泛用型嵌入式控制器GEC在远程监控中的应用0旋挖钻机

泛用型嵌入式控制器GEC在远程监控中的应用

泛用型嵌入式控制器GEC在远程监控中的应用 2011年12月09日 来源： GEC(General Embedded Controller，泛用型嵌入式控制器)的提出,主要目的在于以PC-Based为架构，提供一个一般工业控制应用所需的系统开发平台。

General(泛用型)代表着此控制器需能提供一般工业控制应用中所需的功能；Embedded(嵌入式)则代表控制器的外型经过适当的设计与处理后所需的安置空间不多，适合嵌入于各种机器或设备内作为控制中枢之用；而Controller(控制器)则代表着此设备具备控制逻辑程序的执行能力，系统开发者能在其上利用程序工具发展应用程序。

在计算机软硬件及信息网络应用技术的快速发展下，传统的PLC控制器在软件扩充性及网络化方面往往捉襟见肘，新一代的控制器要求能够在快速、易操作且低成本基础上与不同系统作数据流的连接，以提升整体控制系统的功能与效率。

本文将就GEC的特性与架构作出介绍，并且用一个真实的应用案例与读者进行探讨。

GEC系统架构

GEC控制器是一个PC-Based控制器，因此我们可将其拆解为软件及硬件两大部分(请参考图一)。其中硬件部分又可划分为中央处理器(CPU)及输出入接口(I/O)两大类，不同的应用需求对中央处理器和输出入接口的要求各不相同。在软件方面，操作系统的选用往往是决定日后控制器菜单能否符合需求的重要因素。

以下我们将针对这些部分逐一说明。

中央处理器(CPU)

计算机硬件架构的核心是CPU，GEC控制器在CPU的选配上是以应用需求作为考虑重点。因为工业控制应用的范围相当广泛，从简单的数字及模拟讯号控制到复杂的运动控制或影像监测，所需的运算能力完全不同，因此针对不同的应用需求提供不同等级的CPU作配合选择，才能提供系统开发者一个符合功能需求且成本合理的解决方案，GEC控制器即是在此概念下开发出来的产品。

外型架构(Form Factor)

一般嵌入式工业控制应用对于空间限制的要求较多，因此GEC特别强调小体积设计及散热能力。虽然GEC控制器的内部空间并不宽裕，但其内部总线仍采用工业标准，保留了最大的弹性及扩充性和周边适配卡整合。

输出入接口(I/O)

GEC是泛用型嵌入式控制器，必须利用控制器内部有限的空间及接口满足最大多数客户的应用需求，于是GEC提出了如下数种不同的输出入接口，通过彼此搭配提供最大的配置弹性：

多轴运动控制接口(Motion Control Interface Module)

多信道影像采集接口(Video Capture Interface Module)

多串行端口接口(RS-232/422/485 Communication Interface Module)

CAN Bus界面(CAN bus Communication Interface Module)

高速串行技术输出入接口(High Speed Link Interface Module for DI/O and AI/O signal)

数字讯号控制接口(Digital I/O Control Interface Module)

远程监控模块接口(Remote Control Interface Module)

操作系统的选用

操作系统负责掌管PC的核心作业及资源分派，不仅会影响系统执行的效能更会影响整个应用软件开发时的资源需求，因此系统开发者应针对不同的应用需求选择适当的操作系统搭配，考虑的重点一般为：系统稳定性、"实时"能力、多任务能力、是否需支持人机界面或绘图、所需储存空间大小、总持有成本等等。

GEC控制器内可搭配的操作系统包含下列数种：

1、Embedded NT/ Embedded XP

Embedded NT/ Embedded XP的设计概念在于将一般的NT/ XP作模块化分割，系统开发者只需要挑选所需的NT/ XP的功能模块并将其组织起来，即可构建一Embedded NT/ Embedded XP系统。模块化架构使系统开发者可以根据所挑选的功能模块的多少决定储存空间的大小。

Embedded XP系统与一般 Windows XP完全兼容，在Windows XP上编译完成的控制程序直接拷贝至Embedded XP系统上即可执行，因此系统开发者无需学习新的工具，大大降低了软件开发成本。

2、Windows CE

Windows CE操作系统所需的储存空间比Embedded XP节省许多，一般而言64M的储存空间即可构建出一个Windows CE系统，若有特殊需求储存空间还可以更小。此外，Windows CE还有强大的实时性功能和与Windows系统一致的人机界面。但是系统开发者需要注意，由于Windows CE架构于嵌入式系统而Windows XP架构于桌上型系统，因此两者在软件的开发流程上会有所不同。

在微软的大力促销下，Windows CE操作系统的授权成本相当便宜。

3、Linux

Linux一向以稳定性及免费授权的开放性著称，在服务器及网络的相关应用上已有超过30%的市场占有率，但是在PC-based控制器应用上Linux仍处于萌芽阶段。Linux 的实时性功能并不突出，其上层人机接口系统也并不广为软件工程师所熟悉，并且其开放性导致版本控制花费增加，在解决Bug以及后续维护上也较为困难。

但是Linux系统采用的是免费授权的

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