基于嵌入式 Linux內核驅動的電氣控制系統

朱爾立

摘要：電氣控制系統的優化設計程度決定著電網運行的可靠性程度，如何在物聯網環境下優化電氣控制系統設計以提高電網運行質量是學者們關注的重點課題。本文探討了Linux操作系統，以及Linux操作系統的內核移植，分析了基于嵌入式Linux內核驅動下電氣控制系統的可行性，研究了電氣控制系統設計。

關鍵詞：嵌入式Linux；電氣控制系統；應用設計

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）07-0007-01

第三次科技后，互聯網等現代技術迅猛發展，電氣自動化系統也在逐漸完善，而Linux憑借其穩定的內核、健全的網絡通訊以及成熟的文件管理模式等特點，成為當下應用最為廣泛的新型軟件，在一些智能手機上，也都能實現它的功能[1]。本文對基于嵌入式 Linux 內核驅動的電氣控制系統進行設計，實現了水聲智能傳感電機的電氣控制，這在一定程度上會電氣自動化控制系統的水平與質量能得到進一步提升。

1 Linux操作系統

Linux有著獨立的內核結構，這在一定程度上增加了技術人員對其開發和移植的難度。如果我們要把Linux的內核移植到新的平臺上時，就要對Linux內核的理論進行深入研究，充分掌握Linux內部結構構造，同時區分開系統中各個不相關結構，這樣才能保證Linux內核的精準移植。據了解，Linux起源于90年代，發展至今已經成為一項堪稱完美的操作系統之一，不僅在傳統行業發展中占有重要地位，而且在部分新興領域中也站穩了腳跟。我國硬件產品的更新速度較快，種類也紛繁復雜，為了使Linux能夠適應當下產品模式，不斷增大Linux的拓展范圍，相關技術人員應對Linux內核代碼進行多次調試，必要情況下，需進行二次多次移植。目前，Linux在自己的pc上設計了一個操作系統，擁有了一個屬于自己程序[2]。

2 Linux操作系統的內核移植

Linux的出現標志著我國計算機發展邁向了一個新的高度。Linux主要以實用為主，這也是其最初的設計理念，所以對它的整體開發往往需要結合整個系統效率，必要時還會犧牲一些內置來提升整個移植效率。Linux由于自身系統的特殊性，在進行內核移植時也會具有一定的難度，具體表現為：作為一種新型非常先進的操作系統，Linux沒有采用常規的微內核結構，其內核結構是單體形成的。單內核與各個部分緊密相連，而目前國內核系統的發展存在一定的短板，導致系統的通信狀況不是很高，通信效率的降低將直接影響著操作系統的整體性能，在修改操作系統過程中往往容易出現牽一發而動全身的局面，這大大增加了移植難度。由于Linux最初的設計是以實用性以及高效率為主要目標，所以我們一定要對其內核進行一定的優化[3]。

3 基于嵌入式Linux內核驅動下電氣控制系統的可行性分析

物聯網在電氣自動化的帶領下得到了顯著的應用與發展，實現了對電器自動設備的自動性和平衡度的提升，這在一定程度上能保證電氣自動化設備的功率輸出以及系統運轉能夠穩定運行。在物聯網時代的引領下，可以將電氣自動化中的原始數據通過物聯網進行收集和分析，對電氣自動化的調度也能很好的應用到其中來。物聯網作為當下先進技術的發展趨勢，通過對計算方法的控制和改良，使傳統方法得到改進，如PID神經網絡算法、自適應內環控制算法、粒子群進化算法等。由于電氣控制自身的干擾因素較大，硬件的信號很容易因此失真。為了使其問題能有效的解決，在當今的物聯網時代可以通過對Linux內核驅動，為水聲的智能傳感電機運轉提供強有力的保障[4]。

4 電氣控制系統設計

4.1 系統的總體結構

本文對基于嵌入式Linux內核驅動下電氣控制系統可行性分析，提出了與之相符合的算法，結合算法的內容，制定出一套完備的電器系統控制方案，并根據方案進行實際操作。在設計時，應從系統硬件部分以及平臺設計兩方面入手。

（1）系統硬件方面。在物聯網的幫助下，我們可以對Linux采用一種特殊的嵌入式內核驅動，在此基礎上，還可以實現對電氣控制平臺的建立，以及水聲智能傳感器的硬件設計，在此期間，也不能忽略對A/D采樣電路以及信號濾波電路的設計，加強加載電路、時鐘控制電路、按扣電路的設計，使硬件系統更加完備化。（2）平臺設計方面。平臺在內容設計方面需要注意幾點內容：一是水聲智能傳感電機控制平臺需要特定的功率，采樣率應在不低于13MHz以上；二是雙向電平轉換的功能需要通過單通道進行實現，二線制是最能適應電路連接的方式，只有這樣才能很好的保障結構能擁有尋址功能以及電氣控制系統的抗干擾能力。

4.2 系統主模塊

系統總體硬件構架是搭建系統模塊設計的基礎，只有將二者有機結合才能完成主要的模塊設計。總的來說，硬件終端控制芯片可以實現系統在線中斷功能，并進行IN7rO，INT3中斷輸出。

4.3 電氣控制的仿真性能

在檢測系統控制性能過程中，必須使用與之相匹配的軟件進行系統結構功能的模擬。模擬檢測平臺需要通過專門的設計進行，系統接口的鏈接可以通過軟件平臺自身的MeHSP以及MCP2510利用Linux的控制系統完成接口鏈接，實現對傳感器點機的控制功能。數據的在線采集以及分析整理系統的功能作用，需要通過物聯網來實現的，通過平臺的信號傳輸，要想實現遠程控制功能，需要采用Server/CHent協議，新增添的API功能，可以對物聯網的插件進行設計，使用戶信息可以很好的保存下來，隨時隨地的查看水聲智能傳感器電機控制的檢測和模擬結果。

5 結語

本文在物聯網的背景下，通過對嵌入式Linux內核驅動電氣系統的控制，實現了將硬件系統與軟件系統完整的結合在一起。水聲智能傳感器系統通過電磁耦合器的方式得到更加完備的設計，通過精確的算法，使電器系統的硬件設計與軟件開發能夠穩定的運行。

參考文獻

[1]李強，陳丁當，舒勤軍，等.一種基于幅度譜偏度的語音激活檢測算法[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2015，（6）：728-734.

[2]趙歡，王綱金，趙麗霞.一種新的對數能量譜熵語音端點檢測方法[J].湖南大學學報（自科版），2010，（7）：72-77.

[3]王民，孫廣，沈利榮，等.基于對數能量倒譜特征的端點檢測算法[J].計算機工程與應用，2014，（16）：198-201.

[4]葉偉惠.基于嵌入式Linux內核驅動的電氣控制系統[J].電聲技術，2016，（9）：30-33.