基于WinCE/Linux系统的新一代嵌入式工控主板

　　1  背景与价值—减少用户“阶段0”的开发

　　随着嵌入式行业的发展，嵌入式的功能越来越复杂,嵌入式硬件从初的SCU（Single Chip Microcomputer，只含CPU，无RAM、ROM），MCU（Micro Controller Unit）到现在广泛应用的SoC系统，嵌入式硬件经历了几次比较大的变革。伴随着嵌入式硬件性能的提升，嵌入式软件也由初的前后台程序发展到使用小型操作系统（如RTX51、μC/OSII等）；再到现在，各种大型操作系统在嵌入式系统中的应用随处可见，像Linux、WinCE、VxWorks等。然而要开发一个大型操作系统下的嵌入式系统，首先要对操作系统进行移植，而对于现在的一些大型操作系统，单移植工作就需要花费工程师大量的时间，并且移植后的系统还会存在不稳定因素。因此，越来越多的工程师选择在现有的稳定平台上进行二次开发，来开发大型嵌入式系统。这样，平台供应商应运而生。

　　图1  EPC8000系列工控主板接口

　　EPC8000系列嵌入式工控主板是由广州致远电子有限公司开发的基于XScale PXA270处理器的PC/104嵌入式工控主板，产品架构设计符合PC/104规范V2.5。该主板具有低功耗、高可靠性等特点，预装正版 Microsoft Windows CE 5.0或MontaVista Realtime Linux嵌入式实时操作系统。EPC8000 PC/104嵌入式工控主板可在-40~+85 ℃温度范围内稳定工作，满足工业现场的各种应用需求。

　　2  提供丰富的软硬件资源

　　EPC8000系列工控主板具有极好的稳定性及丰富的接口。标准PC/104扩展总线为用户提供了极大的可扩展性，即使是使用板载的软硬件资源，也足以满足绝大多数应用的需求。

　　图2  EPC8000系列工控主板系统功能框图

　　从图2中可以看出，系统仅需要一组+5 V的电源供电即可正常工作。在系统总线上，挂接有64 MB的SDRAM、2 MB NOR Flash、256 MB NAND Flash、CPLD(用于PC/104总线的时序变换)、10/100M以太网控制器、CAN控制器、CF卡及UART扩展芯片等。PXA270本身自带的I2C总线上外挂一个RTC芯片，作为系统的实时时钟；在CPU的复位引脚上接有一个硬件看门狗，用于监视操作系统的运行；自带的AC’97、 LCD、USB、UART等接口都被加上驱动电路或相关器件引出到主板边缘，方便用户使用。（注：虚线框内的接口有无及接口个数依据的产品型号而定。）

　　表1  EPC8000系列嵌入式工控主板的软硬件资源

　　3  像开发PC软件一样开发嵌入式系统

　　EPC8000系列工控主板预装的Windows CE 5.0或MontaVista Realtime Linux操作系统为用户屏蔽所有硬件细节，并为用户提供一个强大的系统平台，使你可以像开发PC机软件一样开发嵌入式系统，提高了用户应用程序的可移植性。

　　EPC8000系列工控主板使用与PC机几乎一样的集成开发环境，在WinCE下，用户可以使用eMbedded Visual C++ 4.0(与PC机的Visual C++具有相同的开发环境和完全兼容的API，包括MFC)，以及Visual Studio 2003、Visual Studio 2005等。图3是使用eMbedded Visual C++ 4.0开发一个应用程序界面的图片。可以看到，利用eMbedded Visual C++ 4.0可以方便地开发应用程序界面及编写各控件的事件处理代码。对于使用MontaVista Realtime Linux操作系统的EPC8000系列工控主板，则使用大家熟悉的GCC作为编译及开发环境。

　　图3  使用eMbedded Visual C++4.0开发一个应用程序界面

　　4  特点与优势

　　（1） 满足工业现场应用的苛刻要求

　　产品出厂前均进行(-40~+85 ℃)高低温测试；电源板使用进口电感，可靠性高，EMC达到4 kV；多级看门狗：硬件看门狗监视操作系统运行；系统看门狗监视用户应用程序的运行；多达5个RS232C串口,满足多串口应用的需求；板载接口齐全,无需扩展即能满足绝大多数应用；板载电子硬盘,无需再购买CF卡；用户应用程序可加密,有效防止盗版；板载CAN、RS485及iCAN、ModBus协议，大大降低成本；预装正版操作系统,无需再购买操作系统的费用。

　　（2） 人性化的设计

　　所有接插件具有防插反功能；用户可方便更换开机logo；用户可自由选购触摸屏、液晶屏；多种选配件,功能扩展灵活多样；提供大量软件包,用户二次开发快。

　　（3） 功耗极低，无需散热片

　　单5 V电源供电,典型电流值仅为500 mA。结语EPC8000系列嵌入式工控主板顺应了当前嵌入式发展的需要，满足了当前嵌入式行业高端产品的应用需求，具有适应工业现场恶劣环境应用的所有特点。板载资源即可满足绝大多数应用的需求，并且为用户提供了大量软件包及示例程序，用户在极短的时间里即可开发出高性能、高稳定性的大型嵌入式系统。

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参考文献:

[1]. ROM datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ROM_1188413.html.
[2]. EMC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/EMC_2342312.html.
[3]. RS485 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RS485_585289.html.