刘小菊（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳 110016）
一种平台化的嵌入式智能仪器仪表系统底层共性驱动技术研究
刘小菊
（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳110016）
【摘 要】智能仪器仪表是当代计算机技术和仪表组合而成的产物，其在科研、生态环境监测以及制造行业等领域发挥着非常关键的作用。可当前的智能仪器还有结构单一、功能较少、实用性较差以及难以维护等缺陷，影响了仪器仪表的功能性和经济性。现简要分析平台化的嵌入式智能仪器仪表系统底层共性驱动技术，力求为今后的相关工作提供参照。
【关键词】嵌入式智能仪器仪表驱动技术
智能仪器仪表是计算机技术与数字仪器结合的产品，其属于包含有微机或者微型处理器的测量设备。借助智能仪表中的微型处理器，能够对检测数据实行储存、计算以及分析，且进行逻辑决策，很大程度提升了仪器的性能，与传统仪器仪表相比具有极大优势。因此，对智能仪器仪表进行研究具备非常重要的意义。
1 数据测量模块接口驱动技术
1.1串行外设接口驱动技术
串行外设接口的速度较高，能够符合主中央处理器和若干个外围低速元件彼此的数据传送要求。串行外设接口以主从形式运行，此类形式往往存在单一主元件与一个或多个从元件，信息在主机端移位脉冲下按位进行互相传送。而在智能仪表之中，主处理器在主机端主要以单主单从或单主多从的方式以及单一或若干个信息收集模块实行通讯，最终有效集成信息收集模块。
1.2I2C接口驱动技术
I2C总线是微电子通讯控制方面应用较多的一类新式总线指标。其具备接口较少、控制简便、元件封装形式比较小以及高通讯速率等优势。进行主从形式的通讯过程中，还能够借助I2C总线的功能同时接进若干个I2C元件，借助地址对通讯对象进行识别。其主要利用串行数据线和串行时钟线实现对连接进行总线的元件进行数据传输，且基于地址对各个元件进行识别［1］。
2 信息数据存储系统的驱动技术
2.1存储元件驱动技术
对同步动态随机存储器的驱动技术包含初始化、读取写入以及刷新。初始化通常进行预先充电、自动化刷新以及配置寄存系统。刷新则应用自动化刷新模式。借助AMD Alchemy方案内置同步动态随机存储器对系统进行初始，读取写入主要由内核中内存管理系统进行。因虚拟内存管理系统的先进性和复杂性会产生较多的调度与数据交互，进而减少智能仪器仪表的时效性。所以，于存储系统的设计过程中禁用了虚拟内存的调入性能。固态存储器与动画编辑器的驱动技术包含基础的读取、写入、擦除以及上层闪存管理系统，智能仪器系统中应用的嵌入式Linux主要借助双雷达微波交通检测器子系统的抽象装置对固态存储器与动画编辑器进行操作与数据的读取和写入管理。并且为设备提供了硬件与上层的抽象接口，存储装置的驱动设计变得越来越便捷，可以有效支持与管理各种装置。双雷达微波交通检测器驱动系统仅需有效控制物理装置访问，和内核传输的那些比较复杂的环节由抽象层进行。抽象层对NAND Flash的驱动系统实行抽象，并可以进行错误检查、系统纠错以及坏道问题处置。客户模块系统为客户提供直接访问的接口。另外，抽象层对抽向设备构造进行了定义，针对设备的驱动系统，仅设计公共端现实的接口函数，其监测现实中设备之后，对该设备进行注册［2］。
2.2文件系统结构的设计方案
文件系统是智能仪器仪表数据存储系统的关键构成，其直接对系统自身属于与客户信息的存储形式产生影响。其在系统底层文件中添加抽象层，即虚拟文件系统。此类分层的方式使Linux操作系统能够具备极佳的兼容性，还能够很大程度提升其扩充性。在容量较大的存储平台中，需结构完整的存储与文件系统。尤其针对智能仪器仪表系统此类宽应用领域的装置，在运行条件相对复杂的情况下，很有可能发生供电不稳等故障问题。所以，智能仪器仪表平台对文件系统的可靠性设定了非常严格的标准。可以应用根据NAND Flash的YAFFS文件系统提升系统的稳定性，确保信息安全。
3 人机接口模块的驱动技术
3.1液晶显示器驱动技术
由于智能仪器仪表的技术水平和数据显示的标准要求越来越严格，简单的显示已经无法满足要求，但图形显示系统能够直观完整的展现影像和字符。液晶显示器属于数据显示和人机交互的平台，具备轻重量、低能耗、运行低电压、不产生辐射以及显示数据量多的优势。因此，可以把液晶显示器当成人机交互的重要接口装置。
3.2触摸屏驱动技术
应用这种人机交互形式，操作人员仅触碰屏幕上的符号或者文字就可以对整体系统进行操作，消除了按钮和开关管理形式，使人机交互变得更加便捷。所以，触控屏已经变成了目前应用最广泛的人机交互装置。其输入系统是由检测设备和控制系统构成。基于运行机理的差异，其可以分成电阻式、电容式、表面声波屏、红外线扫描屏以及矢量压力传感触控屏等几类。在触摸平面的时候，控制器对操作人员触摸的部位进行定位和检测，且经过接口端传输到中央处理器，处理器基于屏幕相应坐标位置的内容明确操作者的控制意图，并下达对应的命令。
4 数据通讯系统接口的驱动技术
4.1以太网驱动技术
网络接口装置同样需建立专门的数据信息结构且向内核进行注册，进而在和外界实行信息交换的情况下，对请求函数进行调用。可块设备仅响应系统内核发出的请求，网络装置驱动系统却可以异步接收系统之外的信息。所以，如果内核命令块设备驱动系统向内核传输缓冲区信息的情况下，网络驱动装置就会向内核发出请求，要求将系统之外得到的信息传输到内核中。网络设备驱动程序主要实现数据包的发送和接收，并为上层协议提供访问的方法。Linux操作系统中，全部网络驱动装置均存在一致接口，对所有硬件的访问均需经过这个接口。实行网络信息传送的过程中，网络装置驱动系统要经过标准接口把信息传输至对应网络层之中，或向网络传输信息［3］。
4.2USB接口的驱动技术
当前时期，USB接口的应用十分广泛，其具备高传输速度、成本低廉、高兼容性以及能够动态链接的优势。智能仪器系统可以有效的支持USB接口，一方面能够借助USB接口将装置相连，并实行高速度的数据交互，另一方面可以对键鼠、U盘、读卡器以及摄像头等设备实行动态化集成。很大程度扩展了智器仪表系统的功能。
5 结语
综上所述，该研究对智能仪器仪表系统中的功能性模块驱动技术进行了初步的分析，可仍需不断优化和提升其总体性能。且随着智能仪器仪表检测标准的持续快速提升，需更多先进的科学技术对其进行支撑和完善，而这方面也正是相关科研工作者未来主要努力的方向。
参考文献：
［1］牛延谋.嵌入式系统智能仪表开发平台的研究及其在流量仪表设计中的应用［J］.中国化工贸易，2015（21）:38-40.
［2］刘忠超，翟天嵩.基于AVR的智能仪表的嵌入式以太网接口设计［J］.中国农机化学报.2012（1）:169-172.
［3］安宇.浅析嵌入式系统及其对仪器仪表技术的支持［J］.中国科技博览，2015（24）:330.
