，也是一种基于x m l 的通讯格式标准脚。j m f 能够将印刷程序中 最重要的两个组成部分，管理信息系统和实际印刷生产连接起来，它在收集j d f 作业处理 进程信息的基础上，可以向管理信息系统报告正在执行生产过程的设备能力和状态，或者 西安理工大学硕j 二学位论文 报告设备已准备就绪，等待作业。而且还可以利用j m f 发消息的方式来实现作业跟踪，实现 对现场作业的远程监控和控制。 1 2 课题的研究目的和主要任务 本课题主要研究作业通讯格式j m f 的应用，实现作业跟踪和对现场作业的远程监控、 控制及向管理信息系统报告控制台当前状态等功能。使相互独立的生产和管理环节结合起 来。j m f 中定义了消息成员q u e r y ，s i g n a l ，c o m m a n d ，r e s p o n s e ，本课题通过对这些消息成 员的使用实现控制器在管理信息系统与机台设备之间的通讯及控制功能，即从任务单申 请，任务单拆解，下发至对应机台，到机台状态的回复，从而实现了从管理信息系统到机 台的连贯操作。 本课题研究的装订裁切控制中心需要实现的功能是： ( 1 ) 基于t c p 协议的网络文件传输，作为控制器与管理信息系统以及控制器与机台之间 文件传输的基础，采用基础协议t c p 实现。 ( 2 ) 接收管理信息系统下发的工单，并依据工作流程进行工单的分解以及下发到对应机 厶 口o ( 3 ) 为不同种机台生成队列管理文件，实现高效的工单管理。 ( 4 ) 更新资源和修改工单，可以根据机台状态维护工单并提交修改后的工单给管理信息 系统。 ( 5 ) 监控各个机组的设备状态，同时可以向管理信息系统提交控制器的工作状态。 ( 6 ) 提供整个系统的人机界面和控制菜单。 ( 7 ) 对队列机制进行了初步的研究和功能实现 2 2 系统严台设计与实现 2 系统平台设计与实现 2 1 装订裁切控制中心系统硬件组成 随着计算机技术和控制技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广泛。嵌入式系统是以 应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统【4 】。 本课题研究的装订裁切控制中心需要应用到实际的印刷生产过程中，为适应工厂的生 产环境，考虑到产品的使用寿命，控制中心必须具备轻量级，耐磨损，易操作等特点，同 时其软、硬件的设计必须严格按照用户的需要，并且满足成本低、响应速度快的特点。因 此本课题研究的装订裁切控制中心最终采用嵌入式a r m 处理器，不仅满足轻量级的需要， 也满足了成本低及响应速度快的要求。 本课题使用s b c 2 4 1 0 开发板和7 寸带触摸的l c d 进行装订裁切控制中心的开发。 s b c 2 4 1 0 开发板采用$ 3 c 2 4 1 0 处理器，它采用a r m 9 2 0 t 内核和0 1 3 u m 的c m o s 工艺，通过 集成全面的、通用的片上外设，大大减少了系统电路中除处理器以外的器件配置，最小化 系统的成本。其主频速度2 6 6 m h z ，并提供多种接口，可满足不同的开发需求。 2 2 嵌入式0 s 系统功能与选型 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功 能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、 外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设 备的控制、监视或管理等功能。目前市场上有几种比较主流的嵌入式操作系统，现对其进 行比较： ( 1 ) v x w o r k s v x w o r k s 操作系统是美国w i n d r i v e r 公司于1 9 8 3 年设计开发的一种嵌入式实时操作系 统( r t o s ) ，具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中 断处理；完整的t c p i p 网络协议等。然而其操作系统本身以及开发环境都是专有的，一般 不提供源代码，同时支持的硬件数量有限。 ( 2 ) w i n d o w sc e w i n d o w sc e 与w i n d o w s 系列有较好的兼容性，其中w i n c e 3 o 是一种针对小容量、移动 式、智能化、3 2 位、了解设备的模块化实时嵌入式操作系统。从技术角度上讲，w i n d o w sc e 作为嵌入式操作系统有很多的缺陷：没有开放源代码，使应用开发人员很难实现产品的定 制；在效率、功耗方面的表现并不出色，而且和w i n d o w s - - 样占用过大的系统内存，运用 程序庞大。 西安理工入学硕：l ：学位论文 ( 3 ) 嵌入式l i n u x 其最大的特点是源代码公开并且遵循g p l 协议。由于其源代码公开，可以任意修改， 以满足自己的应用，并且查错也很容易。有大量的应用软件可用，其中大部分都遵从g p l ， 并且是开放源代码和免费的，可以稍加修改后应用于用户自己的系统。l i n u x 本身具备的 一个很大优点就是稳定，内核精悍，运行所需资源少，十分适合嵌入式应用。 ( 4 ) uc o s - - i i uc o s i i 是著名的源代码公开的实时内核，是专为嵌入式应用设计的，可用于8 位， 1 6 位和3 2 位单片机或数字信号处理器( d s p ) 。由于| lc o s i i 仅是一个实时内核，这就意 味着它不像其他实时操作系统那样提供给用户的只是一些a p i 函数接口，还有很多工作需 要用户自己去完成。7 1 。 通过对以上几种嵌入式操作系统得比较，最终决定本课题采用嵌入式l i n u x 作为装订 裁切控制中心操作系统，其内核版本为1 i n u x 2 6 1 8 。在l i n u x2 6 中，引入了很多非常有 利于嵌入式应用的功能。这些新功能包括实时性能的增强、更方便的移植性、对大容量内 存的支持、支持微控制器和i o 系统的改进等。这些新功能的增加为课题的研究与开发提 供了坚实的基础。 2 3 嵌入式l i n u x 系统的x m l 解析工具的选型 ( 1 ) l i b x m l 2 库介绍 上位机m i s 对各控制中心及机台的控制都是基于x m l 标准的，所以在嵌入式平台上选 择一款适合的x m l 解析器就显得非常重要。在嵌入式平台上使用较为广泛的解析工具有 l i b x m l 2 以及t i n g x m l 两种工具。其中l i b x m l 2 应用范围更加广泛，其解析功能较t i n g x m l 强大，同时l i b x m l 2 的开发者对它的维护也很好。因此选择l i b x n l 2 作为控制中心解析 x m l 文档的工具。 l i b x m l 2 是一个c 语言版的x m l 解析器，本来是为g n o m e 项目开发的工具，是一个基 于m i tl i c e n s e 的免费开源软件。它除了支持c 语言版以外，还支持c + + 、p h p 、p a s c a l 、 r u b y 、t c l 等语言的绑定，能在w i n d o w s 、l i n u x 、s o l a r i s 、m a c o s x 等平台上运行。功能 还是相当强大的。 主要的优点有： a 安装、使用比较简单，容易入门； b 支持的编码格式较多，通过使用一个很简单的编码转换函数，能很好的解决中文 问题； c 支持x p a t h 解析； d 支持w e l l - f o r m e d 和v a l i d 验证，具体而言支持d t d 验证，s c h e m a 验证功能正在 完善中( 目前多数解析器都还不完全支持s h e m a 验证功能) ； 4 2 系统乎台设计与实现 e 支持目前通用的d o m 、s a x 方式解析等等。 不足之处也是有的，指针太多，使用不当时就会出现错误，在l i n u x 系统中表现为常 见的段错误，同样管理不当易造成内存泄漏阳吲。 ( 2 ) l i b x m l 2 库安装 a 下载l i b x m l 2 源码包( 1i b x m l 2 - 2 5 6 ，t a r b z 2 ) b 解压缩源码包 t t t a rx v z fli b x m l 2 2 5 6 t a r b z 2 c # c d 1 i b x m l ( 进入解压缩后的文件夹中) # c o n f i g u r e p r e f i x = b o o t x m l 一h o s t = a r m 一1 i n u x d i s a b l e s h a r e d e n a b l e s t a t i c # m a k e # m a k ei n s t a l l d 为解析器添加路径 e x p o r tp a t h = b o o t x m l b i n ：$ p a t h 至此l i b x m l 2 已经在嵌入式li n u x 操作系统上安装成功。 2 4 嵌入式平台人机界面选型 本课题所研究的装订裁切控制中心主要面向国内各印刷厂，对中文字体显示和成本的 要求比较高。 目前市场上比较流行的嵌入式平台界面的开发工具有m i n i g u i 和q t 两种主流产品。 其中q t 采用u n i c o d e 编码方式，如果遇到一些编码都需要转成u n i c o d e ，而且采用u n i c o d e 编码本身就降低了效率，而m i n i g u i 独特的字符集支持功能可以更好的支持中文字符。从 资源消耗方面，q t 的资源消耗大于m i n i g u i ，而且速度比不上m i n i g u i 。另外q t 环境较 难搭建，而且可以参考学习的资料非常少，所以本课题选择m i n i g u i 进行装订裁切控制中 心人机交互界面的开发。 m i n i g u i 是一种面向嵌入式系统或者实时系统的图形用户界面支持系统。它主要运行 于l i n u x 平台，实际可以运行在任何一种具有p o s i x 兼容系统上。m i n i g u i 能够在各个不 同平台上提供最大程度的接口兼容性，因此运行m i n i g u i 的程序也能够方便的移植到其他 不同的平台之上，可运行于a r m 、s t r o n g a r m 、m i p s 等各种主流嵌入式硬件平台之上。 m i n i g u i 已经被广泛应用于许多项目和产品中，其中包括数控系统、手持信息终端产品、 金融终端、k t v 点播系统，p o s 机等等u 训。 本课题使用m i n i g u i 1 3 3 的版本。首先，要在宿主机上建立m i n i g u i 的开发环境。 它的安装分为两部分一个是用于编译程序的库文件另一个是运行程序需要的资源文件。 首先，安装m i n i g o i 的库文件： 5 两安理工大学硕一仁学位论文 ( 1 ) 解压：# t a rv x z fl i b x m l m i n i g u i 一1 3 3 t a r g z ( 2 ) 配置：# m a k em e n u c o n f i g ( 3 ) 编译：# m a k e ( 4 ) 安装：# m a k ei n s t a l l 其次，安装m i n i g u i 的资源文件： ( 1 ) 解压：# t a rx v z fm i n i g u i r e s 一1 0 t a r g z ( 2 ) 安装：# m a k ei n s t a l l 最后进行m i n i g u l 的配置。首先修改触摸屏驱动引擎文件2 4 1 0 c 文件，将触摸屏的 大小及触摸坐标与本课题的显示屏的大小和坐标匹配起来，为触摸屏的正常工作做准备工 作。本课题中触摸屏与显示屏的坐标匹配公式为： 木y = 2 0 0 4 8 * m o u s y 7 2 15 ：l c x = 3 8 7 8 6 术m o u s x 5 4 3 触摸屏驱动引擎文件修改完后需要重新编译m i n i g u i 库文件并重新下载新生成的库 文件到目标板中，这一步非常关键，若忽略了这一步，目标板上的m i n i g u l 文件仍旧是未 改动之前的。然后修改用户目录下的m i n i g u i c f g 文件、u s r 1 0 c a l e t c m i n i g u i c f g 、 e t c m i n i g u l c f g 文件，这个文件里包含了m i n i g u i 初始化时必读的配置文件，其中包 含系统使用的图形引擎、输入引擎、鼠标、屏幕设备的指定和参数设置以及字体库等信息。 修改完成后将文件放到目标板的e t c 目录下。 至此m i n i g u l 己成功安装至且标板并可以正确运行了。 2 5 课题开发环境的建立 基于嵌入式l i n u x 操作系统得嵌入式开发环境一般使用由目标系统硬件和宿主机p c 机构成。目标系统硬件用于运用嵌入式l i n u x 操作系统和应用软件。宿主机则用来交叉编 译嵌入式l i n u x 操作系统内核和应用程序。宿主机和目标系统硬件之间一般通过串口或以 太网接口建立连接关系，进行内核映像和用户程序下载。 先简单介绍下本课题使用宿主机的环境。c p u 采用c y 2 。9 3 g ( x 8 6 6 4 架构) ，内存 1 g ，硬盘1 6 0 g ，高性能的宿主机配置可以节省内核代码编译的时间。主机使用u b u n t e l i n u x 操作系统，网络i p 为2 0 2 2 0 0 1 2 5 1 6 8 。下面介绍如何在宿主机上安装针对l i n u x 开发的软件环境。 2 5 1 交叉编译环境 交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。这里的平台包含体 系结构和操作系统。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也 6 2 系统甲台设计与实现 可以在不同的体系结构上运行。就本系统所涉及到的目标硬件处理器$ 3 c 2 4 1 0 而言，之 所以使用交叉编译是因为在现在所有的硬件平台上无法安装我们所需的编译器，只好在基 于x 8 6 体系结构的宿主机上交叉编译出基于a r m 体系结构的目标上的代码。 目前可以支持a r m 架构的编译器很多，像w i n d o w s 平台上的a d s 、a d t l 0 0 0 、 c y g w i n ，l i n u x 平台的g c c 等。由于我们的宿主机采用l i n u x 操作系统，因此选用g c c 编译器。而g c c 编译器目前有2 个版本，一个是a r m - e l f - g c c ，另一个是a r m 1 i n u x g e e 。 在支持m m u 的处理器上采用后者。本课题宿主机采用1 i n u x 2 6 版本，带有m m u ，所以 这里采用a r m - 1i n u x - g c c 1 3 1 。 在宿主机上安装工具链，只需在相应目录下，执行下面的操作： # s h a r m li n u x g c c 一2 9 5 3 t z 执行该文件后，在u s r 1 0 c a l a 瑚2 9 5 3 b i n 路径下会安装g c c ，g + + ，b i n u t i l s ， g e n r o m f s ，f l t h r 等各种实用工具。安装完成后可以在宿主机终端输入a r m - l i n u x - g c c 来 测试是否成功安装，若能看到下面的输出： a r m l i n u x g c c ：n oi n p u tf i l e s 则表示交叉编译环境已在宿主机里建立成功。 2 5 2 配置f t p 服务器和m inic o m 为方便程序的下载与调试，宿主机需要安装配置一个f t p 服务器和串口终端程序 m i n i c o m 。这样目标系统就可以采用f t p 协议从宿主机高速下载各种程序。 f t p ( f il et r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 是简单文件传输协议，支持从网络下载操作系统内 核或者用户应用程序。实现非常简单，使用u d p 协议和比较简单的状态机即可，只要实现 网络设备发送和接收网络数据包，就可以实现f t p 下载文件h 4 1 。 首先在宿主机的系统根目录下面建立新目录f t p ，用来保存需要下载的映像文件，同 时它也就被指定为f t p 服务器的根目录。安装完成后修改f t p 服务器的配置文件，创建一 个自己的用户以便于下载传输工作。最后启动f t p 服务器： # u s r 1 0 c a l s b i n v s f t p d & 这样f t p 服务器将会在后台运行。 m i n i c o m 是l i n u x 下的一个串口终端程序，它类似于w i n d o w s 下的超级终端，可以利 用它来和目标板进行通讯。在初次完成目标系统硬件和宿主机的串口线物理连接后，需要 通过下面的命令初始化m i n i c o m 的配置参数。 # m i n i c o m s 在得到的画面上将光标移到“s e r i a lp o r ts e t u p 并且回车，输入“e 来改变通讯参 数，然后分别输入“f “q 来选择1 1 5 2 0 0 的波特率和8 n 1 然后回车，返回上一级菜单。 在此画面输入“f 将硬件控制设置为否。然后输入“a 将s e r i a ld e v i c e 改为d e v t t y s o 。 7 西安理丁人学硕士学位论文 以后只要在终端数入m i n i c o m 后，就可以按上述设置的参数进行连接，而不用每次都进行 设置。 8 3j m f 技术研究 3j m f 技术研究 目前印刷流程中最主要的两大系统，即用于活件计划、控制的管理信息系统与控制生 产流程的生产服务系统至今不能很好地结合在一起，各自的信息处于相对孤立的状态，相 互之间无法实现连贯、高效的实时自动信息交换。印刷业务所涉及到的所有数据，都必须 从印刷生产部分转到管理信息系统，由管理信息系统对数据进行处理之后再做出进一步的 指示。针对目前印刷流程中存在的问题，本课题研究设计了装订裁切控制中心。控制中心 将管理信息系统与生产服务系统连接起来，将管理信息系统对生产服务系统的具体操作转 化为控制中心对生产服务器系统的控制，减轻管理信息系统的工作，提高任务单的管理效 率。 生产服务系统与管理信息系统之问的工作流系统就是一系列的沟通过程，为使工作高 效运行，它们之间需要一个良好的交互方式，发消息就是一种简单而有效的动态交互的方 式，j d f 中定义了j m f 专门用来通讯。 j m f ( j o bm e s s a g i n gf o r m a t ) 是一种基于x m l 的通讯格式标准，是未来实现数字化印 昂4 流程的关键技术之一。j m f 在结构上和j d f 相似，也是一种基于x m l 的通讯格式标准，它 在收集j d f 作业处理进程信息的基础上，可以向管理信息系统报告正在执行生产过程的设 备能力和状态，或者报告设备已准备就绪，等待作业。同时还可以利用j m f 发消息的方式来 实现作业跟踪，实现对现场作业的远程监控和控制n 4 。 3 1x m l 技术 埘f 是一种基于潮l 编码的通讯格式标准，它与j d f 同时定义，两者组成j d f 的整体。 x m l 是国际环球网组织w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i 2 u m ) 制定的网上数据交换的语 言n 7 】。由于x m l 是元语言，使用者可利用它来定义各种标记以描述文档中的任何数据元素， 而对定义标记的数量没有限制。此外，x m l 最大的特点就是能够验证文件的结构，使文件 的结构内容和格式完全脱开。例如，x m l 的三要素之一s c h e m a 就规定了x m l 文件的逻辑 结构，定义x m l 文件中的元素，元素的属性以及元素和元素属性之间的关系，它可以帮助 x m l 的分析程序检验x m l 文件标记的合法性。 j d f 与j m f 文件是相互独立的文件，j m f 文件为了和j d f 文件区分，j m f 文件使用j m f 作为它的根元素名。例如下面是一个简单的j m f ： 9 西安理t 大学硕i ：学位论文 d e v i c ed e v i c e l d = “r i p l b d e v i c ed e v i c e l d = 6r i p 2 “b “r e s p o n s e 表示回复q u e r y c o m a n d 命令，其中“t y p e 中的内容标志此次回复内 容为表示关于设备状态信息的，“d e v i c e l i s t ”中可以顺序罗列各个设备的状态，每个机 台以“d e v i c e l n f o 分界。 3 2j m f 消息家族 在j d f 工作流程中的通讯可以分为五种情况，对应着j m f 中的五个高级元素：一个消 息中包含一个或多个家族元素，它们是q u e r y 、c o m m a n d 、r e s p o n s e 、a c k n o w l e d g e 和 s i g n a l 。 q u e r y ( 请求) ：通过q u e r y 命令，获取机台设备当前的状态以及通知管理信息系统当前 请求的类型，包括k n o w n d e v i c e ( 设备状态) 以及r e s o u c e ( 请求资源) 。当发送一个q u e r y 请求时就会有一个回应信号r e s p o n s e 。一旦q u e r y 发送，必定有r e s p o n s e 回复，如果q u e r y 包括s u b s c r i p t i o n ，将不断发送s i g n a l 给设定好的u r l 处，直到收到包含 s t o p p e r s i s t e n t c h a n n e l 消息的c o m m a n d 命令。 c o m m a n d ( 命令) ：传送给机台设备或管理信息系统的指令，如下发工单，重新开始作 业或改变队列中作业的优先权。c o m m a n d 在语法上和q u e r y 是一致的，但是它主要运用于 过程消息，同时它还可以对一个设备的状态进行改变。 r e s p o n s e ( 响应) ：控制器对请求或命令的直接回答。r e s p o n s e 用于对q u e r y 、c o m m a n d 的回复，大部分情况下是直接回复。 a c k n o w l e d g e ( 确认) ：类似于r e s p o n s e 的一种单向的，延后的应答，用来确认已经执 行。当c o m m a n d 命令在一段时间的延迟后才执行时，用a c k n o w l e d g e 报告c o m m a n d 的发送者 这个延迟的消息。同时，只有在c o m m a n d 在最初时设置a c k n o w 1 e d g e u r l 属性时才可使用 a c k n o w le d g e 命令。 1 0 3j m f 技术研究 s i g n a l ( 信号) ：传送给一系列控制器的单向状态改变信号，比如过程开始或完成。 它是双向消息，被用来自动报告设备或任务单状态的改变“8 删。 3 3j m f 通讯消息方式 一个支持j d f 的控制器可以有选择地支持j m f 其中一个或多个通讯级别。 n o m e s s a g e ：没有任何信息。控制器可以支持没有消息级别，在这一层级，j d f 为每个 过程节点设置a u d i t 将每个过程的结果记录下来。 n o t i f i c a t i o n ：大多数的控制器可以选择性的支持一些消息级别，n o t i f i c a t i o n 是一 种比较基础的消息级别，设备支持此消息通讯级别，可以通过发送s i g n a l ( 信号) 的方式单 一方向对控制器通报信息。n o t i f i c a t i o n 通知控制器设备何时开始工作以及何时完成工 作。 q u e r ys u p p o r t ：支持双方向的通报信息，可以查询另一设备的状态。 c o m m a n ds u p p o r t ：这一层级为控制器增加了过程控制的功能，可以对设备下达指令的 功能。控制器可以接收命令，例如中断当前的作业、重新开始作业或者改变队列中作业的 优先权。 s u b m i s s i o ns u p p o r t ：最后，设备控制器可以接收通过h t t p 传来的j d f 工单，也支持 m i m e ( m u l t i p u r p o s ei n t e r n e t m a ile x t e n 2 s i o n s ) 文件。 所有的消息级别都包括其所有向下的消息级别心心引。 本课题中通过使用j m f 消息家族中的q u e r y ，c o m m a n d ，r e s p o n s e ，s i g n a l 命令实现 了j m f 通讯级别中的c o m m a n ds u p p o r t 层级。不仅实现了装订裁切控制中心对设备下达指 令及实施监控的功能，也实现了上位机管理信息系统对控制中心的控制及实时监控，实现 了作业的二级拆分、高效管理的功能。控制中心作为印后控制器的一部分分担了上位机管 理信息系统的工作，不仅实现有针对性的工作又实现了作业的高效管理。 3 4j d f 与j m f 工作流交互 下图3 - i 表示在印刷生产的各环节之间的交互以及等级的划分，其中单向箭头表示两 者之间的通讯是单向的，而双向箭头表示两者之间的通讯是双向的，有请求就有回复2 4 - 2 5 。 两安理工人学硕i ：学位论文 图3 1y d f 与j m f 工作流交互 f 逸3 - 1j d fa n dj m f w o r k f l o wi n t e r a c t i o n s 上图说明了在生产中管理信息系统、各环节控制器以及机台设备之间的关系。 其中管理信息系统是整个生产环节的核心部分，这部分负责整个生产的进度、用料、 尺寸、数据等，实时监控各环节的工作情况，是生产环节的领导指挥部分，它可以将活件 的生产流程划分为单一的、互相独立的模块，并为每个模块分配一个控制器，让这个控制 器专门负责这个生产环节的工作，同时赋予这个控制器相似于m i s 的功能及职责，所不同 的仅仅是负责的范围的大小，管理信息系统负责管理整个活件的生产流程，而控制器负责 整个流程中的某一个部分。当然m i s 也可以直接控制各个机台设备的工作情况，根据活件 要求的不同直接向机台设备发送生产命令以及管理设备的工作状态。 由图3 - 1 可以得到，一个生产流程中可以有多个控制器存在，有效地划分、安排控制 器可以有效地减轻m i s 的工作负担，将反复、简单的工作进行有效的二级分配，可以提高 印刷生产流程的有效性及高效性。相比较对机台设备进行直接管理的情况可以用于小型印 刷厂，较少的设备以及简单的生产流程m i s 就可以轻松应对了。 本课题依据j d f l 3 中的定义而设计的装订裁切控制中心就是图3 1 的控制器部分， 其上是印后m i s ，其下控制管理的是装订、裁切两种机组设各。在生产流程中印后m i s 将 装订、裁切部分的工作交给装订裁切控制中心负责，它是印后m i s 的二级管理部分，负责 某个活件的装订、裁切生产环节。在本课题设计中除对装订、裁切设备状态的管理里中使 1 2 3j m f 技术研究 用单向通讯方式，其他的生产控制命令均使用双向通讯方式。 4 装订裁切控制中心通讯功能实现 4 装订裁切控制中心通讯功能实现 裁切装订控制中心连接上位机管理信息系统以及下位机l i n u x 系统，作为两个不同工 作部门的连接部分，不仅实现了二者之间的沟通，也实现了针对不同下位机的实时