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嵌入式操作系统在电磁法勘探仪器中的应用
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嵌入式操作系统在电磁法勘探仪器中的应用
仇洁婷，陈儒军
随着系统的功能需求越来越多，在硬件系统中采用操作系统很有必要。操作系统主要作用有：统一管理系统资源、为用户提供访问硬件的接口、调度多个应用程序、管理文件系统等。在电磁勘探仪器中，主要使用的操作系统有MS-DOS、Windows CE、Linux和μC/OS-II：
（1）采用MS-DOS操作系统的电磁法仪器
MS-DOS，全称为Microsoft Disk Operating System，是由美国微软公司提供的磁盘操作系统。MS-DOS具有文件管理方便，外设支持良好，小巧灵活等优点。使用MS-DOS操作系统的电磁法仪器主要有：V5-2000、EH-4、GDP-32II等。
（2）采用Windows CE操作系统的电磁法仪器
Windows CE是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统。由于它与Windows 95类似，所以其图形用户界面很容易让用户接受。V-8多功能电法系统则是采用了这种类型的操作系统。
（3）采用Linux操作系统的电磁法仪器
由于Linux操作系统具有成本低，可靠性高，开放源代码等显著优点，使得它在嵌入式开发领域得到了越来越多的重视。以PXA255 XScale为处理器的GMS-07综合电磁法仪正是使用了Linux操作系统。
（4）采用μC/OS-II操作系统的电磁法仪器
μC/OS－II是开放源代码、可移植、可裁减的多任务内核。它具有稳定可靠等优点，用于与人性命攸关的安全紧要系统。中国地质大学等单位采用了该系统对海底大地电测深仪进行改进。
综上所述，可以看出目前所使用的电磁法采集仪器的控制系统和软件，大多数上是在X86/DOS上开发。虽然在X86/DOS上开发的电磁勘探系统具有完善的开发环境，便于开发调试以及操作使用简便等优点，但是，对于需要在野外进行大规模应用的电磁勘探来说，主要有以下不足：
（1）一般来说，以X86处理器为控制计算机的仪器功耗大都在5瓦以上，一开机则极大地消耗能源，不利于长时间在野外运行采集。
（2）采用DOS 系统无图形窗口，交互能力差。目前在国内市场上热销的EH-4音频大地电磁仪，其数据处理仍依赖于DOS界面下的数据采集和处理软件，不仅使用不便，而且有效频点少、频率分布不均匀，抗干扰能力差。在国内已得到广泛应用的V5-2000大地电磁测深仪，具有功能强、轻便、勘探范围大等特点，但是在单任务DOS系统的运行环境下，功耗高，不支持网络，使得后期数据处理显得相对薄弱。
Windows CE和μC/OS-II操作系统虽然在一定程度上满足了勘探及生产需求，同时也出现一些不足：
（1）对于V-8多功能电法系统的Windows CE操作系统，对于习惯在Windows下开发的程序员，Windows CE开发的便利性是很优秀的，但是其源代码没有全部开放，难以对其进行更细致的定制；内存使用较多，使得系统相对庞大；使用时需支付版权许可费。
（2）中国地质大学等单位在改进的海底大地电测深仪中所使用的μC/OS-II操作系统，在用于商业目的时，必须购买其商业授权。
此外，GMS-07综合电磁法仪采用PXA255 XScale的通用嵌入式主板，不是为该仪器专门量身定制，而且只能通过USB接口采集数据。鉴于ARM处理器具有体积小、功耗低、性能优良且成本低廉等优点，与三维电磁采集站工作环境的要求相符，而且从中国地质大学在海底大地电测深仪研制过程中采用ARM替代286的事例也可以看出ARM处理器的相对优势。另外，Linux 具有可靠性高、易于移植、资源丰富、开放源码等特点，用户也不必为昂贵的版权费用担心。因此，研究以基于ARM处理器替代传统的X86处理器，并以嵌入式Linux系统替代DOS或Windows 系统，为电磁采集站专门定制嵌入式控制系统具有极其重要的意义。
https://blog.sciencenet.cn/blog-39626-332589.html
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