基于功能的系統層次劃分使各子系統可分別采用滿足其自身需求的專用軟硬件，既簡化設計又保證性能。例如主控系統用于處理圖像顯示、文件管理、任務調度等，可采用較為通用的嵌入式軟硬件；而運動控制子系統主要是接收數據并實時控制機電部件，因此需要采用專業化運動控制件及相關軟硬件技術。基于該體系結構的縫制設備嵌入式系統主要具有4個特點：1)主系統可采用X86、ARM等高性能嵌入處理器，運動控制子系統采用專用控制芯片，如FPGA、CPLD等；2)主、從系統通過通信接口實時通信，協同完成縫制任務；3)主系統采用嵌入實時操作系統作為基礎軟件平臺；4)主系統支持網絡化、圖形化數據加載與縫制任務管理等。

由于運動控制系統主要解決基于專業硬件的多維高速插補運動及相關控制問題，與主控系統松散耦合。因此，主要研究主控系統嵌入實時軟件平臺的定制、擴展及其優化技術等。

2 串縫制設備嵌入式系統體系結構

智能縫制設備的嵌入式系統除了體積小、資源受限等特點外，還需要滿足快速啟動、圖形界面、實時控制、特殊設備驅動等要求。綜合考慮系統的功能、研發成本及自主技術等因素，系統基礎軟件選擇WINCE操作系統。

2.1 WINCE定制與優化

1)內核裁減。WINCE的內核定制可以通過Platform Builder(以下簡稱PB)工具來完成。PB具有成熟的集成開發環境，包括一系列開發工具、上下文菜單、工具欄和快捷鍵。通過PB可以根據不同的硬件配置、不同的應用場合來定制、剪裁WINCE.net操作系統，最終生成操作系統內核鏡像文件。因此，內核裁減的主要工作在于確定應用需求，并完成應用需求與內核選項的映射。根據縫制設備嵌入式系統的圖形化啟動、模塊實時加載、網絡化支持、串口通信、文件存儲與管理等功能，在裁減過程中需要支持核心運行庫支持，C Librariesand Runtimes；顯示驅動支持，Geode／MediaGX；標準輸入設備(鼠標鍵盤等)支持，Input Devices；USB總線支持，USB Host；文件系統支持，Fat filesystem；串行通信支持，Serial等選項，并對其相關子項進行細化。在裁減內核的基礎上，通過對相關庫文件的裁減也可以減少系統所需存儲空間。另外，通過精簡、優化系統，定制后系統的啟動時間也從通用WINCE系統的90多秒縮短到20秒左右(硬件平臺為500MHzCPU、128MB內存的PC104板時，約需30s)。

2)功能擴展?？p制設備集光機電氣等多種技術于一體，外圍I／O設備種類豐富，因此擴展操作系統內核實現對非通用硬件的驅動非常重要。目前，主要采用內核模式和模塊模式方式來擴展操作系統。為提高系統穩定性，采用內核方式支持擴展設備。在內核模式下，每次添加新的軟件功能時均要求開發人員修改操作系統源碼并重新編譯、生成新的內核。在核心態模塊中，依照WINCE系統的驅動模型，開發人員通過編程可以完成對特定設備I／O、中斷、時鐘等的驅動。實際應用證明，基于該方式的WINCE內核功能擴展非常有效。

2.2 圖形化應用平臺開發

圖形化應用平臺基于eMbedded Visual C++4.0開發，為滿足輕量級、高可靠、可配置等要求，采用WIN32API組件開發，可在占用最少資源的情況下達到最大效率。在開發中運用動態鏈接庫的方式，預留對擴展功能的支持，實現了直觀、友好、易操作的圖形應用界面。

2.3 基于CF卡的嵌入式系統平臺構建

在完成操作系統定制及優化的基礎上，需要對嵌入式軟硬件進行整合。通過以下步驟完成所定制嵌入式軟件系統在目標嵌入式硬件平臺的部署：1)創建文件系統；2)部署定制的嵌入實時操作系統；3)安裝啟動裝載程序；4)修改啟動配置文件。完成后的CF卡文件目錄如圖2。

3 結束語

所形成的嵌入式軟件平臺現已在新型智能縫制設備嵌入式系統產品SKS-A20801中得到應用，證明該方法的技術路線可行。下一步，將結合嵌入式軟構件等技術，開展可定制嵌入式軟件技術研究，形成滿足特定領域系列化產品需求的可定制嵌入式軟件平臺。

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