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嵌入式PLC是指在由嵌入式系统组成的特定控制装置中实现PLC控制软件代码的解释、执行,并使特定装置在具有PLC基本功能的基础上提供额外的专用功能。它能够运行高性能实时操作系统,将系统本身的硬件管理交给操作系统,自身专注于控制程序的运行,这样就保留了传统PLC硬件管理和工艺控制分离的特点;嵌入式系统本身的可剪裁特性,使得它具有单片机系统的个性化、差异化的设计特点;嵌入式处理器的性能也越来越强大,在网络、人机界面和运算能力上和IPC的差距越来越小。本论文采用开源软件项目GNU提供的编译、调试工具gcc、gdb、make等,为嵌入式PLC的软件开发建立起交叉编译环境。程序员在装有Linux操作系统的PC上编译程序,通过NFS将程序挂载至嵌入式PLC开发板上运行、调试。本论文分析了传统PLC的硬件结构、软件运行机制,提出了嵌入式PLC的硬件体系结构和控制软件工作流程。嵌入式PLC系统采用CPU核心板+接口电路板构成一个二级结构,根据不同的应用场合只需更换接口电路板,无需改动核心板的结构和在其上运行的软件。这样降低了开发成本,稳定性能得到保证,适应性也大大增强。采用S3C2440A的片上GPIO端口作为开关量I/O端口,片上A/D转换器作为基本模拟量输入端口,必要时可以通过I2C总线进行扩展。利用S3C2440A的片上触摸屏控制器,嵌入式PLC可以将传统PLC的编程器和CPU模块整合在一起,达到降低成本,方便使用的目的。嵌入式PLC采用标准版Linux作为操作系统。本文对2.6.13版的Linux的实时性能进行了改进:引入“在实时系统中,只有当进程的临界区能在下一个实时任务开始之前结束才被允许进入”的机制,改进了基于优先级的时间片轮转调度算法;并用内核线程代替中断服务子程序使得中断处理时间可预测,采用天花板优先权协议避免了优先级倒置的情况。本论文在Linux驱动层实现了多种GPIO端口控制方法,并将其作为内核模块编译进Linux内核中。工程师只需根据实际需要在用户层中选择对应的方法便可实现多种PLC开关量输入、输出方式的控制。