一、嵌入式通信系统概述
1.嵌入式通信系统特征
为适应经济发展和时代进步，通信系统制造商需要制造出功能更加齐全、性能更加强大的通信产品来迎合市场的激烈竞争。嵌入式通信系统需要满足更多的功能和更多样的性能要求。嵌入式通信系统由于特定的应用场景、特殊的应用目的，其与一般的系统相比，具备特有的属性：一是响应时间受限性，通信系统的任务具有时限属性，当任务开始后，要在一个特定的时间内执行完毕。二是可靠性，通信系统对可靠性有严格要求，特别是汽车、航空器等控制系统，通信系统的执行情况和执行结果对生命、财产、国防安全有重大的影响，一个微小的故障就可能造成严重的后果；三是约束的复杂性，约束分为时间约束和资源约束，前者指每个任务都需满足时限约束，后者指当多个任务共享同一的资源时，按照一定的资源访问控制协议进行，防止死锁，避免高优先级任务被低级任务阻塞；四是多任务类型，嵌入式通信系统需要处理不同类型的任务，如周期式任务、偶发式任务、非周期式任务和非实时式任务。
2.嵌入式通信系统工作原理
嵌入式通信系统运行中，在不同任务之间需要进行通信，其是通过读写、共享变量实现的。必须保证共享变量的数据的一致性，才能保证嵌入式通信系统正常工作。嵌入式通信系统通常采用原子锁的机制来确保共享变量访问一致性，在任务访问共享变量之前对其锁定，在访问结束后解锁。如果锁定或者解锁失败，则不能访问系统共享变量。由此任务的执行过程产生关联，当高优先级任务访问系统共享变量时，访问相同共享位置变量的低优先级任务会被拒绝，从而落实嵌入式通信系统运算规则。嵌入式通信系统需要同时保证对共享资源的互斥访问与任务的可调度性。
3.嵌入式通信系统调度原理
为了精确调度嵌入式通信系统的资源，达到实时、可预测的特定要求，在嵌入式通信系统部署之前，需要用调度理论对目标任务进行可调度性分析，再进行调度方案搜索。嵌入式通信系统任务调度技术分为嵌入式通信系统可调度性分析方法和嵌入式通信系统调度策略。嵌入式通信系统任务调度技术研究包括任务共享系统资源的策略、机制，并提供判断嵌入式通信系统任务可否调度。嵌入式通信系统经历了从简单到复杂的历程。嵌入式通信系统的特定应用需求要求通信系统设备小型化、集成度高，紧密与网络契合，具备移动能力。并进一步要求嵌入式通信系统的嵌入式CPU体积小、低功耗，能够将通用CPU中由板卡完成的目标任务集成在芯片内部。嵌入式通信系统的CPU要求硬件和软件有较高的效率，去除冗余，在同样的条件下达到更高的性能。毋庸置疑，嵌入式通信系统是一项技术密集、资金密集、研发密集、不断创新的高新知识集成系统。
二、工业通信管理机应用分析
1.工业通信架构需求
在目前工业通信体系中，通常包括监控系统、通信网络、自动化控制、数据传输等多个体系。工业生产自动化程度的不断提高，需要对整个工业生产自动化体系内处于分散状态的生产过程、设备状态进行集中监视、控制和统计管理，工业通信系统承担着极为重要的责任，综合了自动控制技术、计算机技术、现代通信技术等多个方面的技术，形成了一个覆盖工业生产过程各个环节的综合系统，而其中远距离的人机信息交互是这一系统的核心需求，以满足包括如遥控、遥测、遥调、遥信等远动技术的需要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，工业通信体系中，涉及大量智能模块，包括如变压器保护、电容器保护、线路保护、自动控制、智能操作等模块，这些模块处于工业通信系统中，使得工业通信系统内部存在大量的数据通信，以满足各子系统内部及子系统之间的信息传输与信息共享需要，因此实现设备、系统的共联互通极为重要。
2.通信管理机工作机制
通信管理机是工业通信系统中的主单元，通常位于通信系统主控层，用以完成各个设备、系统之间的信息交换工作，实际上是对整个通信系统进行控制。由于工业系统中设备、系统多样复杂，各类通信协议、通信接口掺杂于整个系统之中，为了使设备、系统之间的信息交换工作得到良好的保障，通信管理机应当有强大的通信能力，以适应整个系统中不同通信接口、通信方式、通信协议之间的协调集成工作，疏通系统中的信息交换障碍。而这些问题，都需要通信管理机在硬件和软件方面来满足。目前常用的通信管理机主要分为工控机硬件平台和嵌入式处理器硬件平台两大类，工控机硬件平台的通信管理机主要以软件来完成通信管理，在应用中不需要单独开发硬件平台而采用标准的工控机，但在实际应用中根据不同企业的需要还需要增加各类辅助设备，包括如终端服务器、转换设备、网络集线器等；嵌入式处理器硬件平台的通信管理机，则是面向用户开发设计，有较强的针对性，整个系统经过特殊处理和设计，拥有较强的扩展能力和转换能力，相对于工控机硬件平台的通信管理机更具有针对性，适用性更高。
三、嵌入式通信管理机开发应用
1.嵌入式通信管理机硬件结构
嵌入式硬件设备通常包括嵌入式处理器和外围接口两个部分，其中嵌入式处理器是整个系统的核心，嵌入式处理器并不是普适性处理器，而是针对特定用户专门设集的处理器，在芯片内部集成了大量特定功能；外围绕接口是嵌入式系统的辅助功能部件，用以支撑存储、通信、调试、显示功能，包括如存储设备、通信设备、显示设备等。由于工业应用中，设备环境复杂、现场通信标准多样，硬件设备必须要能兼容多种现场总线模式，兼容和支持多种接口，同时还应当充分结合以太网技术的开放性和扩充性，构建起低功耗、高可靠、多功能的硬件系统。
2.嵌入式通信管理机软件结构
嵌入式通信管理机软件系统需要具有很强的实时性、硬件协调性、软件固化性、应用专业性的特点，由于嵌入式通信管理机存储器芯片容量有限，往往需要对标准的嵌入式系统进行小型化裁剪处理，构建起适合特定工业应用场合的嵌入式软件系统。同时，还需要降低系统的开发成本，拓展系统的硬件平台应用能力，并保障系统的性能和网络支撑能力。目前，在嵌入式软件系统中，为了实现多种通信管理机制，往往采用将从多接口程序作为一个大集合提供独立线程调用的方式，或者为每个接口程序建立单独文件构建单一线程调用的方式，这两种方式各有优点，不过考虑工业通信管理机的拓展能力，采用每一通讯接口提供单一执行程序的方式具有更高的实用性。
结语
嵌入式操作系统在通信管理机中的使用，体现了它的优势，保证通信管理机的整体稳定运行，可以满足用户的各项需求，为自动化控制系统的安全运行提供了很好的技术保证。以嵌入式操作系统为基础的通信管理机设计，主要的在对系统内核进行删减、文件系统建立等基础上实现通信管理机的各项功能，并保证系统和通信管理机的安全、稳定、可靠。
参考文献
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[3]武禾栩,钟俊. 嵌入式通信管理机配置软件设计[J]. 数字技术与应用. 2015(09)
论文作者:姚佳
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/4
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