（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）基于uclinux的配變監(jiān)測終端的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市用電量的日益增加，配電網(wǎng)的安全可靠性 也日益重要。它關(guān)系到千家萬戶的用電，特別隨著電力市場的逐步建立，用電 質(zhì)量成為一個城市供電的重要參數(shù)，對配電變壓器的運行參數(shù)進行監(jiān)測是實現(xiàn) 配電自動化的基礎(chǔ)。u c l i n u x 操作系統(tǒng)是從l i n u x 衍生出來的一種操作系統(tǒng)，它 是專為無m m u 的微控制器開發(fā)的嵌入式l i n u x 操作系統(tǒng)。它支持眾多嵌入式處 理器類型，具有完善的各類驅(qū)動支持。 本文根據(jù)我國配網(wǎng)現(xiàn)狀及配電自動化的需求，在分析國內(nèi)外配變監(jiān)測終端 研究與發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，提出一種基于嵌入式u c l i n u x 操作系統(tǒng)，集電表功能 和通信功能于一體的配變監(jiān)測終端的設(shè)計方案。硬件電路設(shè)計方面，主控板采 用a r m 功能強大的3 2 位處理器a t 9 1 m 4 0 8 0 0 ，全隔離的標(biāo)準(zhǔn)r s 4 8 5 r s 2 3 2 接 口、漢字顯示l c d ；電能表數(shù)據(jù)采集部分采用基于d s p 技術(shù)且?guī)в兄C波測量功 能的高精度電能測量芯片a = 丌7 0 2 2 b ；軟件設(shè)計方面主要討論了系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的 建立，包括b o o t l o a d e r 程序設(shè)計、內(nèi)核移植和裁剪、設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計，終端各 個模塊應(yīng)用程序設(shè)計。 經(jīng)過調(diào)試、運行本終端具有測量精度高、性能穩(wěn)定、體積小、重量輕、功 耗低、操作簡便、一表多用等特點，各項技術(shù)指標(biāo)符合g b 廠r1 7 8 8 3 1 9 9 9 ( ( g b t 1 7 8 8 2 1 9 9 9 ( g b t1 7 2 1 5 - 2 0 0 2 d l 廠r6 1 4 1 9 9 7 和d l 廠r6 4 5 1 9 9 7 等國家 標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適用于電能測量及用電自動化管理領(lǐng)域，較好的符合了目 前國內(nèi)的電網(wǎng)狀況。 關(guān)鍵詞：a t 9 1 m 4 0 8 0 0 ，監(jiān)測終端，u c l i n u x ，a t t 7 0 2 2 b ，a r m 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t w i t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r y se c o n o m y , t h ed e m a n df o re n e r g yi s g r o w i n g 1 f 1 s a f e t ya n dr e l i a b i l i t yo fp o w e rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kh a sb e c o m em o r e a n dm o r ei m p o r t a n t i ti sv i t a lt om i l l i o n so fh o u s e h o l d st h eu s eo fe l e c t r i c i t y , p a r t i c u l a r l yw i t l lt h eg r a d u a le s t a b l i s h m e n to ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e t t h eq u a l i t yo f e l e c t r i c i t ys u p p l ya sac i t yo f t h ei m p o r t a n tp a r a m e t e r s ，m o n i t o r i n gt ot h ed i s t r i b u t i o n t r a n s f o r m e rw o r k i n gp a r a m e t e r si st h eb a s et or e a l i z et h ed i s t i l b u t i o n s ot h el e v e lo f d i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e rm o n i t o r i n gi so n eo ft h em a j o rs t a n d a r d st om e a s u r et h el e v e l o fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n u c l i n u xi sd e r i v e df r o ml i n u xa n di n h e r i t sl o t so fv i r t u e s o fl i n u xs u c ha so p e ns o u r c e ，i th a ss p e c i a li m p l e m e n t si nt h ec a s eo fn o th a v i n g m m ua n ds u p p o r t sw i d er a n g ep r o c e s s o r sa n dm a n yd r i v e r s an e w d e s i g no fi n t e l l i g e n td i s t r i b u t i o nm o n i t o r i n gt e r m i n a lw a sp r o p o s e di nt h i s p a p e r t h en e wd e s i g ni sb a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ec u r r e n ts i t u a t i o no fd i s t i l b u t i o n p o w e rs y s t e m , t h en e e d s o fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ni no u rc o u n t r ya n dt h e i n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i c 刑r e s e a r c h t h i sp a p e rp r e s e n t sat r a n s f o l r m e r m o n i t o r i n g t e r m i n a l d e s i g np l a nw h i c hi s i n t e g r a t e d f u n c t i o n - m e t e ra n d c o m m u n i c a t i o n sf e a t u r e sb a s e do nu c l i n u xe m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m s d u a l c p u a r c h i t e c t u r e i nh a r d w a r ec i r c u i td e s i g n i n g t h ec o n t r o lp a n e lu s e dt h e3 2 b i t e m b e d d e dm i c r o p r o c e s s o r sa t 91m 4 0 8 0 0 a l li s o l a t e ds t a n d a r dr s 4 8 5 r s 2 3 2 c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c ea n dl c dd i s p l a yc h i n e s ec h a r a c t e r st od e s i g n a t t 7 0 2 2 b i s a d o p e di np o w e rr i a e t e rd a t aa c q u i s i t i o nb a s e do nd s pt h c h n o l o g ya n du s e d m u l t i f u n c t i o n a lt h r e e p h a s ee n e r g ym e t e r i n g i nt h ea s p e c to fs o f t w a r ep r o g r a m m i n g ， t h i sp a p e rd i s c u s s et h ee s t a b l i s h m e n to fs y s t e md e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，i n c l u d i n g b o o t l o a d e rp r o g r a md e s i g n ，t h er e p l a n tu c l i n u x ，e s t a b l i s hf i l es y s t e ma n dd e v i c e d r i v e rd e s i g n ，p r o g r a m m em o d u l e s a p p l i c a t i o n so nt e r m i n a l t h r o u g hd e b u g g i n ga n dw o r k i n g ，t h et e r m i n a lh a sh i g ha c c u r a c y , s m a l ls i z e ， l i g h tw i g h t ，l o wp o w e rc o n s u m p t i o n ，e a s yt oo p e r a t e ，v a r i o u st e c h n i c a lp a r a m e t e r st o m e e t g b t1 7 8 8 3 1 9 9 9 ) ) g b i 1 7 8 8 2 1 9 9 9 ) ) g b t1 7 2 1 5 - 2 0 0 2 ) ) d l 廠r6 1 4 1 9 9 7 ) ) d l 廠r6 4 5 - 19 9 7 n a t i o n a ls t a n d a r d sa n di n d u s t r ys t a n d a r d s a n di tm a k e s a p p r o p r i a t et ot h ef i e l do fa u t o m a t i o na n de l e c t r i ce n e r g ym e a s u r e m e n t ，w h i c hi s b e t t e rt ot h ep r e s e n td o m e s t i cp o w e rn e t w o r k s k e yw o r d s ：a t 9 1 m 4 0 8 0 0 ，d i s t r i b u t i o nm o n i t o r i n gt e r m i a n l ，u c l i n u x ，a t t 7 0 2 2 b ， a r m i i 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究 成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的 學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己 在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保 留、送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿?分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題背景及意義 第1 章緒論 配電自動化( d a d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ) 是一項集計算機技術(shù)、通信技術(shù)、 控制技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，其目的是提高電網(wǎng) 的供電可靠性，改進電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運 行人員的勞動強度。配電網(wǎng)自動化從廣義上講，是指利用現(xiàn)代先進的電子技術(shù)， 計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)正常運行時的控制、檢測和故障時的快速 處理，以及配電的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理的自動化。從狹義上講，是指配電網(wǎng)故 障的自動化處理，即包括故障檢測，故障定位、隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)整 個過程。 我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟建設(shè)的必然結(jié)果，長期以來配 電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視，建設(shè)資金短缺，設(shè)備技術(shù)性能落后，事故頻繁發(fā) 生，嚴重影響了人民生活和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，隨著電力的發(fā)展和電力市場的建 立，配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出，形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局 面。由于配電網(wǎng)中的監(jiān)控設(shè)備點多面廣，許多情況下不能把所有的監(jiān)控設(shè)備終 端都直接連接到配網(wǎng)主站上，特別是在有線通信方式下更是如此。因此，配電 自動化系統(tǒng)一般由配電主站子站終端三層結(jié)構(gòu)組成，各站端之間通過 通信媒介完成通信和控制，結(jié)構(gòu)如圖1 1 。 配電主站從各個配電子站獲取配電網(wǎng)信息，對配電網(wǎng)進行全面監(jiān)測和控制， 分析配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)故障診斷、故障隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)，對 整個配電系統(tǒng)進行有效的管理。 配電子站負責(zé)本區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的信息采集處理，完成本區(qū)域內(nèi)故障處理與 控制等功能，并根據(jù)主站的要求將信息轉(zhuǎn)發(fā)至主站系統(tǒng)；同時，接收主站下發(fā) 的信息，在特殊情況下與主站配合完成配電網(wǎng)的調(diào)度管理任務(wù)。對于較大規(guī)模 的城市，由于配電網(wǎng)信息分散復(fù)雜，直接將信息采集至主站系統(tǒng)會造成主站系 統(tǒng)通信端口數(shù)目太多以及主站系統(tǒng)負荷壓力大的局面，為了保證系統(tǒng)實時性， 配電網(wǎng)一般設(shè)置子站來解決上述問題。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 主站層 子站層 終端層 圖1 1 配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 配電終端層設(shè)備主要完成對配電網(wǎng)設(shè)備各種數(shù)據(jù)的直接采集、實時控制以 及數(shù)據(jù)通信等功能。該層包括開關(guān)監(jiān)控、配變監(jiān)測單元、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、饋 線通信設(shè)備等。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不端發(fā)展和新型通信技術(shù)特別是 無線通信技術(shù)的不斷出現(xiàn)，配電自動化系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)在許多情況下也可以由 兩層結(jié)構(gòu)代替，即僅保留主站層和終端層，省去了子站層，達到簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 降低投資成本，提高系統(tǒng)運行效率的目的。本文主要研究的是位于配變自動化 系統(tǒng)終端層的設(shè)備之一配變監(jiān)測終端。 1 2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 配變監(jiān)測終端用于配電變壓器的各種運行參數(shù)的監(jiān)視、測量與控制的遠方 終端。它是配電網(wǎng)監(jiān)控終端層，負責(zé)數(shù)據(jù)的采集和操作命令的執(zhí)行。配變監(jiān)測 終端在配電自動化領(lǐng)域，處在一個非常重要的地位。國內(nèi)最早的配變自動化終 端裝置一般都依賴進口設(shè)備，但是，隨著國內(nèi)自動化技術(shù)水平的提高，配電自 動化的關(guān)鍵設(shè)備由依賴進口逐步轉(zhuǎn)向相信國產(chǎn)設(shè)備，配變終端已有了國產(chǎn)的入 網(wǎng)許可產(chǎn)品，其功能與性能價格比更有利于各供電部門選用。 國外有很多較先進的配變監(jiān)測終端的產(chǎn)品。如加拿大p o w e rm e a s u r e m e n t l t d 生產(chǎn)的3 7 0 0 系列高級電力綜合監(jiān)控儀。其中3 7 2 0 a c m 集采集、測量、控 制、通信功能于一體，裝置也采用了高性能的d s p 芯片用于數(shù)字信號處理。近 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 年來，該公司又推出了新產(chǎn)品，增加了微機繼電保護功能。但是，國外產(chǎn)品由 于其面板按鍵操作較復(fù)雜，技術(shù)實現(xiàn)上有所差異，加之價格昂貴，也不完全適 合我國配電網(wǎng)的現(xiàn)狀和要求。 配變監(jiān)測終端的發(fā)展同配電自動化息息相關(guān)，因為配電自動化沒有什么發(fā) 展，在8 0 年代末，配變監(jiān)測終端的研究工作幾乎為零。隨著，配電自動化在我 國不斷的發(fā)展，配變監(jiān)測終端的研制工作也有很大的進步。由于微處理機具有 速度快、功能強、應(yīng)用靈活等特點，i n t e l 8 0 8 6 ，i n t e l 8 0 2 8 6 ，i n t e l 8 0 9 8 ，m c s 5 1 等高性能微處理機廣泛地應(yīng)用于配變監(jiān)測終端中。隨著電力調(diào)度自動化的發(fā)展， 尤其是配電自動化的發(fā)展，要求配變監(jiān)測終端有更大的容量和更豐富的功能， 新型的，高性能的產(chǎn)品不斷推出。 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市用電量的日益增加，配電網(wǎng)的安全可靠性 也日益重要。它關(guān)系到千家萬戶的用電，特別隨著電力市場的逐步建立，用電 質(zhì)量成為一個城市供電的重要參數(shù)，而用電質(zhì)量的好壞通常要通過對配電變壓 器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測。因此配變監(jiān)測水平也是衡量配電自動化水平的一 個主要標(biāo)準(zhǔn)之一。配電監(jiān)測終端是從傳統(tǒng)的電氣測控等裝置基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 電測量理論及儀表技術(shù)的發(fā)展歷經(jīng)了早期、初期、中期和近期四個階段。早期 和中期的電測量技術(shù)主要是以模擬量測量為主。2 0 世紀5 0 年代，數(shù)字電子技術(shù) 和微電子技術(shù)的引入，促進了電測量及其儀表技術(shù)的發(fā)展，模擬式電測儀表逐 漸在越來越多的場合被數(shù)字式儀表所代替。1 9 7 4 年出現(xiàn)的電壓、電流波形等間 隔采樣技術(shù)，使數(shù)字電子技術(shù)在測量領(lǐng)域作用日益增大，成為電測與儀表技術(shù) 步入中期發(fā)展階段的重要標(biāo)志。在這一階段，以微計算機、獨立操作系統(tǒng)、各 種標(biāo)準(zhǔn)式總線結(jié)構(gòu)為特征，可相互通訊、可擴展式儀器和自動測試系統(tǒng)以及相 應(yīng)的測量技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，并逐漸走向成熟。2 0 世紀8 0 年代中期以來，電 測與儀表技術(shù)進入了迅猛發(fā)展的近期階段，儀器具有了控制、存儲、運算、邏 輯判斷及自動操作等智能化特點，并在測量準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動化 程度及解決測量問題的廣度和深度等方面均有了明顯的進步。 到了9 0 年代中期，計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展以及配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實 施，都進一步促進了電能質(zhì)量問題的研究及其監(jiān)測裝置的研制。尤其是嵌入式 芯片從8 位發(fā)展到1 6 位、3 2 位，處理速度與集成度越來越高，為裝置的設(shè)計提 供了強大的技術(shù)支持。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)測量、監(jiān)控、遠動等硬件資源相互獨立， 往往造成二次設(shè)備的重復(fù)投資，而且接線復(fù)雜也降低了系統(tǒng)的可靠性。隨著微 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 電子技術(shù)等先進技術(shù)的運用，出現(xiàn)了新一代智能監(jiān)控單元，它是集保護、測量、 控制、通信等多種功能于一體的綜合化智能裝置。就本文所研究的配變終端而 言，它可取代傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表、變送器及r t u ，實時地提供電網(wǎng)的電壓、電 流、有功功率、無功功率、電度等參數(shù)，并具有一些就地控制功能；另一方面， 它還可以與遠程終端技術(shù)相結(jié)合，通過通信將系統(tǒng)的計量信息傳送到同一電力 局的不同部門以及其它電力局，用于系統(tǒng)調(diào)度、電能控制等。 1 3 本文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 本課題采用a r m 技術(shù)，基于嵌入式u c l i n u x 操作系統(tǒng)，提出一種集電表功 能和通信功能于一體的配變監(jiān)測終端的設(shè)計方案，在低成本的前提下滿足配變 監(jiān)測終端各種參數(shù)的功能需求。論文共分為六章，主要的內(nèi)容概要如下： 第1 章闡述了本課題的背景和意義，簡要的說明了國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，闡 述了論文的內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)。 第2 章研究了配變監(jiān)測終端的工作原理，多功能電能表協(xié)議，u c l i n u x 操作 系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)功能需求提出了一種帶有表計和通信功能的基于u c l i n u x 操作系 統(tǒng)的配變監(jiān)測終端的總體設(shè)計方案。 第3 章著重討論了配變監(jiān)測終端主控板硬件各個模塊電路設(shè)計，詳細討論 了計量模塊的原理及校表原理與硬件設(shè)計電路，以及部分模塊的抗干擾設(shè)計。 第4 章配變監(jiān)測終端的軟件設(shè)計。主要包括系統(tǒng)開發(fā)平臺的建立，應(yīng)用程 序基于u c l i n u x 操作系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計思想，給出了軟件結(jié)構(gòu)和設(shè)計流程。 第5 章終端硬件軟件調(diào)試。主要包括主控板調(diào)試、交采板調(diào)試、整機調(diào)試。 第6 章總結(jié)和展望。 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章技術(shù)研究基礎(chǔ)與系統(tǒng)總體設(shè)計 2 1 配變監(jiān)測的原理 配變監(jiān)測系統(tǒng)由配變監(jiān)測終端和主站管理軟件兩部分組成。配變監(jiān)測終端 在電力系統(tǒng)配電自動化中擔(dān)負著配電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和控 制的任務(wù)。因此，配變監(jiān)測終端一般由信號及數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)分析與處理 電路、數(shù)據(jù)通信接口電路、控制輸出電路以及人機接口電路等組成，其原理結(jié) 構(gòu)如圖2 1 所示。 信號及數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信接 采集電路口電路 數(shù)據(jù)分析與處理電 路( 核心控制部 件) 人機接u 電控制輸出電 路路 圖2 1配變監(jiān)測終端原理結(jié)構(gòu) 配變監(jiān)測終端利用信號及數(shù)據(jù)采集電路實時地采集供配電系統(tǒng)的各項電力 參數(shù)( 如：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、線頻率等) 及狀 態(tài)信息( 斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的工況以及告警之類信號) 。然后，終端將所采 集的數(shù)據(jù)送到核心控制部件微處理器進行數(shù)據(jù)分析與計算處理：核心控制部件根 據(jù)系統(tǒng)的要求，_ 方面將計算、處理與統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行存儲以備查詢或下次調(diào) 用，或者通過數(shù)據(jù)通信接口將數(shù)據(jù)傳輸給配電子站( 或直接傳給控制主站) 管理系 統(tǒng)及其它終端設(shè)備；另一方面，根據(jù)數(shù)據(jù)采集與處理的結(jié)果實時地對補償功率 因數(shù)，或輸出控制信號。同時，核心控制部件還可以接收來自系統(tǒng)控制主站的 控制命令，以完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、控制功能及實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。人機接口電 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 路主要由鍵盤與顯示電路組成，用于終端的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)顯示及 查詢等。數(shù)據(jù)通信接口電路用于終端與子站( 或主站) 及其它設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳 輸，該電路通常設(shè)計成多個接口電路，以適應(yīng)電力系統(tǒng)不同通信方式的需要， 控制輸出電路主要用于系統(tǒng)無功投切和緊急或特殊情況下的開關(guān)分合。 配變監(jiān)測管理系統(tǒng)將所有的分布在配電變壓器處的配變監(jiān)測終端聯(lián)接成一 個系統(tǒng)，并將所有配變的運行狀態(tài)、配電網(wǎng)絡(luò)上所有負荷點的電能計量數(shù)據(jù)在 配電網(wǎng)絡(luò)模型基礎(chǔ)上進行統(tǒng)一管理，形成配電管理系統(tǒng)本身及其它配電管理子 系統(tǒng)共享的數(shù)據(jù)資源，從而實現(xiàn)配變運行狀態(tài)分析、全網(wǎng)無功優(yōu)化、線損分析 統(tǒng)計考核、電力市場分析、系統(tǒng)經(jīng)營指標(biāo)分析等功制3 2 】。 2 2 多功能電表協(xié)議 多功能電能表通信協(xié)議( m u l t i f u n c t i o nw a t t h o u rm e t e rc o m m u n i c a t i o n p r o t o c 0 1 ) 是由中華人民共和國電力工業(yè)部1 9 9 8 年批準(zhǔn)實施的電力行業(yè)通信標(biāo) 準(zhǔn)。制定協(xié)議的目的是為統(tǒng)一和規(guī)范多功能電能表的費率裝置與數(shù)據(jù)終端設(shè)備 進行數(shù)據(jù)交換時的物理連接和協(xié)議。多功能電能表通信協(xié)議代號為d l t 6 4 5 1 9 9 7 ，行業(yè)通稱6 4 5 協(xié)議，以下簡稱6 4 5 協(xié)議。 6 4 5 協(xié)議適用于本地系統(tǒng)中多功能電能表的費率裝置與手持單元( h h u ) 或 其它數(shù)據(jù)終端設(shè)備進行點對點或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式，規(guī)定了它們之間的 物理連接、通信鏈路及應(yīng)用技術(shù)規(guī)科引。 ( 1 ) 物理層 6 4 5 協(xié)議適用的物理層有以下幾種：接觸式光學(xué)接口、調(diào)制型紅外光學(xué)接口、 r s 一4 8 5 標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口。 ( 2 ) 鏈路層 6 4 5 協(xié)議為主一從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。手持單元或其它數(shù)據(jù)終端為主 站，費率裝置為從站。每個費率裝置均有各自的地址編碼。通信鏈路的建立與 解除均由主站發(fā)出的信息幀來控制。每幀由幀起始符、從站地址域、控制碼、 數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)域、幀信息縱向校驗碼及幀結(jié)束符等7 個部分組成。每部分由 若干字節(jié)組成。 字節(jié)格式 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 每字節(jié)含8 位二進制碼，傳輸時加上一個起始位( 0 ) 、一個偶校驗位和一個 停止位( 1 ) ，共“位。其傳輸序列如圖2 2 。d 0 是字節(jié)的最低有效位，d 7 是字 節(jié)的最高有效位。先傳低位，后傳高位。 幀格式 幀是傳送信息的基本單元，它的格式如圖2 3 所示。幀起始符6 8 h ，標(biāo)識 一幀信息的開始，其值為6 8 h = 0 11 0 1 0 0 0 b 。地址域a 0 a 5 ：地址域由6 個字 節(jié)構(gòu)成，每字節(jié)2 位b c d 碼。地址長度可1 2 位十進制數(shù)，可以為表號、資產(chǎn) 號、用戶號、設(shè)備號等。具體使用可由用戶行決定。當(dāng)使用的地址碼長度不足6 字節(jié)時，用十六進制a a h 補足6 字節(jié)。低址位在先，高地址位在后。當(dāng)?shù)刂窞?9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 h 時，為廣播地址。 圖2 2 字節(jié)傳輸序列 說l 啦f 碼 幀起始符6 8 h a o a 1 a 2 j ：1 k 自| ：域 a 3 a 4 a 5 幀越始符6 8 h 菸! 鋁玨伊 c 數(shù)荔躍，籩域l 數(shù)猁域d a t a 梭驗l i i c s 紿求符 1 6 h 圖2 3幀格式 控制碼c ：控制碼的格式如圖2 4 所示： 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 4 控制碼格式 d 7 = 0 ：由主站發(fā)出的命令幀 d 7 = l ：由從站發(fā)出的應(yīng)答幀 d 6 = 0 ：從站正確應(yīng)答 d 6 = l ：從站對異常信息的應(yīng)答 d 5 = 0 ：無后續(xù)數(shù)據(jù)幀 d s = l ：有后續(xù)數(shù)據(jù)幀 d 4 - - d 0 ：請求及應(yīng)答功能碼 0 0 0 0 0 ：保留；0 0 0 0 1 ：讀數(shù)據(jù)；0 0 0 1 0 ：讀后續(xù)數(shù)據(jù)；0 0 0 1 1 t 重讀數(shù)據(jù)；0 0 1 0 0 - 寫數(shù)據(jù)；0 1 0 0 0 ：廣播校時；0 1 0 1 0 ：寫設(shè)備地址；0 1 1 0 0 ：更改通信速率；0 1 1 1 1 ： 修改密碼；1 0 0 0 0 ：最大需量清零。 數(shù)據(jù)長度l ：l 為數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)。讀數(shù)據(jù)時l 翌0 0 ，寫數(shù)據(jù)時l _ 5 0 ，l = 0 表示無數(shù)據(jù)域。 數(shù)據(jù)域d a t a ：數(shù)據(jù)域包括數(shù)據(jù)標(biāo)識、數(shù)據(jù)和密碼等，其結(jié)構(gòu)隨控制碼的功 能而改變。傳輸時發(fā)送方按字節(jié)進行加3 3 h 處理，接收方按字節(jié)進行減3 3 h 處 理。 校驗碼c s ：從幀起始符開始到校驗碼之前的所有各字節(jié)的模2 5 6 的和，即 各字節(jié)二進制算術(shù)和，不計超過2 5 6 的溢出值。 ( 3 ) 傳輸層 前導(dǎo)字節(jié)：在發(fā)送幀信息之前，先發(fā)送l 4 個字節(jié)f e h ，以喚醒接收方。 傳輸次序：所有數(shù)據(jù)項均先傳送低位字節(jié)，后傳送高位字節(jié)。 差錯控制：字節(jié)校驗為偶校驗，幀校驗為縱向信息校驗和，接收方無論 檢測到偶校驗出錯或縱向信息校驗和出錯，均放棄該信息幀，不予響應(yīng)。 數(shù)據(jù)標(biāo)識 8 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 除測量值以外，本標(biāo)準(zhǔn)將計數(shù)值，最大需量發(fā)生時間，瞬時電壓、電流、 功率值等歸為變量類，將日歷、時間、用戶設(shè)置值、費率裝置的特征字、狀態(tài) 字、費率時段等歸為參變量類。費率裝置中有各種不同類型、不同屬性的數(shù)據(jù)。 本標(biāo)準(zhǔn)采用四級樹狀結(jié)構(gòu)的標(biāo)識法來表示這些數(shù)據(jù)。用2 個字節(jié)的4 個字段分 別標(biāo)識數(shù)據(jù)的類型和屬性，這2 個字節(jié)為d i l 和d i o ，4 個字段分別為d i l h 、d 1 1 l 、 d i o h 和d i o l ，其中d i o l 為最低級標(biāo)識字段，d l l h 為最高級標(biāo)識字段。 用d i l h 標(biāo)識數(shù)據(jù)的類型，其標(biāo)識如圖2 5 ： d i 二 d l 二”d l ：o d 7d 6d 5d 4d 3d 2d 玉d o 電胄皂量 最大需量 變量 參變量 負荷曲線 1 1 1 0 用戶自定義 1 1 1 1 保留 圖2 5 數(shù)據(jù)標(biāo)識結(jié)構(gòu)圖 用d i l l 、d i o h 、d i o l 標(biāo)識數(shù)據(jù)的不同屬性時，對于電能量和最大需量數(shù)據(jù)， 由于其具有多個屬性，如時域性( 當(dāng)前值、上月值、上上月值等) 、分類屬性( 有 功、無功) 、供電方向?qū)傩? 正向、反向) 、費率屬性( 總量、不同費率的量) 等，具體詳細的數(shù)據(jù)標(biāo)識可查詢d l t6 4 5 1 9 9 7 協(xié)議。 ( 4 ) 應(yīng)用層 應(yīng)用層表示用戶在實際通信應(yīng)用層面上需要的命令，它反映了協(xié)議所應(yīng)用 的范圍和支持的功能。6 4 5 協(xié)議應(yīng)用層主要支持讀數(shù)據(jù)、讀后續(xù)數(shù)據(jù)、重讀數(shù)據(jù)、 寫數(shù)據(jù)、廣播校時、寫設(shè)備地址、更改通信速率、修改密碼等九種命令。 下面以讀數(shù)據(jù)舉例說明： 主站請求幀 功能：請求讀數(shù)據(jù) 控制碼：c = 0 1 h 數(shù)據(jù)長度：l = 0 2 h 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 幀格式如圖2 - 6 所示： i 壘墨堅l 壘壁l=l 壘! l 堡望l ! ! 望l 壁蘭堅| 里孔i 里! l | 璺l ! 壘堅i 圖2 - 6 讀數(shù)據(jù)請求幀格式 從站正常應(yīng)答幀 功能：從站正常應(yīng)答 控制碼：c = 8 1 h ，無后續(xù)數(shù)據(jù)幀 c _ a 1 h ，有后續(xù)數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)長度：l = 0 2 h + m ( 數(shù)據(jù)長度) 無后續(xù)數(shù)據(jù)幀格式，如圖2 7 所示： i 壘墨望l 壘ql = | 壘l 壘墨望| 墨! 望l 圣le ki 窆! ll 邕li = l 酞l 墨i 鯉i 圖2 7 無后續(xù)數(shù)據(jù)幀格式 有后續(xù)數(shù)據(jù)幀格式，如圖2 8 所示： i 壘墨旦l ql崔l i 壘墨星i ! 墾i量l 望勘i 娶! il 絲ll 雀i 酞lg 晝l ! 壘亙i 圖2 8 有后續(xù)數(shù)據(jù)幀格式 從站異常應(yīng)答幀 功能：從站收到非法的數(shù)據(jù)請求或無此項數(shù)據(jù) 控制碼：c = c 1 h 數(shù)據(jù)長度：l = 0 l h 幀格式如圖2 - 9 所示： 6 8 h a 0i ia 5l6 8 h c 1 h10 1 hle r rlc sl1 6 hl 圖2 - 9 從站異常應(yīng)答幀格式 2 3u c l i n u x 操作系統(tǒng) 2 3 1u c i i n u x 簡介 u c l i n u x 從l i n u x 2 0 2 4 內(nèi)核派生而來，沿襲了主流l i n u x 的絕大部分特性。 1 0 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 它是專門針對沒有m m u 的c p u ，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。 適用于沒有虛擬內(nèi)存或內(nèi)存管理單元( m m u ) 的處理器。它保留了操作系統(tǒng)的所 有特性，為硬件平臺更好的運行各種程序提供了保證。在g n u 通用公共許可證 ( g n ug p l ) 的保證下，運行u c l i n u x 操作系統(tǒng)的用戶可以使用幾乎所有的l i n u x a p i 函數(shù)，不會因為沒有m m u 而受到影響。由于u c l i n u x 在標(biāo)準(zhǔn)的l i n u x 基礎(chǔ) 上進行了適當(dāng)?shù)牟眉艉蛢?yōu)化，形成了一個高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式l i n u x ， 雖然它的體積很小，u c l i n u x 仍然保留了l i n u x 的大多數(shù)的優(yōu)點：穩(wěn)定、良好的移 植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持、以及標(biāo)準(zhǔn)豐富的a p i 】。 下圖2 1 0 為u c l i n u x 的基本構(gòu)架： i 一一j 圖2 1 0u c l i n u x 的基本構(gòu)架 2 3 2u c l i n u x 目錄結(jié)構(gòu) 在u c l i n u x 的發(fā)行包的頂層目錄中包含以下及個目錄。 l i n u x 2 0 x u c l i n u x 的內(nèi)核，與l i n u x 2 0 x 內(nèi)核兼容。 l i n u x 2 4 x u c l i n u x 的內(nèi)核，與l i n u x 2 4 x 內(nèi)核兼容。 f r e e s w a n ：來自w w w f r e e s w a n o r g 一的軟件。 l i b ：用戶層應(yīng)用程序用到的一些庫，包括l i b e 、l i b m 等。 u c l i b c ：一個l i b c 庫，但它比通常使用的g l i c 更小，更精簡。 u s e r u c l i n u x 自帶的用戶庫的應(yīng)用程序，來自開源社區(qū)，可從互聯(lián)網(wǎng)上 冒 困 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 免費獲取。 下面幾個目錄包含了編譯后的映像文件及輸出結(jié)果。 c o n f i g ：一個基本的l i n u x 配置腳本，用來進行默認的配置。 v e n d o r s ：包含平臺特定的一些編譯信息和一些支持文件。這里還存放了 對每一個u c l i n u x 支持的平臺的默認文件。 r o m f s ：r o m 文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)。 i m a g e s ：包含編譯好的二進制內(nèi)核文件，文件系統(tǒng)的映像文件及一個包 含文件系統(tǒng)和內(nèi)核的映像。 其中在l i n u x 2 4 目錄下，包含了與u c l i n u x 內(nèi)核相關(guān)的所有文件，其目錄 如下。 a r c h ：包含硬件相關(guān)的代碼，也就是u c l i n u x 內(nèi)核的硬件抽象層。因為 u c l i n u x 要支持許多不同的硬件，而它們的結(jié)構(gòu)差別很大，所以就需要 有一些代碼屏蔽掉這些差別，讓上層代碼可以不受硬件差異性的影響。 k e r n e l ：包含u c l i n u x 內(nèi)核的一些核心功能，最終用于生成內(nèi)核映像文件。 f s ：u c l i n u x 內(nèi)核的文件系統(tǒng)。 i n i t ：u c l i n u x 內(nèi)核的初始化代碼。 i n c l u d e ：u c l i n u x 內(nèi)核的頭文件。其中i n c l u d e a s m 是硬件相關(guān)的頭 文件，i n c l u d e l i n u x 是內(nèi)核核心使用的頭文件。 m n l ：u c l i n u x 內(nèi)核的內(nèi)存管理。 i p c ：u c l i n u x 內(nèi)核的進程間通信。 l i b ：u c l i n u x 內(nèi)核需要使用的庫。 n e t ：u c l i n u x 內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中n e v i p v 4 就是t c p i p 的協(xié)議棧。 d o c u m e n t a t i o n ：u c l i n u x 內(nèi)核的幫助文檔。 2 3 3u c l i n u x 內(nèi)存管理 u c l i n u x 同標(biāo)準(zhǔn)l i n u x 的最大區(qū)別就在于內(nèi)存管理。一方面，標(biāo)準(zhǔn)l i n u x 使 用虛擬存儲器技術(shù)，這種技術(shù)用于提供比計算機系統(tǒng)中實際使用的物理內(nèi)存大 得多的內(nèi)存空間，使用者將感覺到好像程序可以使用非常大的內(nèi)存空間，從而 使得編程人員在寫程序時不用考慮計算機中的物理內(nèi)存的實際容量。而u c l i n u x 是針對沒有m m u 的處理器設(shè)計的，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。虛 擬存儲器采用基于局部性原理由存儲器管理機制和一個大容量的快速硬盤存儲 1 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 器支持來實現(xiàn)。為了支持虛擬存儲管理器的管理，l i n u x 系統(tǒng)采用分頁的方式來 載入進程。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)l i n u x 是針對有內(nèi)存管理單元的處理器設(shè)計的。在這 種處理器上，虛擬地址被送到內(nèi)存管理單元( m m u ) ，把虛擬地址映射為物理 地址。通過賦予每個任務(wù)不同的虛擬一物理地址轉(zhuǎn)換映射，支持不同任務(wù)之間的 保護。m m u 寄存器是有特權(quán)的，只能在內(nèi)核狀態(tài)才能訪問。這就保證了一個進 程只能訪問自己用戶空間內(nèi)的地址，而不會訪問和修改其它進程的空間，而對 于多進程管理當(dāng)處理器進行進程切換并執(zhí)行一個新任務(wù)時，一個重要部分就是 為新任務(wù)切換任務(wù)轉(zhuǎn)換表。 由上可知，u c l i n u x 的內(nèi)存管理和l i n u x 的內(nèi)存管理主要區(qū)別在兩個方面。 l i n u x 采用虛擬存儲系統(tǒng)是以占用c p u 時間為代價的。內(nèi)存管理需要地址轉(zhuǎn)換 表和其他一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，留給程序的內(nèi)存減少了，地址轉(zhuǎn)換增加了每一條指令 的執(zhí)行時間，而對于有額外內(nèi)存操作的指令會更嚴重。當(dāng)進程訪問不在內(nèi)存的 頁面時，系統(tǒng)發(fā)生處理失效，系統(tǒng)處理失效，并將頁面加載到內(nèi)存中，這是極 耗時間的磁盤i o 操作。因此內(nèi)存管理活動占用了相當(dāng)一部分c p u 時間。u c l i n u x 的內(nèi)存管理和l i n u x 的內(nèi)存管理相同之處在于u c l i n u x 采用存儲器的分頁管理， 系統(tǒng)在啟動時把實際存儲器進行分頁，在加載應(yīng)用程序時程序分頁加載；但是 由于沒有m m u 管理，所以實際上u c l i n u x 采用實存儲器管理策略。u c l i n u x 系 統(tǒng)對于內(nèi)存的訪問是直接的，它對地址的訪問不需要經(jīng)過m m u ，而是直接送到 地址線上輸出，所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。操作系統(tǒng)對內(nèi)存 空間沒有保護，各個進程實際上共享一個運行空間。一個進程在執(zhí)行前，系統(tǒng) 必須為進程分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲器的連續(xù)空間中。 此外磁盤交換空間也是無法使用的，系統(tǒng)執(zhí)行時如果缺少內(nèi)存將無法通過磁盤 交換來得到改善。如果從易用性這一點來說，u c l i n u x 的內(nèi)存管理是一種倒退， 退回了到了u n i x 早期或是d o s 系統(tǒng)時代，開發(fā)人員不得不參與系統(tǒng)的內(nèi)存管 理，因此u c l i n u x 對內(nèi)存的管理減少就給開發(fā)人員提出了更高的要求。雖然 u c l i n u x 的內(nèi)存管理與標(biāo)準(zhǔn)l i n u x 系統(tǒng)相比功能相差很多，但應(yīng)該說這是嵌入式 設(shè)備的選擇。在嵌入式設(shè)備中，由于成本等敏感因素的影響，普遍的采用不帶 有m m u 的處理器，這決定了系統(tǒng)沒有足夠的硬件支持實現(xiàn)虛擬存儲管理技術(shù)。 從嵌入式設(shè)備實現(xiàn)的功能來看，嵌入式設(shè)備通常在某一特定的環(huán)境下運行，只 要實現(xiàn)特定的功能，其功能相對簡單，內(nèi)存管理的要求完全可以由開發(fā)人員考 慮【1 1 1 。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 4u c l i n u x 多進程管理 l i n u x 作為一種通用的操作系統(tǒng)，其最初的設(shè)計是用于桌面系統(tǒng)或者小型服 務(wù)器。在將l i n u x 用于嵌入式系統(tǒng)中時，由于受到嵌入式軟硬件環(huán)境的制約， 需要對l i n u x 內(nèi)核做一些改進，使它更好地為嵌入式系統(tǒng)服務(wù)。在這些改進中， 進程管理是相當(dāng)重要的一環(huán)。 u c l i n u x 是專門針對無m m u 處理器的嵌入式設(shè)備的l i n u x 變種。u c l i n u x 沒 有m m u ，在實現(xiàn)多進程時( f o r k 調(diào)用生成子進程) 須實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護。由于u c l i n u x 的多進程管理是通過v f o r k 來實現(xiàn)的，因此f - o r k 等于v f o r k 。這意味著u c l i n u x 系統(tǒng)f o r k 調(diào)用完成后，或者子進程代替父進程執(zhí)行( 此時父進程已經(jīng)s l e e p ) ，直 到子進程調(diào)用e x i t 退出；或者調(diào)用e x e e 執(zhí)行一個新的進程，此時將產(chǎn)生可執(zhí)行 文件的加載，即使這個進程只是父進程的拷貝，這個過程也是不可避免的。當(dāng) 子進程執(zhí)行e x i t 或e x e c 后，子進程使用w a k e u p 把父進程喚醒，使父進程繼續(xù)往 下執(zhí)行。 u c l i n u x 的這種多進程實現(xiàn)機制與它的內(nèi)存管理緊密相連。u c l i n u x 針對沒有 m m u 的處理器開發(fā)，所以必須使用一種f l a t 方式的內(nèi)存管理模式。在啟動新的 應(yīng)用程序時，系統(tǒng)必須為應(yīng)用程序分配存儲空間，并立即把應(yīng)用程序加載到內(nèi) 存。缺少了m m u 的內(nèi)存重映射機制，u c l i n u x 必須在可執(zhí)行文件加載階段對可 執(zhí)行文件進行r e l o c 處理，使得程序執(zhí)行時能直接使用物理內(nèi)存l l 。 2 3 5 設(shè)備驅(qū)動概述 系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，而設(shè)備驅(qū)動程序則是系 統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備之間的接口。在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序屏蔽了各種設(shè) 備之間的細節(jié)，為用戶提供統(tǒng)一的操作方式，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一 樣對硬件設(shè)備進行打開、關(guān)閉、讀取或?qū)懭氩僮鳌Ｗ鳛橄到y(tǒng)內(nèi)核的重要組成部 分，l i n u x 設(shè)備驅(qū)動程序主要完成以下功能： ( 1 ) 對設(shè)備進行初始化和釋放： ( 2 ) 將數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送給設(shè)備和從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)； ( 3 ) 對設(shè)備進行管理和控制； ( 4 ) 檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。 l i n u x 系統(tǒng)支持三種類型的硬件設(shè)備：字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。字符 設(shè)備和塊設(shè)備均可通過o p e n 、c l o s e 、r e a d 、w r i t e 等操作來訪問。二者之間的主 1 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 要區(qū)別在于管理方式的不同。字符設(shè)備以字節(jié)為單位進行讀寫，無須經(jīng)過緩沖 區(qū)，而塊設(shè)備則必須通過一塊緩沖區(qū)來訪問。其次，字符設(shè)備不可隨機讀寫， 只能順序存取。而塊設(shè)備支持隨機存取，可以讀取任意位置上的整數(shù)倍塊長的 數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備既具有字符設(shè)備的特點，又具有塊設(shè)備的特點。對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的 存取是流式的，但是其輸入輸出又是成塊的，塊的大小不固定，小到幾個字節(jié)， 大到數(shù)百甚至數(shù)千字節(jié)。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不再像字符設(shè)備和塊設(shè)備驅(qū)動那樣通 過r e a d 、w r i t e 等操作來訪問，而是通過s o c k e t 接口來進行。 設(shè)備驅(qū)動程序可以分為三個主要組成部分： ( 1 ) 自動配置和初始化子程序。負責(zé)檢測所要驅(qū)動的硬件設(shè)備是否存在和 是否能正常工作。如果該設(shè)備正常，則對這個設(shè)備及其相關(guān)的、設(shè)備驅(qū)動程序 需要的軟件狀態(tài)進行初始化。這部分驅(qū)動程序僅在初始化的時候被調(diào)用一次。 ( 2 ) 服務(wù)于i o 請求的子程序，又稱為驅(qū)動程序得上半部分。調(diào)用這部分 是由于系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果。這部分程序在執(zhí)行的時候，系統(tǒng)仍認為是和進行調(diào)用 的進程屬于同一個進程，只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài)，具有進行此系統(tǒng)調(diào)用的 用戶程序的運行環(huán)境。因此可以在其中調(diào)用s l e e p ( ) 等與進程運行環(huán)境有關(guān)的 函數(shù)。 ( 3 ) 中斷服務(wù)子程序，又稱為驅(qū)動程序得下半部分。在l i n u x 系統(tǒng)中，并 不是直接從中斷向量表中調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序的中斷服務(wù)子程序，而是由l i n u x 系統(tǒng)來接收硬件中斷，再由系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序。中斷可以產(chǎn)生在任何一 個進程運行的時候，因此在中斷服務(wù)程序被調(diào)用的時候，不能依賴于任何進程 的狀態(tài)，也就不能調(diào)用任何與進程運行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。因為設(shè)備驅(qū)動程序一 般支持同一類型的若干設(shè)備，所以一般在系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序的時候，都 帶有一個或多個參數(shù)，以唯一標(biāo)識請求服務(wù)的設(shè)備。 l i n u x 的設(shè)備管理與文件系統(tǒng)緊密聯(lián)系，用戶進程是通過設(shè)備文件與具體硬 件打交道。各種設(shè)備文件都以文件的形式存放在d e v 目錄下。在設(shè)備管理中除了 設(shè)備類型外，內(nèi)核還需要一對參數(shù)來確定唯一的設(shè)備。這對參數(shù)就是主設(shè)備號 與次設(shè)備號。主設(shè)備號可以用來區(qū)分不同種類的設(shè)備，而次設(shè)備號用來區(qū)分同 一種類型的多個設(shè)備?？梢允褂貌僮骱阭 a j o r ( ) 來獲取主設(shè)備號，使用m 1 n o r o 來獲取次設(shè)備號，使用m k d e v 0 來根據(jù)主次設(shè)備號合