分布式嵌入式系统研究与应用
基于嵌入式技术的分布式测控系统研究与应用
所谓 分 布 式 测控 系统 是 指 一 个 由过 程 控 制级 和过 程 监 控 级
自动或人为处 理等 。
根 据 运 用 场合 的不 同 ，以 上 的 三级 模 型 也 可 适 当 地精 简成
组 成 的 以通 信 网络 为纽 带 的多 级 计 算 机 系 统 ， 合 了计 算 机 ， 综 通 信 、 示 和 控 制等 技 术 ， 基 本 思 想 是 分 散 控 制 、 中操 作 、 级 显 其 集 分
ｋ ｙ ｔｃｈ ｏｌ ｉｓ ｏ ＤＣＳ ｅ ｅ ｎ ｏｇｅ ｆ ｂａ ｅ ｏｎ ｍ ｂｅ ｅｄ ｔ ｃｈ ｏｌｇｙ ａｒ ｆｒｈ ｓ ｕ ｓ ｓｄ ｅ ｄｄ ｅ ｎ ｏ ｅ ｕ ｔｅｒｄｉｃ ｓ ｅｄ． ｃｌｄｉｇ ｔｕ ｕ ｅ， ｍ ｍｕ ｃ ｉｎ ａｎ ｍ ｕｔ ｉ ｕ ｎ ｓ ｒｃｔｒ ｃｏ ｎ ｎｉａｔ ｄ ｏ ｌ． ｉ
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基 于嵌 入 式 技术 的分 布式 测 控 系 统研 究 与 应 用
基于嵌入式技术的分布式测控系统研究与应用
Ｄｉｔｉ ｔ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｐ ｉａ ｉｎ ｓ ｄ ｏ Ｅ ｓｒ ｅ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ａ ｄ ｉ Ａｐ ｌ ｔ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ｍｂ ｄｄ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｂｕ ｓ ｃ ｏ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
管 理 、 置 灵 活 以及 组 态方 便 。 配
二级 ，即将 第 一级 和第 二 级 、或第 二级 和第 三 级 的 部 分 功 能合 并 ， 体方 法 视 具 体应 用 场 合 而 定 。 具
１２ 数 据 通 信 ． 分 布 式 测 控 系统 的通 信 服 务 是 实现 基 于端 口和 端 １组 的基 ３ ： 础通 信 服 务 ， 且 具有 其 本 身 的 一些 特 点 ： 并 １ 可 靠 性 ： 布式 测 控 系 统 在 网 络 通信 的 可 靠 性 上 要 求 很 ） 分 高 ， 求 数据 的传 输 必 须是 顺 序 的 、 定 可靠 的 ； 要 稳
基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发
基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发近年来，随着物联网技术的迅猛发展，嵌入式系统在我们的日常生活中越来越普及。
而基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发也逐渐成为研究的热点，其应用范围也越来越广泛。
本文将简要介绍基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发。
一、嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它通常被嵌入在其他设备中，以完成特定的任务。
例如，我们常见的智能家居、智能手表、智能穿戴设备等，都属于嵌入式系统的范畴。
嵌入式系统的特点是：硬件资源相对于通用计算机系统较少，而且软件系统也具有高度定制化的特点。
二、基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发随着物联网技术的发展，越来越多的嵌入式系统需要同时处理大量的数据，并需要具备高度的可扩展性和可靠性。
而传统的嵌入式系统存在着计算资源不足、数据处理能力有限等问题，已经无法满足这种需求。
因此，基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发成为了研究的焦点。
（一）分布式系统的概念分布式系统是一种由多台计算机和通信设备组成的系统，它们通过网络连接进行通信和协作，共同完成一项任务。
分布式系统的主要特点是：可扩展性好、高可用性、数据共享、并行处理等。
（二）基于分布式系统的嵌入式系统的优势与传统的嵌入式系统相比，基于分布式系统的嵌入式系统具有以下优势：1.资源利用率高：分布式系统可以同时利用多台计算机的资源，有效地利用计算资源，提高系统的运行效率。
2.可扩展性好：分布式系统可以根据需要添加计算节点，实现系统的动态扩展，更好地适应系统的变化。
3.容错能力强：当某一计算节点发生故障时，其他节点可以接替其工作，保证系统的正常运行。
4.数据共享方便：分布式系统可以实现数据共享，多个节点可以同时访问同一份数据，减少数据冗余，提高数据处理效率。
（三）基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发流程基于分布式系统的嵌入式系统的设计与开发流程可以分为以下几个步骤：1.确定系统需求：明确系统的需求和目标，制定相应的设计方案。
电子学报模板
电子学报模板一、背景分析嵌入式系统的发展已经从简单的专用设备形式发展到多核技术支持的分布式、多种任务共存的多级架构系统，嵌入式系统的运行能力也得到空前的提升，使该系统在各行各业受到了广泛的应用。
由于嵌入式系统本身的特点，它比其他计算机系统更为复杂，因此，嵌入式系统的开发与调试工作是十分艰巨的，甚至会影响系统的发展和运行。
传统的嵌入式开发和调试方式采用的是硬件和软件的静态结合，这种方式在解决在硬件设备不稳定和被强制修改的情况下可能会遇到困难，在不同环境中也会遇到软件兼容问题，从而降低了研发效率。
二、设计思路基于上述分析，采用基于云计算的嵌入式开发和调试方式是一个不错的选择，能够有效克服硬件设备不稳定性和对硬件设备的依赖性，降低系统开发及调试的难度，提高系统的可靠性。
基于云计算的嵌入式开发和调试模式主要有三个部分：首先，采用云计算技术将嵌入式系统的硬件和软件开发环境分离，在嵌入式系统的总体设计中，直接开发软件能够在不稳定的硬件环境中运行；其次，采用虚拟技术，通过虚拟仿真技术实时动态地模拟目标嵌入式设备运行环境，以实现建立软件模型使软件能够在一定环境条件下高度复现实际嵌入式设备运行；最后，虚拟仿真环境中可以建立更加复杂的仿真模型，以帮助软件开发者在没有实际硬件的情况下实时验证和调试软件。
三、实现进展基于云计算的嵌入式开发和调试平台的研发已经展开，代表性的解决方案包括集控英特尔开放式实验室，研发出了基于英特尔多核处理器、飞思卡尔等嵌入式硬件平台进行物联网设备调试的云计算平台；同时，杭州创帆科技有限公司研发出的VeriSOC™系列产品也被用于嵌入式开发和调试，它是一个基于云计算的系统研发平台，集硬件仿真、软件实时调试、软件元件调试和安全测试为一体，可用于开发多核处理器，智能控制器和智能终端设备。
四、结论基于云计算的嵌入式开发和调试模式与传统的软件开发和调试模式有着明显的优势，它能够有效地克服硬件不稳定问题，降低研发时间和降低系统可靠性风险，极大提高系统开发和调试速度，从而推动嵌入式技术的快速发展。
分布式卫星嵌入式计算机系统结构设计方法
中 国 空 间 科 学 技 术
Ｃｈ ｎｅ ｅ Ｓｐ ｃ ｉ ｎｃ ｎｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇｙ ｉ ｓ ａ ｅ Ｓｃｅ ｅ ａ ｃ ｏ ｏ
分 布式 卫 星嵌 人 式 计算 机 系 统 结 构 设 计 方 法
李新 明 李 小将 李 艺
刘 东
１ ０ ４ （ １装 备 指挥 技 术 学 院重 点 实 验 室 ，北 京 １ １ １ ） （ ０ ４ ６ ２南 京 理 工 大 学 计 算 机 学 院 ，南 京 ２ ０ ９ ）
摘要
针对 分布 式卫 星的运 行环 境和 任 务特 点 ，综合 考 虑 分布 式 卫 星嵌 入 式 计算 机 系
统在 可靠性 、安 全性 和 实时性 方面 的要 求 ，提 出 了一种 基 于三级 容 错 的 主辅 式 双 系统 体 系 结构设 计 方法 。论 文分 析 了分布 式卫 星的 特 点和 星上嵌 入 式 计 算机 系统 的设 计 要 求 ，对 三
件 故 障 、程序 跑飞 、应用 程序 数据错误 、内部操作 系统 数据错误 以及 由于 数据错 误带来 的其他 不可
关 键词 嵌入 式 计算机 三级 容错 主 辅 式双 系统 分布 式卫 星
１ 引言
分 布式 卫星 与单颗 大卫 星相 比具有 许多 优点 ：成 本低 ，使 用灵 活 ，能够协 同工 作来 完成 一些单 颗 卫星不 能完 成 的工作 。作 为一种 下一 代卫 星系统 的前 沿技 术 ，分布式 卫 星 已经 引起 多个 航天 大 国
的 重 视 ，并 进 行 了 许 多 相 关 的 研 究 。美 国 空 军 研 究 实 验 室 （ ｒＦ ｒｅＲｅｅｒｈＬ ｂ ｒｔ ｒ ， ＲＬ Ａｉ ｏｃ ｓａｃ ａ ｏ ａｏ ｙ ＡＦ ） 启 动 的 ２ 世 纪 卫 星 技 术 项 目 Ｔ ｃ Ｓ ｔ１中 ， 空 军 科 学 研 究 办 公 室 （ ｒＦ ｒｅＯｆ ｃ ｆＳ ｉ ｔ ｉ １ ｅｈ ａ２ Ａｉ ｏｃ ｆ ｅｏ ｃ ｎｉｃ ｉ ｅ ｆ
分布式嵌入式系统通信机制的应用前景分析
术越 来 越 重视 。分布 式无 线 网络 根 据 其 网络 拓 扑 结构 特 点 ，主 要 可 以 分 为无 基 础 设 施 的 分布 式 无
线网络 和具有基 础设 施的 分布式 无线 网络 。
用 、低数 据速 率 以及 大规模 等特 点 。
１１ 无基础 设施 的分布 式无 线 网络 ．
是通 过 节 点 间 的对 等 关 系来 实现 的 ，网 络 中 的所 有 节 点 在 能 力 方 面 都 是 对 等 的 ，具 有 通 信 能 力 ， 更主 要 的 是具 有转 发 能 力 。Ａｄ ｏ ｈ ｃ方 式 一 个 主 要
审
行
接收／ 发送控制
Ｉ 匹配器 ｌ
信 总
接
口
系统 的 特 点在 于 利 用 大 量 的分 布 式 天 线单 元 在 整 个 系统 内提 供 高质 量 的 、无 缝 的无 线 电信 号覆 盖 。
Ａ ｈ ｃ的区 别在 于 ，节 点 间 的对 等性 发 生 了改 变 ， ｄｏ
收稿日期：２ １－１－ ５ ００ ２ ２ 作者简介：黄秀亮 （９ ８ ，男，湖南怀化人，讲师，本科 ，主要从事智能仪器仪表、过程控制系统的研 究与应用工作。 １７ 一） 第 ３卷 ３ 第１ 期 ２ １ －１下 ） ［ ０ １ ０ １ （ ２ ７
竞 争 方 式 共享 信 道 的 问题 。还 有 一种 典 型 的无基
对 用户 的 应 用来 说 都 是 透 明 的 ，看 不 出是本 地 还
是远 程 。 主流 标 准 化 组 织 对于 分 布 式 无 线通 信 技
础 实 施 的 分布 式 无 线 网络就 是 传感 器 网 络 。与 前
面 两 类 网络 不 同 的是 ，传感 器 网络 的 应用 范 围 比 较 特 殊 ，主 要 用 于 数 据 采 集 ，节 点具 有 一 次 性 使
嵌入式系统原理及应用考试试卷
嵌入式系统原理及应用考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统的定义是什么？A. 一种特殊的计算机系统，具有面向特定应用领域的硬件和软件B. 一种在普通计算机上运行的操作系统C. 一种专门用于控制和管理嵌入式设备的硬件和软件系统D. 一种集成了计算、通信和控制功能的系统2. 嵌入式系统的基本组成包括哪些？A. 中央处理器（CPU）B. 内存（RAM）C. 存储器（ROM）D. 输入输出设备3. 嵌入式系统通常应用于哪些领域？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 汽车电子D. 医疗设备4. 嵌入式系统的开发过程通常包括哪些步骤？A. 需求分析B. 设计C. 编程D. 调试和测试5. 嵌入式系统中的实时性是指什么？A. 系统能够在严格的时间限制内响应外部事件B. 系统能够处理复杂的计算任务C. 系统具有高度的可预测性D. 系统具有高度的自动化能力6. 嵌入式系统中的嵌入式软件与普通软件的主要区别是什么？A. 嵌入式软件通常运行在特定的硬件平台上B. 嵌入式软件的代码量通常较少C. 嵌入式软件的开发周期较短D. 嵌入式软件的可执行文件较小7. 嵌入式系统中的微处理器与通用微处理器的主要区别是什么？A. 微处理器的工作频率通常较低B. 微处理器的功耗通常较高C. 微处理器主要用于嵌入式系统D. 微处理器的结构通常较为简单8. 嵌入式系统中的嵌入式操作系统通常具备哪些特点？A. 实时性B. 可靠性C. 安全性D. 易用性9. 嵌入式系统中的通信协议通常用于实现哪些功能？A. 数据传输B. 设备控制C. 网络互联D. 任务调度10. 嵌入式系统在未来将面临哪些挑战和机遇？A. 技术创新B. 市场需求变化C. 知识产权保护D. 环境友好型设计11. 嵌入式系统的定义是什么？A. 一种特殊的计算机系统，具有高度集成和可编程的特点。
B. 一种专为特定功能和应用而设计的计算机系统。
C. 一种集成了操作系统和应用程序的计算机系统。
基于嵌入式软PLC分布式控制系统设计
!计算机测量与控制!"#"$!$%!&"!!"#$%&'()'*+%('#',&-!",&(".!#%%#!#收稿日期 "#"$#)""$!修回日期"#"$%%#&%基金项目 "#"#年度广西高校中青年教师科研能力提升项目!"#"#f =$)#%,"%作者简介 李可成!%)&#"&男&广西南宁人&大学本科&工程师&主要从事电气自动化控制技术方向的研究%引用格式 李可成!基于嵌入式软c B <分布式控制系统设计'+(!计算机测量与控制&"#"$&$%!&")%%#%%(!文章编号 %'*%,()& "#"$ #&#%%##'!!-./ %#!%'("' 0!1234!%%5,*'" 67!"#"$!#&!#%*!!中图分类号 8c "*$!!文献标识码 :基于嵌入式软F I !分布式控制系统设计李可成!广西工业职业技术学院智能制造学院&南宁!($###%"摘要 为了确保c <端主机所生成指令程序满足c B <控制原则&使c B <编程器的逻辑编译能力得到保障&提高指令编码准确性&设计基于嵌入式软c B <分布式控制系统$根据软c B <定义标准&确定系统结构的组成形式&再通过分析工作执行机制的方式&完成对嵌入式软c B <系统的技术基础研究$在分布式体系中&同时开发/+.驱动程序与c B <执行程序&并联合下级c B <编程器设备&确定<.-K [=[工程组件的实时运行状态&完成分布式控制系统的/+.组件设计$按照实时内核的进入与退出模式&定义分时映像区取值范围&借助数据库主机中存储的控制指令执行程序&求解指令逻辑栈表达式&实现对软c B <驱动模式的规范&完成基于嵌入式软c B <分布式控制系统设计$实验结果表明$实验所选%#条指令程序的c <端输出结果均满足c B <控制原则&在保障c B <编程器逻辑编译能力方面具有突出作用价值&且能够有效提高指令编码准确性%关键词 嵌入式布局$软c B <$分布式控制系统$/+.驱动程序$实时内核$分时映像区/'+37,"5/3+&(38%&'1!",&(".6:+&'#G *+'1",K #8'11'16"5&F I !B /f G 1F G 2A!/26G O O 4A G 26R ?2>J ?16>H 42A <I O O G A G &9>?2A Z 4/2Q 646>6G I J /2S >Q 6H T 8G 1F 2I O I A T &@?2242A!($###%&<F 42?"28+&(*4&)/2I H S G H 6I G 2Q >H G 6F ?66F G 42Q 6H >164I 27H I A H ?M A G 2G H ?6G S W T F I Q 61I M 7>6G H ?6c <Q 4S GM G G 6Q c B <1I 26H I O 7H 42147O G &G 2U Q >H G 6F G O I A 411I M 74O ?64I 2?W 4O 46T I Jc B <7H I A H ?M M G H &?2S 4M 7H I N G 6F G?11>H ?1T I J 42Q 6H >164I 21I S 42A &?S 4Q 6H 4W >6G S1I 26H I O Q T Q 6G M W ?Q G SI 2G M W G S S G S Q I J 6c B <4Q S G Q 4A 2G S !:11I H S 42A 6I 6F G S G J 42464I 2Q 6?2S ?H S I J Q I J 6c B <&6F G 1I M 7I Q 464I 2J I H MI J 6F G Q T Q 6G MQ 6H >1U 6>H G 4Q S G 6G H M 42G S &?2S 6F G 26F G 6G 1F 241?O W ?Q 41H G Q G ?H 1FI J 6F G G M W G S S G S Q I J 6c B <Q T Q 6G M4Q 1I M 7O G 6G SW T ?2?O T \42A 6F GV I H 3G Z G 1>U 64I 2M G 1F ?24Q M!/26F G S 4Q 6H 4W >6G S Q T Q 6G M &6F G /+.S H 4N G H ?2Sc B <G Z G 1>64I 27H I A H ?M?H G S G N G O I 7G S?66F G Q ?M G 64M G &?2S 6F G H G ?O U 64M G I 7G H ?64I 2Q 6?6G I J 6F G<.-K [=[G 2A 42G G H 42A 1I M 7I 2G 26Q 4Q S G 6G H M 42G S 421I 20>2164I 2V 46F6F G O I V G H O G N G Oc B <7H I A H ?M M G H G U L >47M G 266I 1I M 7O G 6G 6F G /+.1I M 7I 2G 26S G Q 4A 2I J 6F G S 4Q 6H 4W >6G S 1I 26H I O Q T Q 6G M!8F G H ?2A G I J 6F G 64M G U Q F ?H 42A 4M ?A G ?H G ?4Q S G J 42G S W T 6F G G 26H T ?2S G Z 46M I S G Q I J 6F G H G ?O U 64M G 3G H 2G O !Y 46F 6F G F G O 7I J 6F G 1I 26H I O 42Q 6H >164I 2G Z G 1>64I 27H I A H ?MQ 6I H G S 426F G S ?6?W ?Q G F I Q 6&6F G 42Q 6H >164I 2O I A 41Q 6?13G Z 7H G Q Q 4I 24Q Q I O N G S &6F G Q 7G 14J 41?64I 2I J 6F G Q I J 6c B <S H 4N GM I S G 4Q H G ?O 4\G S &?2S 6F G S 4Q 6H 4W >6G S 1I 2U 6H I O Q T Q 6G MS G Q 4A 2W ?Q G SI 26F G G M W G S S G S Q I J 6c B <4Q 1I M 7O G 6G S !8F G G Z 7G H 4M G 26?O H G Q >O 6Q Q F I V6F ?66F Gc <I >67>6H G Q >O 6Q I J 6F G %#42Q 6H >164I 27H I A H ?M Q Q G O G 16G S 426F 4Q G Z 7G H 4M G 26?O OM G G 66F Gc B <1I 26H I O 7H 42147O G &F ?N G 6F GI >6Q 6?2S 42A N ?O >G 42G 2Q >H 42A 6F G O I A 411I M 74O ?64I 2?W 4O 46T I J 6F Gc B <7H I A H ?M M G H &?2S 461?2G J J G 164N G O T 4M 7H I N G 6F G ?11>H ?1T I J 42Q 6H >164I 21I S 42A!9':;"(1+)G M W G S S G S O ?T I >6$Q I J 6c B <$S 4Q 6H 4W >6G S 1I 26H I O Q T Q 6G M $/+.S H 4N G H $H G ?O U 64M G3G H 2G O $64M G U Q F ?H 42A 4M ?A G ?H G ?<!引言嵌入式系统是一种专用型计算机处理系统&以计算机技术作为构建基础&在软硬件方面具有独立可裁剪的能力&对程序可靠性*程序功能等因素具有严格要求%[.<片上系统是嵌入式系统的重要组成形式&可以将包括<c D 元件在内的多种外设控制器设备集成在几个独立芯片结构之上&故而[.<嵌入式系统的体积相对较小*功耗成本相对较低&能够适应多种不同的互联网应用环境'%(%c B <作为设备和装置的核心控制器设备&能够借助/+.组件安装在机架结构之上&并可以按照智能化编程原则&改写系统主机内的原有程序编码原则&从而使得下级设备部件的无缝连通能力大幅提升%由于c B <控制体系的运行需要多个应用部件的共同配合&所以在更换另一种硬件设备时&也需要重新编写相关软件执行程序'"(%软c B <在保留传统c B <应用功能的基础上&采用面向现场总线网络的体系设计结构&全面开放了高速串口*通信接口等以太网连接通路&通过多语言编程的处理方式&修改原有执行程序的编译形式&从而将多个数据开放通路同时转接至8<c +/c 网络之中'$(%然而对于c <端主机而言&若所生成指令程序不能满足c B <控制原则&则会使c B <编程器的逻辑编译能力大幅下降&从而造成网络体系!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期李可成)基于嵌入式软c B <""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""分布式控制系统设计#%%%!#出现混乱运行状态%文献',(设计了基于工控业务仿真的高交互可编程逻辑控制器蜜罐系统&设置了过程仿真循环与服务仿真循环闭环体系&又在R ?6O ?W +[4M >O 423应用软件的作用下&完善了主机端元件与执行端元件之间的协同工作模式%然而在指令程序较为复杂的情况下&该系统并不能确保程序样本的编码形式完全符合c B <控制原则&因此&其对于编程器元件逻辑编译能力的保障作用也就无法达到实际需求标准%为此&设计了基于嵌入式软c B <分布式控制系统%=!嵌入式软F I !系统技术基础嵌入式软c B <应用技术可以在更改系统结构布局形式的同时&完善基础工作执行机制&本章节将针对上述内容展开研究%=>=!软FI !定义嵌入式软c B <系统的实现需要嵌入式系统组件*软c B <系统组件的共同配合&简单来说&就是利用软c B <技术控制嵌入式系统平台&再利用软件编程为c B <逻辑结构提供基础运算环境&最后将处理后的软件程序完整封装进嵌入式系统执行平台&以用于对下级应用元件进行控制'((%由于嵌入式软c B <系统包含嵌入式系统*软c B <系统的全部运行特点&所以定义其模式特征时应注意如下几方面内容)%"开放式控制平台与相关软件控制程序必须遵循相同的编码原则&在软c B <控制端口闭合的情况下&嵌入式端口也应随之进入闭合状态&且两个端口之间的数据信息样本不可以出现误传*反传行为&即控制程序运行指令只能由一个端口指向另一个端口&且这种指向性指令传输行为运行模式不具备可逆性%""当软c B <控制程序植入嵌入式系统后&c B <逻辑结构的运行模式会发生变化&当前情况下&分布式主机对于控制执行指令的编码速率较快&软c B <控制端口内的数据信息样本被快速消耗&故而整个c B <控制系统的运行速度也相对较快''(%$"在多类型软件程序同时存在的情况下&嵌入式系统主机运行速率始终比软c B <系统主机运行速率更快&当控制指令累积量达到数据库主机最大编码条件时&两类系统运行速率同时下降&直至已累计指令样本被c B <编码软件完全消耗%=>?!系统结构组成嵌入式软c B <分布式控制系统由硬件*软件两部分共同组成%硬件部分是系统的应用基础&主要包括/+.组件*<c D 设备*c B <内核*软移植内核等多种应用设备$软件部分是控制功能实现的关键&可以按照相关硬件设备的运行状态&制定必要的控制任务执行指令'*(%分布式控制系统基本布局如图%所示%/+.组件是嵌入式软c B <分布式控制系统硬件的核心&负责分析c B <软件程序&并可以根据控制指令约束条件&图%!嵌入式软c B <分布式控制系统结构组成图完成数据样本的处理%嵌入式存储器设备直接控制下级^.R 结构&其内核组件上集合了多个外设接口&能够满足软c B <系统多种不同的控制需求&由于访问中间件*/+.驱动器设备*^.R 结构之间保持稳定的并列连接关系&所以c B <内核*软移植内核*嵌入式存储器单元的任何指令行为都不会对下级设备结构的应用能力造成影响'&(%随着嵌入式软c B <系统所承担控制指令任务量的增大&应用软件层内控制任务的定义量也会不断增大&直至指令运行量达到系统数据库主机的最大存储条件%=>@!工作执行机制简单来说&分布式控制系统工作执行机制就是将嵌入式系统输出的指令程序改写成符合软c B <系统运行需求的编码形式&但由于软c B <定义标准会随着控制指令累积量的增大而改变&所以初始化控制系统时&要求代码执行文件样本*控制程序编辑序列必须使用相同的定义模板%控制系统开发环境与运行环境是两个完全独立的执行体系&前者通过配置嵌入式硬件设备的方式&确定c B <控制网络内编译文本的设置规则&再联合待编辑的控制程序&生成完整的代码执行文件&以供系统控制主机的直接调取与利用$后者可以在初始化控制系统的同时&实施对c B <程序的编码&并可以根据程序代码扫描文件中样本序列的定义规则&判断输出代码文件与系统控制需求之间的匹配性关系')%#(%系统开发环境与运行环境之间工作执行机制的对应标准如图"所示%图"!分布式控制系统执行机制详解图由于一个嵌入式硬件设备所输出的控制指令需要供给多个运行程序选择&所以开发环境与运行环境之间的对应关系并不满足单一性原则%!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#%%"!#!控制系统H N 组件设计基于嵌入式软c B <分布式控制系统的设计&需借助/+.组件完成对c B <程序的编写及<.-K [=[工程的设置&但由于分布式运行体系不仅模式相对较为复杂&所以为实现对组件设备间连接关系的判断&还要考虑/+.驱动程序的开发与编译原则%>=!分布式运行体系分布式运行体系是指主机对象与服务器对象分别对应的系统运行模式&一般来说&嵌入式硬件应用平台中的主机对象与服务器对象只能保持一一对应关系&即随着c B <控制程序输出量的增大&对应映射关系的存在组别数量也会不断增大'%%(%在软c B <控制系统中&分布式运行体系布局形式如图$所示%图$!软c B <系统分布式运行体系的基础架构可以将已编码*未编码的指令程序区分开来&其中已编码的程序指令直接反馈至服务器单元&以供其对嵌入式系统运行模式进行准确辨别$未编码程序指令则会在主机单元中进行二次加工&当前实时编码格式满足c B <控制标准后&这些程序指令则可以经由反馈信道&传输至服务器单元%假设<O 4G 26主机输出的指令文件为,%-&在分布式运行体系作用下&服务器主机所接收到的指令文件也为,%-%若将此模式应用到基于嵌入式软c B <分布式控制系统中&就可以认为c <端主机所生成指令程序的编码形式&与c B <编程器所接收到的指令程序编码形式保持一致&且无论/+.组件运行模式是否发生改变&这种分布式编码对应关系都不会发生变化'%"(%>?!H N 驱动开发/+.驱动开发就是调动软c B <分布式控制系统在嵌入式运行体系内的作用能力&在控制程序定义标准不同的情况下&/+.组件的驱动性越强&就表示待执行控制程序的累积量越大&当前情况下&驱动条件对于控制程序的适应能力较弱'%$%,(%设(*3表示两个随机选取的cB <控制向量&且(H 3的不等式取值条件恒成立&](表示基于向量 的/+.组件驱动指标&]3表示基于向量 的/+.组件驱动指标&其求解表达式为)](6\("7 N @(N"+(!%"]36N @3N 7\槡3+3C I @"!""式中&\(表示向量 方向性驱动系数&@(表示向量 嵌入式系统中的控制指令驱动特征&+(表示向量 逻辑控制系数$\3表示向量 方向性驱动系数&@3表示向量嵌入式系统中的控制指令驱动特征&+3表示向量 逻辑控制系数&I @表示系数@(与@3的平均值%基于/+.组件驱动指标值&推导软c B <分布式控制系统的/+.驱动程序开发表达式为)W (364#!](""M !]3""N ("73"槡N !$"式中&4表示cB <控制程序规划系数&且系数4取值恒大于自然数%%在基于嵌入式软c B <分布式控制系统中&驱动系数与驱动向量的变化趋势保持一致&但当其取值超过额定限度标准后&这种取值规则不成立%通过以上步骤完成/+.驱动开发过程&提高软c B <分布式控制系统的调动能力%>@!F I !程序编写c B <程序编写是解决c <端主机所生成指令程序编码格式不统一的必要方法&可以按照/+.驱动开发原则&确定软c B <控制系统指令程序的初始传输位置与目标传输位置'%(%'(%对于嵌入式系统组件而言&软c B <分布式控制系统执行指令会随着运行时间的延长而不断累积&故而c B <程序编写文本定义标准并不唯一&而是会随着执行指令累积量的增大而不断改变%设%表示c B <控制指令初始传输位置定义条件&%I 表示控制指令目标传输位置定义条件&/+.驱动开发原则要求&%I #%的不等式条件恒成立&.表示控制指令编译系数&在上述物理量的支持下&联立式!$"&可将c B <程序编写表达式定义为)K 61M l.6%%W (3:%I %,%I 7,%"%#J 槡,!,"式中&,%表示针对定义条件%的控制程序编码指标&,%I 表示针对定义条件%I 的控制程序编码指标&J ,表示指标,%*指标,%I 中值位置处的译码向量&由于,%与,%I 的取值均大于零&所以J ,向量取值也恒大于零&%表示标准译码系数%%系数大于零表示c B <控制程序传输方向为正&而%系数小于零则表示c B <控制程序传输方向为负%根据式!,"完成c B <程序的编写&解决了控制系统中c <端主机所生成指令程序编码格式不统一的问题%>A !!N /K 6Y 6工程设置设置软c B <分布式控制系统<.-K [=[工程之前&需要确认编译好的c B <控制程序描述文件安装是否正确&在嵌入式系统运行模式中&只有正确的c B <程序描述文件能够得到<.-K [=[工程的认证&而错误的c B <程序描述文件则会被系统数据库主机直接存储'%*(%<.-K [=[工程可以在系统控制指令中添加一个独立赋值任务&当任务优先!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期李可成)基于嵌入式软c B <""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""分布式控制系统设计#%%$!#级审核标准为,%-时&控制指令直接被c B <编程器执行&当任务优先级审核标准为,#-时&控制指令经过/+.组件的再次开发&直至其审核标准等于,%-!基于嵌入式软c B <分布式控制系统作为计算机应用系统的一种&所以其在处理控制指令时遵循二进制原则"'%&(%基于c B <程序编写原则的<.-K [=[工程设置条件满足式!(")"6)978I K #^5-^54-H 4!("!!其中)9表示c B <程序的优先级判别系数&8I 表示系数9的补充说明条件&)表示<.-K [=[工程栈中的标准审核值&-*4表示两个不相等且不为零的算法执行系数&^5-表示-系数条件下的控制指令赋值参量&^54表示4系数条件下的控制指令赋值参量%在<.-K [=[工程栈结构中&c B <控制程序描述文件的正确性虽然会影响执行指令输出结果&但却不会对栈元件运行能力造成影响&提高控制系统的运行能力%@!软F I !驱动模式在/+.组件结构的作用下&控制实时内核的进入与退出作用&再通过规划分时映像区的方式&推导控制指令逻辑栈表达式&从而实现基于嵌入式软c B <分布式控制系统的设计%@>=!实时内核的进入与退出实时内核进入与退出是两个完全相反的执行流程&前者意在将嵌入式软c B <控制程序植入分布式执行主机&而后者则可以将已植入控制程序再次移出分布式执行主机&从而释放系统缓存压力&使得c B <编程器运行速率加快&c <端主机输出的指令文件能够得到加密与编辑处理'%)(%实时内核是一个实体编程结构&可以更改c B <程序指令信息的编码形式&但为了保证嵌入式软c B <分布式控制系统的执行一致性&内核进入与退出过程所遵循的编码原则完全一致%实时内核进入编码原则为)A 6"$72M 42"#!"M 42"M"72M ?Z#!"M ?Z"!'"式中&2M 42表示软c B <控制程序植入特征最小值&2M ?Z 表示软c B <控制程序植入特征最大值&#M 42表示分布式植入系数最小值&#M ?Z 表示分布式植入系数最大值%实时内核退出编码原则为)A I 61M l66%/6#!^$"O 2"2H #!*"!!其中)6表示系统缓存参量的最小取值&/6表示控制协议移出指令的执行步长值&^$表示软c B <控制程序移出特征&O 表示c <端主机输出指令文件的编程表达式&2表示编码协议作用系数%基于嵌入式软c B <分布式控制系统实时内核结构为空的可能性极小&所以进入与退出编码原则表达式的取值基本不可能为零'"#(%@>?!分时映像区分时映像区是由目标代码和编程协议组成的程序指令目标存储空间&在基于嵌入式软c B <分布式控制系统中&分时映像区覆盖范围越大&表示控制系统数据库主机的存储空间越大&当前情况下&软c B <执行程序的存储速率较快&嵌入式应用系统所需承担的执行指令文件也就相对较多'"%""(%若将嵌入式软c B <分布式控制系统看作非可变存储环境&则可认为随着软c B <控制指令累积量的增大&分时映像区组织会呈现出不断扩张的变化态势&故而在求解映像区表达式时&还要求实时内核进入与退出编码原则之间不可以出现相互违背定义形式%设7表示嵌入式软c B <分布式控制系统中的分时标记系数&17表示基于系数7的软c B <控制指令编程向量&=表示控制指令映像反应系数&>=表示基于系数=的控制指令编程指征&>M l 表示映像反应系数无穷大时的控制指令编程指征&K >表示嵌入式控制系统的执行指令编程指征&L >表示系数>=*系数>M l *系数K >的平均值&联立上述物理量&可将分时映像区求解表达式定义为)Z 6!A C A I "L >17:M l=6%K >!>M l 7>=""!&"!!式!&"取值为零&表示分时映像区覆盖空间极小&并不代表嵌入式软c B <分布式控制系统中不存在分时映像区空间%@>@!控制指令逻辑栈控制指令逻辑栈也叫软c B <分布式控制程序的执行协议栈%在嵌入式系统执行环境中&栈文本是具有逻辑约束作用的程序指令&但单一的栈文本并不能决定分布式主机对软c B <执行程序的作用能力&故而控制指令逻辑栈的运行还需要/+.组件及相关硬件主机的共同配合'"$",(%嵌入式软c B <分布式控制系统控制指令逻辑栈作用表达式推导结果满足式!)")#6D 1#CZ '`!)S 7)L ""(I J #-7槡%!)"式中&D 1表示嵌入式系统环境中软c B <控制指令的执行向量&`表示分布执行系数&S *L 表示两个不相等的逻辑行为编码特征&)S 表示基于特征值S 的控制指令逻辑编码条件&)L 表示基于特征值L 的控制指令逻辑编码条件&-表示基向量参数&I J 表示软c B <控制指令的单位累积量%在/+.组件等相关硬件应用结构的作用下&条件软c B <驱动模式的作用形态&一方面保证逻辑栈文本的顺利执行&另一方面完成对基于嵌入式软c B <分布式控制系统的设计%A !实验分析A >=!实验步骤为了验证设计的基于嵌入式软c B <分布式控制系统的有效性&首先&通过式!%"和式!""计算得到的/+.组件驱动指标值&在Y 42S I V Q 主机中输入所设计的基于嵌入式软c B <分布式控制系统的c B <程序编写表达式&记录c <端主机所生成指令程序的编码形式&使其满足式!("!投稿网址 V V V!0Q 01O T3\!1I M Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#%%,!#的<.-K [=[工程设置条件&将其与给定的编码原则进行对比&总结出实验组控制指令的编码原则$然后&将各项显示参数归零&断开c B <编程器的所有连线&将c <端主机还原至初始连接状态$其次&根据/+.驱动开发原则&在Y 42S I V Q 主机中输入文献',(系统的c B <程序编写表达式&记录c <端主机所生成指令程序的编码形式&判断其是否满足<.-K [=[工程设置条件&总结出对照组控制指令的编码原则$最后&对比实验组*对照组编码原则&总结实验规律%在c B <编程器连接回路中&所有应用开关的连接状态均保持一致&所以c <端主机所生成指令是影响控制程序编码原则的唯一条件%A >?!设备调试利用[I J 6c B <U <'(#c B <软件监测c B <编程器的运行情况&当相关配置栏显示情况如图,所示时&闭合控制开关&进行实验%图,
基于嵌入式云计算平台的分布式实时计算框架研究邵永杰;王志敏【摘要】随着大数据技术和虚拟化技术的发展,基于嵌入式云平台的分布式实时计算受到广泛关注.嵌入式云平台是以嵌入式处理器的虚拟化和集群管理为基础,通过高速网络对多嵌入式处理器进行连接,形成多点计算平台.嵌入式云平台与传统的高性能计算中心相比具有实时性高、功耗小、可裁剪、稳定度高、负载均衡等特点.以嵌入式云平台为开发环境,设计并实现了完整的分布式实时计算框架,为高性能实时计算在嵌入式集群平台上的应用提供了有效解决方法.项目验证和性能测试表明该框架可以根据实际应用场景进行灵活的定制,并具有良好的实时性和扩展性.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)007【总页数】5页(P1708-1712)【关键词】分布式计算;嵌入式;云计算【作者】邵永杰;王志敏【作者单位】中国电子科技集团公司第十研究所,四川成都 610036;复杂飞行器系统仿真重点实验室,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TP338.80 引言随着大数据技术和虚拟化技术的发展，目前的各种应用对实时处理海量数据的需求越来越强烈，基于嵌入式集群的云计算平台的分布式实时计算[1]受到广泛关注。
嵌入式云计算平台是以嵌入式处理器的虚拟化和集群管理为基础，采用云计算的处理方式对多平台节点进行连接，形成多点计算平台。
嵌入式云计算平台比传统的高性能计算中心的方式具有实时性高、功耗小、可裁剪、稳定度高、负载均衡等特点。
目前实现分布式计算的主流方式是使用商业服务器搭建分布式系统，通过增加服务器的数目来实现扩容。
Hadoop[2-3]Map/Reduce、Spark Streaming、Storm[4]和其他相关技术的出现，已经使数据处理系统的存储能力、计算能力、伸缩能力达到了之前无法想象的高度。
但是遗憾的是Hadoop Map/Reduce、Spark Streaming是“批处理系统”而不是实时系统，Storm在各个计算节点间的任务分配不平衡、在计算任务高度密集时往往会导致任务的堆积和失败。