基于SOPC技術(shù)的遠程測控系統(tǒng)設(shè)計
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μC／OS-II是一種可移植、可固化、占先式多任務(wù)實時操作系統(tǒng)內(nèi)核。其規(guī)模較小、實時性和可靠性較高，Nios II集成開發(fā)環(huán)境(IDE)對μ C／OS-II具有良好的支持，故μC／OS-II是嵌入式操作系統(tǒng)的首選。它通過為每個任務(wù)分配單獨的任務(wù)堆棧來保存任務(wù)工作環(huán)境，提供任務(wù)管理和調(diào)度服務(wù)。
輕量級網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Lightweight IP，LWIP)是TCP／IP協(xié)議棧的一種實現(xiàn)，它是一種專門針對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，由于LWIP實現(xiàn)的關(guān)鍵在于削減代碼大小和內(nèi)存消耗，但可以完成傳統(tǒng)的TCP／IP協(xié)議的大部分功能，通常只需要大約40K的ROM和幾十K的RAM即可運行，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧初始化后，使用標準套接字API創(chuàng)建新任務(wù)訪問網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。
2．2 通信服務(wù)器
本任務(wù)通過sys_thread_new()函數(shù)創(chuàng)建，作為服務(wù)器監(jiān)聽約定的端口，等待遠程主機的連接，提取遠程主機的命令，通過消息隊列將所獲得的命令發(fā)送到測控任務(wù)。LWIP提供了標準的Berkeley套接字編程界面，這個界面提供了三種類型，這里使用了流式套接字，這是一個面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)無差錯、無重復(fù)地發(fā)送，按發(fā)送順序接收。通常服務(wù)器接收到并發(fā)服務(wù)請求后，要激活一個新進程來處理這個客戶請求。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195758.htm
3 遠程測控系統(tǒng)的實現(xiàn)
3．1 系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化是指系統(tǒng)上電復(fù)位后到運行main()函數(shù)前，初始化硬件，構(gòu)建應(yīng)用程序運行環(huán)境的過程。如圖3所示，Nios II的HAL程序庫為用戶提供了這段代碼，代碼的入口標號是reset。
程序先對CPU進行初始化，其功能包括初始化指令和數(shù)據(jù)Cache，設(shè)置堆棧指針(stack Pointer)等，然后調(diào)用alt main()函數(shù)。
alt main()函數(shù)對CPU及外設(shè)初始化，其功能包括調(diào)用alt os int()函數(shù)初始化OS，默認情況下完成對μC／OS-II初始化，調(diào)用alt_sys_int()函數(shù)初始化系統(tǒng)設(shè)備及軟件模塊等，然后調(diào)用main()函數(shù)。
3．2 主函數(shù)main()
主函數(shù)main()負責(zé)進行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽，響應(yīng)終端的TCP連接請求。若同時要求能與多個終端建立TCP連接和傳輸數(shù)據(jù)，需要為每個終端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理都開辟一個新的線程，主函數(shù)的流程如圖4所示。
服務(wù)器為每個客戶端都開一個線程專門與之進行socket通信。Socket數(shù)據(jù)處理線程主要包括三個方面工作：從套接字上接收數(shù)據(jù)包；解析并存儲數(shù)據(jù)包；打包并發(fā)送數(shù)據(jù)包等。
3．3 遠程測控實驗
為驗證設(shè)計方案，選用瑞士SENSIRION公司生產(chǎn)的傳感器SHT75，測控溫、濕度，該一體化數(shù)字式傳感器將敏感元件、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字接口電路集成在同一芯片上，使用I2C IP核可以方便地和處理器連接。實驗結(jié)果表明，該設(shè)計切實可行。
4 結(jié)束語
本設(shè)計基于SOPC和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)了遠程測控的要求。此設(shè)計可應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境，稍加改進，也可適用于網(wǎng)絡(luò)信息家電、家庭安全等方面。隨著芯片技術(shù)和總線技術(shù)的發(fā)展，嵌入式遠程網(wǎng)絡(luò)化測控在工業(yè)中的應(yīng)用定會更加廣泛。
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