[发明专利]一种基于ARM的Linux采煤机管理主机系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁调速采煤机电控系统管理主机操作系统的技术领域，尤其是基于ARM的Linux操作系统。

背景技术

目前国内现有的采煤机的电控系统多是以PLC、工控机为主导核心，其缺点是智能化程度低、算法单一、电控箱体积大、在硬件和软件上浪费了一定的资源，随着对稳定性、控制精度以及控制系统智能化要求的提高，在控制系统中搭载操作系统可以有效地满足市场需求。

国外研发的嵌入式操作系统主要有WindRiver、Microsoft、QNX、Nuclear、VxWorks、PalmOS、Linux以及我们熟知的IOS、Android、Symbian等。国内研发比较成熟的操作系统有中科院研制的Hopen、科银公司的DeltaSystem、开源社区推出的rt-thread、红旗公司的Linux等操作系统。结合开发需求，相对于其他类型的操作系统，Linux具有自身的优势：系统稳定高效，源码开放，资源丰富，支持多种硬件平台，可灵活配置、剪裁系统内核，占用空间小。

采煤机市场现有的搭载WinCE操作系统的工控机为控制核心的电控系统，具有我们熟知的类似于XP的桌面系统，硬件技术成熟，扩展资源丰富，处理能力强，数据存储空间大，可以实现复杂的算法，相应的缺点是浪费硬件资源，占用内存空间大，同时系统开发成本高，不利于自主开发所需的程序。结合上述Linux操作系统的优势，本设计将嵌入式Linux系统应用于采煤机电控系统中，取代以PLC、单片机、工控机为核心的控制方式，系统结构紧凑，功耗低，具有强大的本地和远程通讯扩展能力,可与多种智能工业设备连接,占用资源少，有利于系统的更新迭代，拓展系统应用范围。便于用户根据自身需求进行开发，功能丰富且运行更加稳定。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于ARM的Linux操作系统应用在电磁调速采煤机电控系统管理主机中。

本发明包括硬件电路、基于ARM的嵌入式Linux操作系统。

所述硬件电路以AT91SAM9G25为核心，包括电源电路、RS232串口电路、SD卡接口电路、以太网接口电路、USB接口电路。

所述AT91SAM9G25为系统控制核心MCU，根据实际工矿需求，发出指令信息，控制下位机主控模块完成采煤机动作。

所述电源电路是将5V输入电压转换成3.3V输出，为AT91SAM9G25等芯片提供工作电压。

所述RS232串口电路为系统提供三个RS232通信接口，第一个接口为Modbus主站口，本地显示屏为Modbus从站，完成管理主机与本地显示屏之间信息交互，显示屏与底层的控制模块进行数据交互，从而实现管理主机对底层控制模块的监控；第二个接口为Modbus从站口，上位机组态为Modbus主站，实现管理主机与上位机之间的通信；第三个接口用于输出Linux系统的调试信息。

所述SD卡电路用于实现系统信息的大容量转储，如采煤机记忆截的数据和煤岩识别的数据等，SD卡的优点是割抗震好，防电磁干扰能力强。一般将传输的文件预先装入SD卡，再装入目标板，挂载到相应额目录下直接读取。

所述以太网接口电路为系统提供一个以太网接口，实现采煤机与远程组态之间的通信，也可以与支持以太网协议的液压支架等矿井设备系统的控制器进行通信组网。

所述USB接口电路为系统提供USB接口，与PC机USB口功能相同，主要用于信息的转储，是系统调试下载BootLoader、内核镜像、根文件系统的工具。

所述的Linux操作系统Fedora9.0是整个系统软件控制核心。起始代码Boot，所述起始代码Boot为操作系统起始时运行的一段程序。内核kernel，为内核管理的核心代码。yaffs2文件系统，所述yaffs2文件系统为根文件系统。

Bootloader移植使用U-boot,相应步骤是先在虚拟机上编译源码，再修改Makefile配置文件生成对应的开发版的U-boot文件，最后通过执行Linux指令，将生成的二进制文件U-boot.bin下载到开发板中。

内核kernel，所述内核kernel版本为Linux2.6.32.2，内核的移植，首先需要解压内核源代码，其次在内核配置界面中配置串口驱动、SD卡驱动、以太网驱动、USB驱动等。当配置工作完成后，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。将zImage文件下载到开发板即可。