嵌入式Linux操作系统的工业应用
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嵌入式L i n u x操作系统的工业应用
吕志强1 李凡生2 李大矿3 (1.3.东北电力大学信息科学与工程学院;2.东北电力大学管理学院 132011)
摘要:本文以注塑机为例结合其特有的工作特点,将嵌入式Linux操作系统应用到塑料成型控制系统,研究其控制工程中一些关键问题,构
不能中断对主要客户的服务;蜜罐系统的 日志记录必须做到安全可信;必须控制攻 击者利用蜜罐子网来发起DDoS攻击,保 护第三方;
对于以上问题,本模型分别采用如下的 对策来解决:
当IDS检测异常流量时我们就可以判断 出发生了DDos攻击。在本模型中我们采用的 转发器中安装了入侵检测系统snort,当检测 到DDoS攻击时发送报警信息,并触发网络 流转发功能将大量的网络流转发到蜜罐中。 在转发之前将这些要求连接的IP与保存在转 发器中的重要客户IP进行比较,如果与这份 客户IP中的任何一条相匹配,则这条IP访 问请求就不进行转发,否则转发到蜜罐中。 这可以保证重要客户能够正常访问服务器而 不是被转发到蜜罐中。这样问题l和2就得 到了解决,对于第3个问题,本模型用一个远 程日志服务程序将蜜罐获得的攻击信息发送 到远程日志服务器;远程日志服务器是经过 严格访问控制设置的,所以很安全;对于第4 个问题,其目的是为了防止黑客入侵系统安 全功能相对较弱的蜜罐主机从而利用蜜罐
1.4对应用程序提供函数接口,专门为 用户定制网络、图形、视频等接口。
2.硬件设计体系结构 微处理器选用Inter的X86芯片;Flash Memory/ROM和RAM采用电子盘来实现 (电子盘加载驱动程序就可以取代硬盘,作 用是引导和启动嵌入式Linux操作系统,实 时内核和所有的应用程序都固化在这个电子 盘上)l INTER网接口用标准的硬件芯片来 实现,采用32位系统总线(可以根据需要 改为其它的);其它外设如液晶显示屏等, 根据需要可以很方便的添加。
Conference on Systems。 Man, and
Cybemetjcs. 【3】http://www.c1缸nanews.com.cn/
news/2005/2005—0卜23/26/532080.ShtIIll
万方数据
科技资讯scIENcE&TEcHNOLOGY INFORMATION
程序源码暂不列出。
6.实验结果一 按以上算法,本实验取 注塑机的十个开锁模动作循环,其结果如 图3所示: 横轴为时间,纵轴为滑行距离。 模具位置点在最初的5个循环中设置 为8.Omm.,在6一lO个循环中设置为4. 0mm。在第一个循环,模具启动时处于6. 5mm位置,但它在下~个循环时很快就调 整到了预设的8.0mm。3—5的循环其位 置很精确的保持在了预设的位置。从第6
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2006(27)
参考文献(1条)
1.林建民 嵌入式操作系统技术发展趋势[期刊论文]-计算机工程 2001(10)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjzx200627134.aspx
1.嵌入式L_nux内核体系结构 嵌入式Linux的内核体系结构如图所 示,内核职能有4点。 1.1硬件抽象层包含了所有和硬件平台 相关的代码,如上下文切换和I/O寄存器访问 等。它存在于嵌入式LinuX的最底层,直接访 问和控制硬件,对其上层的硬件提供访问和 控制服务。这样,可以简化内核的移植工作, 除了设备驱动程序之外,在移植的时候只需 修改HALde代码即可。
参考文献 [1】John D.Howard.An Analysis Of secumy InddentS 0n The Intemet:PhD.
thesis.Pittsburgh,PA, US: Carnegie MeUon UIliverSity,1998,Pag瞄:5.
【2】Fel政Lau,Sblart H.Rubm,M趾had H.Smith et a1.DiStributed denial of SeⅣice attacks.In:IEEE Intemational
N(k+1)=R(k)+ offset(k+1)
其中:k为循环计数参 数;
N(k)为在第k次循环 时的停止命令下达点;
M(k)为在第k次循环 时模具实际的终止点;
R(k)为在第k次循环 时命令下达的设置点;
OffSet(k)为在第k次循环 时由下达命令到动作终止机 器的滑动距离;
P为预设比率,本试验预 设值为0.5
1.2内核是用来为大多数程序乃至0s (网络、文件系统、驱动程序)构建一系列在 抽象的文件上工作的抽象机,使用户程序及 上层0S组件对系统设备透明。这个内核主要 实现如下一些借口,多任务、中断、异常及定 时器函数,标准C函数库,应用程序的动态加 载/卸载等等。
1.3实时内核提供对事件优先级的调 度和强占支持,增加系统实时调度的能 力。
145
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j T技术
层人物创建、终端服务程序,并且为底层 任务、ISR和Linux进程之间进行通信排 队。
实时内核模块提供了实时任务的编程和 控制口(API)。通过使用这些API,可以提 供对实时任务的创建和删除、任务调度和控 制等功能,从而实现工业上的实蹦‘控制。
5.实验和程序调试方法 注塑机的模具成型动作主要包括两部 分:锁模控制动作,它为维持连塑机的正 常的射胶循环提供足够的恰当的锁模 力;开模控制动作,它确保开模移动托盘 停留在准确的位置。这两个部分无一例外 都需要维持动作的迅速、平稳。在本课题 中,用于注塑机的模具控制系统,由包括 两套对称的,各含有五个关节点的联动系 统组成。如图1所示: 显然,x2与x4的动作和速度是不同 的,他们的位置和速度的关系经测量,如 图2所示: 本课题的关键在于综合考虑开模与合 模的动作补偿模具的实际位置与命令下达 位置之间的误差,即模具在命令下达 后自行滑动的距离。 算法如下: 控制方法:M(k)=N(k)一offset(k) e(k)=R(k)一M(k) offset(k+1)=offset(k)+p×e(k)
个循环开始,位置由8.Omm变到4.Omm, 由图显示动作定位没有延迟,立即变化到 预设的位置。最终的误差仅为0.2mm。算 法在本实验中成功控制了模具的滑动距 离,用户可以根据具体需要调整所需误差 值,来满足生产需要。
7.小结 嵌入式Linux的出现使得构造工业控 制系统有了更好的选择。Linux操作系统 的高性能、高可靠性、众多高效免费的开 发工具和应用程序,使得可以在很短的时 间内设计出一个强大、高效、复杂、低成 本的控制系统。
系统实现步骤如下:重新编译Linux 内核,去掉内核中不需要的模块,诸如 PCMCIA之类的外设支持模块等,加入自 己编写的内核模块{编写Boot Loader,制 作电子盘用于加载嵌入式Linux内核到内 存中;重新设计INTER网驱动程序、串/ 并口驱动程序以及I/O卡驱动程序·设计 嵌入式Linux应用程序,管理打印服务的 应用。
造其控制器软、硬件设计思路方法。并通过特定算法嵌入操作系统,以保证注塑机的开模与合模动作的准确、安全。
关键词:嵌入式操作系统 Linux 注塑机 实时内核 开模 合模
中图分类号:G623.58
文献标识码:A
嵌入式Linux系统是电脑软件和硬件 的综合体,它以应用为中心,以计算机技术 为基础,软、硬件可裁剪,因而适用于实际 应用中对功能、可靠性、成本、体积、功 耗等有严格要求的专用计算机系统。嵌入 式Linux系统通常面向用户,面向产品,面 向特定范围。当系统工作在内存容量小, 无硬盘环境时,它能根据实际应用确定其 功能,系统软件一般都固化在存储器芯片 或单片机中,通常无法对其进行更新和改 进。嵌入式Linux是应用广泛的嵌入式操 作系统,它开放源代码,成本低,有丰富 的实用软件支持。u—CLinux是嵌入式 Linux中应用广泛的优秀一员,本文在 uCLinux下实现该系统。
3.构造嵌入式Linux内核 对构造嵌入式Linux内核框架须考虑下
面几个元素:引导Linux内核(采用BIOS 引导特征标志55、AA代码构成)I Linux 微内核由内存管理、进程管理和事务处理构 成;初始化进程;硬件设备驱动程序t实时 内核模块(从RTLillux来定制裁减)提供, 所需功能的应用程序(即控制程序、控制 算法的计算机实现);精简的TCP/IP网络 协议栈进行裁剪定制得到的)。
4.实时内核的实现 要将Lmux应用到工业控制系统中,首 先要解决的问题就是实时性问题。 本系统的实时内核是通过内核模块编程 的方法来实现的。在RTLinux的源代码基础 上,结合POSIX。lb的实时扩展规范,对其 定制成标准的Linu】【可加载/卸载的内核模 块。这个模块主要提供一些必要的功能,如底
主机作为攻击代理机攻击第三方,在解决 这个问题上本模型采用对外出访问进行严 格控制的方法使攻击失败来保护第三方。
4.结论 本文描述了一个在受害终端防范DDoS 攻击的模型,它能将攻击目标主机的恶意数 据重定向到一个特设的蜜罐中,由于蜜罐经 过特别的设置故可以避免被攻击流耗尽系统 资源,同时又能记录攻击的详细行为为研究 和取证提供有效的数据;对日志记录的保护 上本文采用了一个远程日志存储服务程序, 将日志文件通过远程日志服务器来存储,保 证了日志记录的安全和可信。转发器的性能 是以后研究的一个重点,我们甚至可以将其 做成一个专用的设备,使其过滤速度更快, 转发响应更加智能化。更进一步的工作还包 括DDoS攻击流量阈值的科学设计、安全等 级与智能转发的可控性实现等。
万方数据 1 4 6 科技资讯scfENcE&TEcHNOLOGY fNFORMA丁f0N
嵌入式Linux操作系统的工业应用
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期):
吕志强, 李凡生, 李大矿 吕志强,李大矿(东北电力大学信息科学与工程学院), 李凡生(东北电力大学管理学院 ,132011)
参考文献 【l】林建民.嵌入式操作系统技术发展 趋势[J].计算机工程,200I,(10).
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嵌入式L i n u x操作系统的工业应用
吕志强1 李凡生2 李大矿3 (1.3.东北电力大学信息科学与工程学院;2.东北电力大学管理学院 132011)
摘要:本文以注塑机为例结合其特有的工作特点,将嵌入式Linux操作系统应用到塑料成型控制系统,研究其控制工程中一些关键问题,构
不能中断对主要客户的服务;蜜罐系统的 日志记录必须做到安全可信;必须控制攻 击者利用蜜罐子网来发起DDoS攻击,保 护第三方;
对于以上问题,本模型分别采用如下的 对策来解决:
当IDS检测异常流量时我们就可以判断 出发生了DDos攻击。在本模型中我们采用的 转发器中安装了入侵检测系统snort,当检测 到DDoS攻击时发送报警信息,并触发网络 流转发功能将大量的网络流转发到蜜罐中。 在转发之前将这些要求连接的IP与保存在转 发器中的重要客户IP进行比较,如果与这份 客户IP中的任何一条相匹配,则这条IP访 问请求就不进行转发,否则转发到蜜罐中。 这可以保证重要客户能够正常访问服务器而 不是被转发到蜜罐中。这样问题l和2就得 到了解决,对于第3个问题,本模型用一个远 程日志服务程序将蜜罐获得的攻击信息发送 到远程日志服务器;远程日志服务器是经过 严格访问控制设置的,所以很安全;对于第4 个问题,其目的是为了防止黑客入侵系统安 全功能相对较弱的蜜罐主机从而利用蜜罐
1.4对应用程序提供函数接口,专门为 用户定制网络、图形、视频等接口。
2.硬件设计体系结构 微处理器选用Inter的X86芯片;Flash Memory/ROM和RAM采用电子盘来实现 (电子盘加载驱动程序就可以取代硬盘,作 用是引导和启动嵌入式Linux操作系统,实 时内核和所有的应用程序都固化在这个电子 盘上)l INTER网接口用标准的硬件芯片来 实现,采用32位系统总线(可以根据需要 改为其它的);其它外设如液晶显示屏等, 根据需要可以很方便的添加。
Conference on Systems。 Man, and
Cybemetjcs. 【3】http://www.c1缸nanews.com.cn/
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万方数据
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程序源码暂不列出。
6.实验结果一 按以上算法,本实验取 注塑机的十个开锁模动作循环,其结果如 图3所示: 横轴为时间,纵轴为滑行距离。 模具位置点在最初的5个循环中设置 为8.Omm.,在6一lO个循环中设置为4. 0mm。在第一个循环,模具启动时处于6. 5mm位置,但它在下~个循环时很快就调 整到了预设的8.0mm。3—5的循环其位 置很精确的保持在了预设的位置。从第6
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2006(27)
参考文献(1条)
1.林建民 嵌入式操作系统技术发展趋势[期刊论文]-计算机工程 2001(10)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjzx200627134.aspx
1.嵌入式L_nux内核体系结构 嵌入式Linux的内核体系结构如图所 示,内核职能有4点。 1.1硬件抽象层包含了所有和硬件平台 相关的代码,如上下文切换和I/O寄存器访问 等。它存在于嵌入式LinuX的最底层,直接访 问和控制硬件,对其上层的硬件提供访问和 控制服务。这样,可以简化内核的移植工作, 除了设备驱动程序之外,在移植的时候只需 修改HALde代码即可。
参考文献 [1】John D.Howard.An Analysis Of secumy InddentS 0n The Intemet:PhD.
thesis.Pittsburgh,PA, US: Carnegie MeUon UIliverSity,1998,Pag瞄:5.
【2】Fel政Lau,Sblart H.Rubm,M趾had H.Smith et a1.DiStributed denial of SeⅣice attacks.In:IEEE Intemational
N(k+1)=R(k)+ offset(k+1)
其中:k为循环计数参 数;
N(k)为在第k次循环 时的停止命令下达点;
M(k)为在第k次循环 时模具实际的终止点;
R(k)为在第k次循环 时命令下达的设置点;
OffSet(k)为在第k次循环 时由下达命令到动作终止机 器的滑动距离;
P为预设比率,本试验预 设值为0.5
1.2内核是用来为大多数程序乃至0s (网络、文件系统、驱动程序)构建一系列在 抽象的文件上工作的抽象机,使用户程序及 上层0S组件对系统设备透明。这个内核主要 实现如下一些借口,多任务、中断、异常及定 时器函数,标准C函数库,应用程序的动态加 载/卸载等等。
1.3实时内核提供对事件优先级的调 度和强占支持,增加系统实时调度的能 力。
145
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墼墼墼缝鲨型墨型坠2竺型暨坐121
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层人物创建、终端服务程序,并且为底层 任务、ISR和Linux进程之间进行通信排 队。
实时内核模块提供了实时任务的编程和 控制口(API)。通过使用这些API,可以提 供对实时任务的创建和删除、任务调度和控 制等功能,从而实现工业上的实蹦‘控制。
5.实验和程序调试方法 注塑机的模具成型动作主要包括两部 分:锁模控制动作,它为维持连塑机的正 常的射胶循环提供足够的恰当的锁模 力;开模控制动作,它确保开模移动托盘 停留在准确的位置。这两个部分无一例外 都需要维持动作的迅速、平稳。在本课题 中,用于注塑机的模具控制系统,由包括 两套对称的,各含有五个关节点的联动系 统组成。如图1所示: 显然,x2与x4的动作和速度是不同 的,他们的位置和速度的关系经测量,如 图2所示: 本课题的关键在于综合考虑开模与合 模的动作补偿模具的实际位置与命令下达 位置之间的误差,即模具在命令下达 后自行滑动的距离。 算法如下: 控制方法:M(k)=N(k)一offset(k) e(k)=R(k)一M(k) offset(k+1)=offset(k)+p×e(k)
个循环开始,位置由8.Omm变到4.Omm, 由图显示动作定位没有延迟,立即变化到 预设的位置。最终的误差仅为0.2mm。算 法在本实验中成功控制了模具的滑动距 离,用户可以根据具体需要调整所需误差 值,来满足生产需要。
7.小结 嵌入式Linux的出现使得构造工业控 制系统有了更好的选择。Linux操作系统 的高性能、高可靠性、众多高效免费的开 发工具和应用程序,使得可以在很短的时 间内设计出一个强大、高效、复杂、低成 本的控制系统。
系统实现步骤如下:重新编译Linux 内核,去掉内核中不需要的模块,诸如 PCMCIA之类的外设支持模块等,加入自 己编写的内核模块{编写Boot Loader,制 作电子盘用于加载嵌入式Linux内核到内 存中;重新设计INTER网驱动程序、串/ 并口驱动程序以及I/O卡驱动程序·设计 嵌入式Linux应用程序,管理打印服务的 应用。
造其控制器软、硬件设计思路方法。并通过特定算法嵌入操作系统,以保证注塑机的开模与合模动作的准确、安全。
关键词:嵌入式操作系统 Linux 注塑机 实时内核 开模 合模
中图分类号:G623.58
文献标识码:A
嵌入式Linux系统是电脑软件和硬件 的综合体,它以应用为中心,以计算机技术 为基础,软、硬件可裁剪,因而适用于实际 应用中对功能、可靠性、成本、体积、功 耗等有严格要求的专用计算机系统。嵌入 式Linux系统通常面向用户,面向产品,面 向特定范围。当系统工作在内存容量小, 无硬盘环境时,它能根据实际应用确定其 功能,系统软件一般都固化在存储器芯片 或单片机中,通常无法对其进行更新和改 进。嵌入式Linux是应用广泛的嵌入式操 作系统,它开放源代码,成本低,有丰富 的实用软件支持。u—CLinux是嵌入式 Linux中应用广泛的优秀一员,本文在 uCLinux下实现该系统。
3.构造嵌入式Linux内核 对构造嵌入式Linux内核框架须考虑下
面几个元素:引导Linux内核(采用BIOS 引导特征标志55、AA代码构成)I Linux 微内核由内存管理、进程管理和事务处理构 成;初始化进程;硬件设备驱动程序t实时 内核模块(从RTLillux来定制裁减)提供, 所需功能的应用程序(即控制程序、控制 算法的计算机实现);精简的TCP/IP网络 协议栈进行裁剪定制得到的)。
4.实时内核的实现 要将Lmux应用到工业控制系统中,首 先要解决的问题就是实时性问题。 本系统的实时内核是通过内核模块编程 的方法来实现的。在RTLinux的源代码基础 上,结合POSIX。lb的实时扩展规范,对其 定制成标准的Linu】【可加载/卸载的内核模 块。这个模块主要提供一些必要的功能,如底
主机作为攻击代理机攻击第三方,在解决 这个问题上本模型采用对外出访问进行严 格控制的方法使攻击失败来保护第三方。
4.结论 本文描述了一个在受害终端防范DDoS 攻击的模型,它能将攻击目标主机的恶意数 据重定向到一个特设的蜜罐中,由于蜜罐经 过特别的设置故可以避免被攻击流耗尽系统 资源,同时又能记录攻击的详细行为为研究 和取证提供有效的数据;对日志记录的保护 上本文采用了一个远程日志存储服务程序, 将日志文件通过远程日志服务器来存储,保 证了日志记录的安全和可信。转发器的性能 是以后研究的一个重点,我们甚至可以将其 做成一个专用的设备,使其过滤速度更快, 转发响应更加智能化。更进一步的工作还包 括DDoS攻击流量阈值的科学设计、安全等 级与智能转发的可控性实现等。
万方数据 1 4 6 科技资讯scfENcE&TEcHNOLOGY fNFORMA丁f0N
嵌入式Linux操作系统的工业应用
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期):
吕志强, 李凡生, 李大矿 吕志强,李大矿(东北电力大学信息科学与工程学院), 李凡生(东北电力大学管理学院 ,132011)
参考文献 【l】林建民.嵌入式操作系统技术发展 趋势[J].计算机工程,200I,(10).
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(b)Velocity rclationship
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