基于ARM的火災(zāi)信息傳輸網(wǎng)關(guān)設(shè)計
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3．2 總體概述
網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)按照功能分為4個模塊。
(1)網(wǎng)絡(luò)通信模塊
主要負(fù)責(zé)信息往網(wǎng)絡(luò)上的傳遞，將該網(wǎng)關(guān)獲取的火警，故障等信息依照特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議準(zhǔn)確無誤地傳遞給上層的應(yīng)用服務(wù)器，同時還要負(fù)責(zé)接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)，如配置信息，控制指令等。具體來說，網(wǎng)絡(luò)通信模塊又可以分為兩個子模塊：數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)通信的工作只是負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)處理主要負(fù)責(zé)組包和解包，涉及到通信協(xié)議。當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)有數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡(luò)通信模塊處理時，數(shù)據(jù)處理子模塊會首先從數(shù)據(jù)區(qū)取出數(shù)據(jù)，并分析、判斷數(shù)據(jù)類型，根據(jù)數(shù)據(jù)類型組包，然后將包交給數(shù)據(jù)通信子模塊發(fā)送。
(2)串口采集模塊
主要負(fù)責(zé)通過串口獲取消防主機(jī)的狀態(tài)，并進(jìn)行分析，分離出有用信息，并將其寫入數(shù)據(jù)區(qū)，供其他模塊使用，它是信息傳輸網(wǎng)關(guān)的核心。
由于消防主機(jī)眾多，而且協(xié)議又各不相同，因此串口采集模塊需要根據(jù)消防主機(jī)定制。在此，同樣將串口采集模塊分為兩個子模塊：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)加工。數(shù)據(jù)采集通過特定的對話方式(和具體的消防主機(jī)有關(guān))從消防主機(jī)獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加工讀取這些數(shù)據(jù)，并按照消防主機(jī)協(xié)議進(jìn)行解析，提取初步的信息，如消息類型(火警還是故障)，探頭地址(內(nèi)部編碼地址)。然后依照內(nèi)部協(xié)議組包，并寫入數(shù)據(jù)區(qū)，以后的工作就交由網(wǎng)絡(luò)通信模塊。
(3)系統(tǒng)控制模塊
主要用于控制信息傳輸網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)備，如指示燈、按鍵、燈等。它從數(shù)據(jù)區(qū)讀取控制指令，根據(jù)控制指令執(zhí)行特定的硬件控制?？刂浦噶羁赡苡删W(wǎng)絡(luò)通信模塊產(chǎn)生，如上層服務(wù)器發(fā)送查崗請求，網(wǎng)絡(luò)通信模塊經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為響喇叭指令，寫入數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)然，控制指令可以由任何模塊產(chǎn)生。系統(tǒng)控制模塊可以返回硬件狀態(tài)信息，也是通過寫狀態(tài)信息到數(shù)據(jù)區(qū)來實現(xiàn)信息傳遞的。
(4)系統(tǒng)維護(hù)模塊
主要負(fù)責(zé)確保系統(tǒng)各個模塊的正常運(yùn)行，同時記錄及上傳工作日志，供系統(tǒng)維護(hù)人員參考，同時收集上來的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和挖掘，可以作為產(chǎn)品性能指標(biāo)制定的依據(jù)。各模塊在建立之初將會在數(shù)據(jù)區(qū)注冊，維護(hù)模塊通過這個注冊信息實現(xiàn)心跳應(yīng)答機(jī)制來判斷各個模塊的工作狀態(tài)。同時，還將數(shù)據(jù)區(qū)中的日志信息提取出來寫入日志文件，并提出發(fā)送日志文件請求給網(wǎng)絡(luò)通信模塊。
每個模塊依照分工完成職能之內(nèi)的工作，不屬于職能內(nèi)的工作通過寫入數(shù)據(jù)區(qū)交由職能模塊去完成。數(shù)據(jù)區(qū)是各個模塊傳遞信息的媒介，通過格式化的數(shù)據(jù)寫入和讀取，實現(xiàn)模塊間的信息共享和職能分工。
3．3 各模塊詳細(xì)設(shè)計
3．3．1 流程分析
核心管理模塊是嵌入式網(wǎng)關(guān)入口，當(dāng)嵌入式網(wǎng)關(guān)加電啟動，嵌入式網(wǎng)關(guān)的操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)啟動核心管理模塊。此時，其他模塊還未啟動。核心模塊首先為其他模塊啟動初始化系統(tǒng)環(huán)境，如創(chuàng)建管道，共享內(nèi)存等。接著，核心模塊啟動其他模塊。這時，系統(tǒng)將啟動完成。接著，核心模塊建立定時器，創(chuàng)建定時器是為了定時地檢測其他模塊，以判斷其他模塊的狀態(tài)，稱這個過程為“心跳”。
當(dāng)以上過程完成后，核心管理模塊開始監(jiān)視所有管道，當(dāng)管道有數(shù)據(jù)時，他讀取定長的數(shù)據(jù)并分析，找出源地址、目的地址及命令字。根據(jù)命令字類型的不同做不同的處理。程序流程圖如圖4所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150981.htm
(1)初始化。初始化的主要工作是為模塊間的通信建立有名管道，每個與核心模塊通信的進(jìn)程有一個管道。當(dāng)前系統(tǒng)需要創(chuàng)建四個管道。其他模塊如果想要使用管道，必須首先打開管道。所有與管道的通信都有API供其他用戶使用。
(2)啟動其他模塊。核心模塊通過子進(jìn)程調(diào)用execl()來啟動其他模塊。每個其他模塊都是一個可執(zhí)行程序，通常位于一個固定的路徑及固定的文件名。每個模塊在啟動之后需要向核心模塊發(fā)送注冊信息，這些信息包括模塊標(biāo)識、進(jìn)程ID、進(jìn)程狀態(tài)等。登記信息由核心模塊保留，供以后使用。
(3)創(chuàng)建定時器。核心模塊需要定時地檢測其他模塊的生存狀況，通過注冊一個定時器，可以定時地觸發(fā)檢測功能。
(4)開始監(jiān)聽。當(dāng)所有初始化工作完成以后，核心模塊開始進(jìn)入工作狀態(tài)。它的主要工作就是負(fù)責(zé)處理管道信息。通過使用select()函數(shù)可以實現(xiàn)同時監(jiān)聽多個管道。當(dāng)某個管道有數(shù)據(jù)，核心模塊讀取數(shù)據(jù)包(格式詳見后文)，并解析出包頭，得到包的源地址，目的地址，及控制字并加以分析，選擇處理流程。處理流程包括：數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，巡檢，系統(tǒng)維護(hù)等。當(dāng)該數(shù)據(jù)包處理完成以后，核心模塊返回繼續(xù)等待下一個數(shù)據(jù)包。
(5)處理數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。其他模塊間無法直接通信，都必須通過核心模塊進(jìn)行中轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)包中指明了包的源地址，目的地址及控制字。這里的控制字說明數(shù)據(jù)需要中轉(zhuǎn)，核心模塊解析到數(shù)據(jù)包需要中轉(zhuǎn)，就將包寫入到給定目的地址的模塊管道。
(6)處理巡檢。服務(wù)器需要定時地檢測前置機(jī)各個模塊的狀態(tài)，于是發(fā)送巡檢請求給網(wǎng)絡(luò)模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊解析后組包發(fā)送給核心模塊，核心模塊在分析包發(fā)現(xiàn)該包是巡檢請求，于是通過kill()函數(shù)及注冊記錄信息，判斷各個模塊的狀態(tài)，并組包發(fā)送給服務(wù)器。
(7)處理系統(tǒng)維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)的主要任務(wù)是為了保證系統(tǒng)所有模塊的正常運(yùn)行。前面初始化了一個定時器，通過定時器，可定時地查詢其他模塊的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個模塊異常，核心模塊將重啟該模塊。
3．3．2 關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
(1)包格式：
(2)模塊ID定義
如表1所示：
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