[发明专利]一种基于ARM的Linux采煤机管理主机系统

权利要求书

1.一种基于ARM的Linux电磁调速采煤机管理主机系统，其特征在于，该系统包括硬件电路、基于ARM的Linux操作系统；

所述硬件电路包括MCU模块、电源电路、各种通讯接口；所述基于ARM的Linux操作系统的系统软件包括Linux操作系统的移植、系统应用程序设计编写。

2.根据权利要求1所述的基于ARM的Linux操作系统的电磁调速采煤机管理主机系统，其特征在于：

(1)所述硬件电路的MCU模块是AT91SAM9G25芯片，它是基于ARM926EJ-S内核，嵌入式微处理器单元，运行频率为400MHz。AT91SAM9G25是多层总线矩阵和高数据带宽架构设计。具有2x8个DMA通道，以及专用的通信和接口外设的DMA，确保不间断的数据传输；芯片内部集成了许多外围设备接口，，支持USB主机，10/100以太网MAC，两个HSSD卡/SDIO/MMC接口，USART接口(SPI)等。

(2)所述存储器为MiniSD卡，具有掉电保存数据的能力，体积小巧，存储空间大；

(3)所述通讯接口包括RS232通讯接口、以太网接口和USB接口：所述RS232通讯接口有三个，其中第一个RS232接口支持Modbus协议，以便于管理主机和本地显示屏进行通信，管理主机作为Modbus主站，本地显示屏作为Modbus从站；第二个RS232同样支持Modbus协议，以便于管理主机和上位机进行通信，管理主机作为Modbus从站，上位机监控软件作为Modbus主站；第三个RS232接口用于输出Linux系统的调试信息；所述以太网接口用于远程组态；所述USB接口可以接USB摄像头、USB键盘、USB鼠标、优盘等常见的USB外设。

3.根据权利要求1所述的基于ARM的Linux操作系统的电磁调速采煤机管理主机系统，其特征在于：

所述基于ARM的Linux操作系统的移植的流程如下：

(1)根据目标的功能需求，分析嵌入式操作系统Linux应具备的基本功能和预留的扩展功能，然后进行硬件选型，选取合适的硬件资源，如ARM处理器类型、存储器容量等；

(2)构建交叉编译环境，包括安装交叉编译工具、交叉调试工具等；选择一台PC机作为宿主机，采用WINDOWS和Linux双系统，即在WINDOWS下安装虚拟机VMware，然后在虚拟机中安装Fedora9.0操作系统，配置相应的服务，并建立、安装交叉编译工具，使宿主机的程序经过交叉编译后所形成的目标代码可以运行在目标版上；具体的交叉环境构建可分为Fedora9.0的安装配置和gcc编译器的安装两部分；

(3)引导加载程序Bootloader的移植，Bootloader的作用是初始化目标版的硬件设备、建立内存空间映射图，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统，本系统采用的Bootloader为U-boot；

(4)Linux操作系统内核的移植：首先解压内核源代码，本发明使用的内核kernel版本为Linux2.6.32.2，选用图形界面的配置工具，然后使用linux命令清理内核文件，再对makefile文件进行一定的修改，并对配置文件进行相应的配置，去除不需要的LED、触摸屏、鼠标和键盘、摄像头、音频、蜂鸣器、A/D转换驱动等的配置，保留优盘、网卡驱动、SD卡驱动、看门狗等配置，完成后，输入命令#makezImage编译内核，编译工作结束后，linux内核映象文件已经在arch/arm/boot目录下生成了：zImage，然后通过USB或SD卡将其下载到开发板即可。

(5)根文件系统的移植：针对硬件资源上选取的是NANDFLASH，我们选择yaffs2文件系统作为根文件系统，本文以缺省的rootfs_qtopia_qt4.img文件系统映像为例来制作yaffs2文件系统映像。在虚拟机中解压yaffs2的源代码，，接下来在交叉编译环境里编译生成镜像文件，将镜像文件下载到开发板，最后给目标板重新上电完成根文件系统的移植；

(6)驱动程序的开发：配置过程为根据硬件平台的配置，匹配使用相应的稳定的驱动包，利用交叉编译环境，将其解压到Linux系统中，进行相关的命令操作从而完成驱动程序的移植，包括串口驱动，USB驱动，以太网驱动，SD卡驱动；至此，Linux操作系统的移植过程完成。

4.根据权利要求1所述的基于ARM的Linux操作系统的电磁调速采煤机管理主机系统，其特征在于：应用到的高级算法为Modbus转发程序；

所述的Modbus转发程序：当串口一作为Modbus主站，本地显示屏作为Modbus从站，主站可以读取并改写从站的程序，即Linux管理主机可以读取并改写显示屏的数据；当串口二作为Modbus从站，上位机组态软件作为Modbus主站，上位机组态软件可以读取和改写Linux管理主机的数据；串口一和串口二公用同一组数据寄存器，这样就构成了一组数据链通道，即显示屏—Linux管理主机—上位机组态软件；

Modbus转发程序的执行流程如下：先在XP系统的KEIL编译软件中编写程序，然后通过串口三(Linux主机调试口)，利用rz-sz传输软件将编写好的modbus程序传输至Linux管理主机的etc目录下的fstab目录，这时程序还不能运行，通过执行指令chmod777modbus，将程序权限改为最高。然后输入指令./modbus，使程序在Linux系统中运行。