基于嵌入式Linux的車載自動空調控制模型設計

朱蘭

摘 要：該文提出了一種基于嵌入式Linux的車載自動空調控制模型的設計方法。該模型基于開源的Linux嵌入式軟硬件系統，搭建了車載自動空調控制平臺。在該平臺的支持下，可以有效的實現車載空調的自動控制，具有較好的經濟性和可擴展性。

關鍵詞：Linux 自動空調 控制模型 內核編譯 文件系統設計

中圖分類號：U472.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0022-02

由于計算機自動控制技術的發展，車載空調已經由手動控制模式逐漸過度到計算機控制模式。車載空調自動調節功能包括車內溫度和濕度的自動調節、回風和送風模式的自動控制以及運轉方式和換氣量的控制等控制功能。電控單元將根據駕駛員簡單的按鈕輸入，結合各種傳感器輸入的信號，并可自動實現送風溫度和送風速度的高效調整。因此，自動空調不但可以減輕操作復雜度，對節能減排也起到了非常重要的支撐作用。

為了提高車載自動空調的控制效果，采用操作系統對控制器軟硬件資源進行高效管理是一種切實可行的辦法。Linux是一款穩定開源的多任務操作系統，可以方便的移植到各種主流的嵌入式平臺上，在工業控制、消費電子領域有著非常廣泛的應用。因此該文嘗試在嵌入式Linux系統平臺上實現車載自動空調的控制模型，為車載自動空調控制器的軟件編制提供可靠有效的平臺。

1 自動空調控制系統架構

車載自動空調控制系統的架構如圖1所示：

從圖1可以看到，車載自動控制完全根據傳感器的信號和控制邏輯來實施執行器的控制操作。

2 嵌入式Linux系統架構

嵌入式Linux系統負責管理整個控制器的軟硬件資源。從分層結構的角度看，其內部架構的基本思想是封裝硬件資源細節，像上層應用提供調用接口，并有效實現接口的管理方法。其架構如圖2所示：

3 模塊設計方法

3.1 內核編譯

嵌入式Linux 2.6以上的內核已經對各種主流的嵌入式平臺進行了有效的支持，直接在內核包中提供了各種嵌入式平臺對應的的驅動程序和配置文件。該文以龍芯嵌入式處理器上的Linux 3.0.1為例進行分析。

3.1.1 交叉編譯器設定

通過交叉編譯器將Linux內核編譯成能夠在龍芯嵌入式處理器上運行的可執行文件，其設定方法為直接修改內核根目錄中的主控Makefile文件。因為龍芯處理器采用的是mips架構，所以其命令為：

[root@localhost linux-3.0.1]#make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips-linux-

3.1.2 定制內核

定制內核的目的是使內核能夠根據嵌入式系統的軟硬件管理要求來為上層控制應用程序提供一個緊湊的運行平臺。從實現的角度看，定制內核就是有針對性的定制內核的各項功能。由于Linux內核的源文件數量非常大，所以通過直接修改源文件的方式來進行定制是行不通的。為了提高定制的效率，一般都采用內核提供的配置工具，通過以下命令啟動：

[root@localhost linux-3.0.1]#make menuconfig

在配置工具中分別對以下功能進行配置：

* Generic Driver Options

該選項是驅動程序通用選項。

* Memory Technology Device（MTD）

該選項用于支持內存技術設備。

* Parallel port support

該選項用于支持并口設備。

* Block support

該選項用于支持塊設備。

* Input device support

該選項用于支持輸入設備。

* Character devices

該選項用于支持字符設備。

* Multimedia devices

該選項用于支持多媒體設備。

* Graphics support

該選項用于支持圖像設備。

* Ext3 journalling file system support

該選項用于支持Ext3文件系統。

* Reiserfs support

該選項用于支持Reiserfs文件系統。

* ROM file system support

該選項用于支持ROM文件系統。

* Network File systems

該選項用于支持網絡文件系統。

上述功能主要用于傳感器信號和執行器控制指令通信硬件的控制。

3.2 文件系統設計

在嵌入式系統中，存儲器主要有RAM和Flash兩類，所以文件系統也可以分成基于RAM的文件系統和基于Flash的文件系統兩類。車載空調控制軟件在車輛斷電時存儲在Flash中，因此該文選擇Cramfs來管理Flash。Cramfs文件系統是一種新型只讀文件系統。Cramfs以4KB為單位對文件進行2：1壓縮存儲。操作系統在訪問Cramfs系統文件時，Cramfs僅僅是把當前被訪問的文件解壓到RAM中，并不會把整個文件系統的內容全部解壓到RAM中，以節省大量的RAM空間。

通過以下命令生成Cramfs文件系統鏡像文件：

[root@localhost home]# ./mkcramfs rootfs rootfs_cramfs.img

Linux內核鏡像啟動后，會自動掛載上述命令生成的Cramfs文件系統鏡像文件，啟動車載自動空調的控制程序。

4 結語

該文針對龍芯嵌入式處理器平臺，提出了一種基于嵌入式Linux的車載自動空調控制模型的設計方法。通過內核編譯和文件系統設計搭建出車載自動空調的控制平臺模型。使得控制系統可以高效的在嵌入式軟硬件系統上獲取傳感器信號，并對執行器進行控制。整個模型具有較好的穩定性和可擴展性。

參考文獻

[1] 蔡睿妍. Arduino的原理及應用[J].電子設計工程. 2012，20（16）：155-157.

[2] 董志國，李式巨.嵌入式Linux設備驅動程序開發[J].計算機工程與設計，2006，27（20）：3737-3740.

[3] 趙敏，楊恢先，湯安平.基于S3C2440的嵌入式Linux系統移植的研究與實現[J].電子器件，2008（6）：1947-1950.

[4] 杜敏杰，馬彥恒，劉利民.基于龍芯2E平臺的嵌入式Linux系統的開發與應用[J].儀表技術，2008（12）：50-52.