基于MCF52233的通用遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)平臺的研究

2通用模型的軟硬件解決方案
2.1基于MCF52233的單芯片方案
　 單芯片解決方案是一種選用帶有以太網(wǎng)接口MCU的以太網(wǎng)接入方案，因此，以太網(wǎng)驅(qū)動與TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)需要開發(fā)人員完成，軟件實(shí)現(xiàn)相對較復(fù)雜。但是與多芯片解決方案相比,單芯片解決方案具有硬件設(shè)計簡單、集成度高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，而且便于修改和擴(kuò)充。
　 經(jīng)過比較，本文采用了單芯片的以太網(wǎng)接入方案，主控MCU選用Freescale公司的32位ColdFire系列微控制器MCF52233[4]。它內(nèi)部集成了快速以太網(wǎng)控制器FEC(Fast Ethernet Controller）和以太網(wǎng)物理層收發(fā)器EPHY(Ethernet Physical Transceiver)，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的單芯片解決方案；還擁有UART、I2C、QSPI、PWM以及A/D轉(zhuǎn)換模塊等豐富的外圍接口，包含32 KB片內(nèi)SRAM，256 KB片內(nèi)Flash，總線頻率最高可達(dá)60 MHz，是Freescale公司大學(xué)計劃2008年主推的芯片之一。
　 根據(jù)硬件模型的設(shè)計，測控終端的具體硬件總體設(shè)計框圖如圖4所示，按硬件模塊劃分為：電源轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)量輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關(guān)量輸出模塊、PWM輸出模塊、以太網(wǎng)通信模塊、液晶顯示模塊、手持編程器模塊和時鐘模塊。基于適配性和通用性考慮，預(yù)留了8路模擬量輸入、8路模擬量輸出和8路開關(guān)量輸入、8路開關(guān)量輸出作為二次開發(fā)的可配置接口。此外，報警燈蜂鳴器控制2個引腳、LCD顯示控制3個引腳以及以太網(wǎng)/系統(tǒng)運(yùn)行指示燈控制3個引腳。在數(shù)據(jù)通信過程中，串行通信、以太網(wǎng)通信以及I2C通信各需要2個、2個以及4個引腳，共8個引腳。經(jīng)過仔細(xì)分析，測控終端需44個I/O引腳。

根據(jù)MCU與外圍模塊的選型原則，以及對控制器的功能需求與輸入輸出分析，本文選了表1所示的外圍器件和模塊，從而確保測控終端芯片工作穩(wěn)定，進(jìn)而滿足測控系統(tǒng)的通用性。

本文選用80引腳LQFP封裝的MCF52233作為測控終端的主控MCU[5]，在充分考慮到布線以及編程的方便后，為各個模塊分配了如表2所示的I/O引腳。

2.2 監(jiān)控平臺的軟件設(shè)計
監(jiān)控平臺軟件主要實(shí)現(xiàn)對測控終端的配置式二次開發(fā)，對所有已配置測控終端的實(shí)時信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并將這些信息存入數(shù)據(jù)庫中以便管理。它是測控系統(tǒng)通用平臺必不可少的組成部分，待開發(fā)完成后，它就只是作為監(jiān)控并存儲各測控終端信息的輔助工具。監(jiān)控平臺軟件按功能劃分為數(shù)據(jù)庫管理模塊、功能界面模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊3部分，其中功能界面模塊包括二次開發(fā)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、物理量回歸的動態(tài)在線校準(zhǔn)模塊[6]、歷史記錄查詢與導(dǎo)出模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊、用戶管理模塊以及輔助功能模塊共8部分。除了輔助功能模塊之外，其他模塊都涉及到數(shù)據(jù)庫的操作，包括記錄的添加、查詢檢索、修改、刪除等。