從通用性角度考慮，RMS的通信結構可以根據系統規模的需要選擇不同的形式。大型測控系統可以選用專用測控總線(如GPIB、CPI、CPCI等)，以標準化、模塊化插卡形式與主控計算機相連；小型系統則可以根據需要選用通用總線(如RS232、UART、USB、CAN總線)，有選擇地添加可編程I／O口、ZigBee無線通信接口、TCP／IP協議、以太網接口等通信、網絡擴展接口，以滿足無線通信和網絡測控功能擴展的需要。不論規模大小，接口類型各異，都可用IP模塊的形式進行設計并配置到FPGA器件上，以滿足不同應用需要。

值得注意的是，測控系統的通信結構設計不僅要包括系統總線的設計，還包括FPGA片內通信結構的設計。典型的可重構FPGA片內通信結構通常有片上總線和片上網絡兩種策略。片上網絡結構雖能較好地體現結構參數要求，但面積花費巨大；而片上總線結構憑借靈活性高、可延展、設計開銷小、帶寬要求較低、時延較短等優點，成為RMS的首選。考慮到FPGA的配置需要，在通信模塊、主控制器模塊和FPGA器件內都應設計相應的JTAG接口，以滿足數據流配置和在線測試的需要。

2．2．5 軟件重構

軟件重構是作為軟硬件協同設計實現的測控系統重構的必要內容。傳統的測控軟件常常是針對具體的測控、對象和硬件資源設計的，從而限制了不同型號、不同廠家、不同硬件接口的測控器件的使用。為實現測控系統的軟件重構，應打破傳統測控軟件的設計思路，采用“基于程序框架和可復用構件”的軟件復用思路”。如圖2所示，將測控軟件劃分為測控軟件平臺和測控驅動程序兩部分，其間通過軟件平臺提供的軟件接口來實現動態鏈接。測控軟件平臺主要實現主控計算機功能的控制，以及主控計算機與測控系統的驅動程序之間的數據通信。

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測控終端應用軟件的可重構、可識別包含兩個方面：其一，測控軟件平臺的可重構，即不同測控應用的軟件平臺能夠識別相同的控制指令，準確完成主控計算機分配的測控任務；其二，測控驅動程序的可重構，即各種不同類型的測量、控制應用的驅動程序可以動態鏈接到軟件平臺上，實現“熱拔插”。

測控軟件的重構平臺有多種選擇：可以是專用的基于圖形化GUI的虛擬儀器軟件，如Labview(通過CLF節點實現與儀器驅動程序的接口，儀器驅動程序以動態鏈接庫的形式給出，將與儀器有關的I／0操作都封裝成函數，并通過訪問USB或其他接口驅動實現數據的輸入、輸出)；也可以采用通用的可視化軟件編程環境，如VB、VC等。對于小型、較簡單的測控系統，推薦選用圖形化、高效的Labview。

3 基于CPCI總線的RMS的實現

下面給出的實例是應用于雷達信號實時偵測的基于CPCI總線的RMS。傳統的雷達偵測，由于信號特征和處理方式不同，需要研制多種獨立的偵測卡(如脈沖雷達偵測卡、連續波雷達偵測卡、敵我識別信號偵測卡等十幾種設備)及對應測控軟件。采用通用的硬件平臺，由1個CPCI工業控制計算機和2塊CPCI可重構硬件電路板卡構成，根據不同種類的雷達信號分別進行FPGA和DSP的設計，并將配置文件存儲在計算機中。實際工作時，針對不同的雷達信號，通過應用軟件選擇對應的軟硬件配置文件進行動態可重構，達到了小型化、通用化和軟硬件可重構化的效果，研發成本節約近70％，并縮短50％的開發周期。圖3為該系統的硬件框圖。

圖3中，核心器件——可重構主控制器EP2$30是通過可重構FPGA和DSP器件來連接信號采集與控制處理輸出部分，實現測控功能的控制中心通過CPCI總線與主控計算機進行數據交換的通道。基于SOPC的設計思想．使用Altera公司的NiosII處理器IP軟核及外圍邏輯編程實現主控制器功能。主控制器與CPCI控制器通過PCI局部總線交換指令和數據，通過自定義總線和DSP總線與FPGA和DSP交換采集和輸出數據。在系統重構模式下，主控制器通過CPCI控制器接收主機的重構指令和數據，對FPGA的配置存儲器和DSP的程序存儲器進行在線編程；同時也可以直接對FPGA進行在線并行加載，完成系統的硬件重構。在系統正常工作模式下，主控制器把從采集部分獲得的實時數據通過CPCI總線傳輸給主控計算機，或送往DSP進行數據處理并控制輸出。

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對于數據采集模塊和控制輸出模塊，“可重構”的含義是指其模塊組成可以根據測控需要進行裁剪，例如可選用PAD模塊、基于FPGA實現的電動機轉速控制模塊、步進電機控制模塊等。

結 語

本文根據測控系統的通用結構模型和FPGA的可重構功能特點，提出了一種基于FPGA器件，針對嵌入式應用有效縮短開發周期和設計與應用成本，滿足并行性、多任務、開放化和集成化要求的RMS的平臺式設計思想，實現了測控系統“只能由廠家定義、設計，用戶只能使用”模式和“單任務”模式的突破。RMS技術在工業現場控制、城市市政管理、智能樓宇監控、智能家居等領域應用前景廣闊，在遠程重構和網絡測控方面亦有研究價值。