GEC系統(tǒng)架構(gòu)
---GEC控制器是一個(gè)PC-Based控制器,因此可將其拆解為軟件及硬件兩大部分（參考圖1）。其中硬件部分又可劃分為中央處理器（CPU）及輸出入接口（I/O）兩大類,不同的應(yīng)用需求對(duì)中央處理器和輸出入接口的要求各不相同。在軟件方面,操作系統(tǒng)的選用往往是決定日后控制器菜單能否符合需求的重要因素。以下我們將針對(duì)這些部分逐一說(shuō)明。
中央處理器（CPU）
 ---計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)的核心是CPU,GEC控制器在CPU的選配上是以應(yīng)用需求作為考慮重點(diǎn)。因?yàn)楣�業(yè)控制應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣泛,從簡(jiǎn)單的數(shù)字及模擬信號(hào)控制到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制或影像監(jiān)測(cè),所需的運(yùn)算能力完全不同,因此針對(duì)不同的應(yīng)用需求提供不同等級(jí)的CPU作配合選擇,才能提供系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者一個(gè)符合功能需求且成本合理的解決方案,GEC控制器即是在這個(gè)概念下開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品。

外型架構(gòu)
 ---一般嵌入式工業(yè)控制應(yīng)用對(duì)于空間限制的要求較多,因此GEC特別強(qiáng)調(diào)小體積設(shè)計(jì)及散熱能力。雖然GEC控制器的內(nèi)部空間并不寬裕,但其內(nèi)部總線仍采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),保留了最大的彈性及擴(kuò)充性和周邊適配卡整合。

輸出入接口
---GEC是通用型嵌入式控制器,必須利用控制器內(nèi)部有限的空間及接口滿足絕大多數(shù)客戶的應(yīng)用需求,于是GEC提出了如下幾種不同的輸出入接口,通過(guò)彼此搭配提供最大的配置彈性：
● 多軸運(yùn)動(dòng)控制接口（Motion Control Interface Module）
● 多信道影像采集接口（Video Capture Interface Module）
● 多串行端口接口（RS-232/422/485 Communication Interface Module）
● CAN Bus界面（CAN bus Communication Interface Module）
● 高速串行技術(shù)輸出入接口（High Speed Link Interface Module for DI/O and AI/O signal）
● 數(shù)字信號(hào)控制接口（Digital I/O Control Interface Module）
● 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊接口（Remote Control Interface Module）
操作系統(tǒng)的選用
 ---操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制PC的核心作業(yè)及資源分配,不僅會(huì)影響系統(tǒng)執(zhí)行的效率,更會(huì)影響整個(gè)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)時(shí)的資源需求,因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者應(yīng)針對(duì)不同的應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng),考慮的重點(diǎn)一般為：系統(tǒng)穩(wěn)定性、“實(shí)時(shí)”能力、多任務(wù)能力、是否需支持人機(jī)界面或繪圖、所需存儲(chǔ)空間大小、總擁有成本等等。

--- GEC控制器內(nèi)可搭配的操作系統(tǒng)包含下列幾種：
---1.Embedded NT/ Embedded XP
---Embedded NT/ Embedded XP的設(shè)計(jì)概念在于將一般的NT/ XP作模塊化分割,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者只需要挑選所需的NT/ XP的功能模塊并將其組織起來(lái),即可構(gòu)建一Embedded NT/ Embedded XP系統(tǒng)。模塊化架構(gòu)使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)所挑選的功能模塊的多少?zèng)Q定存儲(chǔ)空間的大小。
---Embedded XP系統(tǒng)與一般 Windows XP完全兼容,在Windows XP上編譯完成的控制程序直接拷貝至Embedded XP系統(tǒng)上即可執(zhí)行,因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者無(wú)需學(xué)習(xí)新的工具,大大降低了軟件開(kāi)發(fā)成本。
---2.Windows CE
---Windows CE操作系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)空間比Embedded XP節(jié)省許多,一般而言64MB的存儲(chǔ)空間即可構(gòu)建出一個(gè)Windows CE系統(tǒng),若有特殊需求存儲(chǔ)空間還可以更小。此外,Windows CE還有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性功能和與Windows系統(tǒng)一致的人機(jī)界面。但是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者需要注意,由于Windows CE架構(gòu)于嵌入式系統(tǒng)而Windows XP架構(gòu)于桌上型系統(tǒng),因此兩者在軟件的開(kāi)發(fā)流程上會(huì)有所不同。在微軟的大力促銷下,Windows CE操作系統(tǒng)的授權(quán)成本相當(dāng)便宜。
---3.Linux
---Linux一向以穩(wěn)定性及免費(fèi)授權(quán)的開(kāi)放性著稱,在服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)應(yīng)用上已有超過(guò)30%的市場(chǎng)占有率,但是在PC-based控制器應(yīng)用上Linux仍處于萌芽階段。Linux 的實(shí)時(shí)性功能并不突出,其上層人機(jī)接口系統(tǒng)也并不廣為軟件工程師所熟悉,并且其開(kāi)放性導(dǎo)致版本控制花費(fèi)增加,在解決Bug以及后續(xù)維護(hù)上也較為困難。
---但是Linux系統(tǒng)采用的是免費(fèi)授權(quán)的方式,如果系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者本身已具備Linux系統(tǒng)核心的開(kāi)發(fā)及維護(hù)能力,則可以采用Linux節(jié)省成本。

GEC應(yīng)用實(shí)例——隧道遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用背景簡(jiǎn)述
---我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)多山并且市區(qū)土地利用率高,因此隧道一直是交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要部分。由于潮濕、空氣流通不暢以及交通工具運(yùn)行時(shí)排出的大量廢氣會(huì)成為安全隱患,因此需要對(duì)隧道內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)。
---以往,該類型的監(jiān)控工程都是使用PLC系統(tǒng),但是PLC 的“固定時(shí)間”方式無(wú)法真正管控隧道環(huán)境并做出適時(shí)適度的調(diào)節(jié),而且PLC在進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充和建置管控點(diǎn)信息傳輸與交換系統(tǒng)時(shí)需要花費(fèi)相當(dāng)大的成本。相比較而言,一般工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)當(dāng)是取代PLC的一個(gè)解決方案,但考慮到隧道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間的惡劣環(huán)境,凌華科技認(rèn)為一般的工業(yè)計(jì)算機(jī)很難勝任。
解決方案
---與專業(yè)人員溝通并了解現(xiàn)場(chǎng)狀況后,凌華科技提出了使用GEC控制器的建議。

 ---凌華科技依據(jù)中控中心信息系統(tǒng)所要求的信息反應(yīng)時(shí)間為基礎(chǔ),將整個(gè)隧道監(jiān)控系統(tǒng)劃分為數(shù)十個(gè)子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)使用一臺(tái)GEC控制器（凌華科技的GEME-1000）作為現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控中樞。子系統(tǒng)周邊隧道現(xiàn)場(chǎng)的管控點(diǎn)用凌華科技的NuDAM-6000遠(yuǎn)程控制模塊系列進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,GEME-1000則通過(guò)其串行接口與NuDAM-6000遠(yuǎn)程控制模塊結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。GEC控制器與中控中心信息系統(tǒng)的連接則是通過(guò)Microsoft主導(dǎo)的OPC Server/Client 傳輸協(xié)議在100MBps的以太網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
---凌華科技為GEC控制器配置了CF卡并內(nèi)建一個(gè)Embedded XP操作系統(tǒng),CF卡的所提供的插針式接口,在可靠性、防震性及穩(wěn)定性上均比一般的硬盤機(jī)好,能夠適應(yīng)隧道現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境;構(gòu)建Embedded XP操作系統(tǒng)主要是考慮到Windows軟件資源以及與中空中心信息系統(tǒng)的兼容性。
---這套系統(tǒng)比傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)的后續(xù)硬件維護(hù)更加簡(jiǎn)便,更加節(jié)省成本,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者利用Embedded XP操作系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和檔案分享功能在中控中心就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行GEC控制器內(nèi)控制程序的更換

結(jié)論
--- 隨著計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)科技的進(jìn)步,過(guò)去的許多夢(mèng)想正在成為現(xiàn)實(shí),GEC概念的提出正也是科技發(fā)展趨勢(shì)下的產(chǎn)物。
---嵌入式應(yīng)用概念衍生出GEC控制器小空間需求的外型設(shè)計(jì);多樣化的中央處理器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的選配、完整的附加硬件接口裝置,使得GEC控制器可針對(duì)實(shí)際應(yīng)用選擇適當(dāng)且成本合理的硬件配備;嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)的成熟又讓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可針對(duì)應(yīng)用需求及本身技術(shù)能力,自由選擇Embedded XP、WinCE或者Linux。
---技術(shù)的成熟化解了過(guò)去的種種限制,剩下的問(wèn)題就是如何為您的應(yīng)用系統(tǒng)挑選一套適合的硬件配備。