Windows CE 嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

３ 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

３．１ 主控臺(tái)

主控臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要由ＰＣ／１０４系統(tǒng)、控制臺(tái)面板（鍵盤(pán)）和液晶顯示器組成，需要接入互聯(lián)網(wǎng)。其結(jié)構(gòu)如圖２所示。

３．２ 網(wǎng)絡(luò)控制器

網(wǎng)絡(luò)控制器硬件如圖３所示。

處理器采用美國(guó)德州儀器有限公司（ＴＩ）的ＭＳＰ４３０MSP430，與主控臺(tái)通過(guò)ＲＳ－２３２通信，下層接ＣＡＮ總線中轉(zhuǎn)器，同時(shí)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊與遙控器進(jìn)行無(wú)線連接。網(wǎng)絡(luò)控制器負(fù)責(zé)主控臺(tái)各部分權(quán)限的分配，并可以減少用于與控制臺(tái)通信的ＣＡＮ卡的數(shù)量。

３．３ 提升機(jī)控制器

提升機(jī)控制器硬件

處理器采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的８９Ｃ５１ＲＤ89C51RD＋單片機(jī)，用計(jì)數(shù)器讀碼盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角位移，向上位機(jī)發(fā)送時(shí)折算成線位移。同時(shí)采用霍爾傳感器采集三路電流值，對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

交流變頻電機(jī)控制部分采用光電式碼盤(pán)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

３．４ 燈具控制器

每個(gè)燈配一個(gè)控制器。處理器選擇Ｐｈｉｌｉｐｓ公司帶Ａ／Ｄ的８０Ｃ５５２ＥＦＡ80C552EFA單片機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖６所示。

燈具控制器接收并解釋上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令，然后執(zhí)行命令。若上位機(jī)需要返回值，則執(zhí)行后向上位機(jī)發(fā)返回幀。采用中斷方式接收命令。主要功能有：

（１）ＡＤ采樣各個(gè)自由度的角位移量；

（２）根據(jù)設(shè)定位置值，通過(guò)算法把自由度調(diào)到相應(yīng)位置；

（３）實(shí)現(xiàn)各自由度的限位功能；

（４）出現(xiàn)異常給上位機(jī)發(fā)異常命令。

４ 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

４．１ 系統(tǒng)硬件特點(diǎn)

嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是可移動(dòng)的小型化控制系統(tǒng)。硬件是研華公司的ＰＣＭ－３３５０ ＰＣ／１０４及ＬＣＤ顯示器。與一般的臺(tái)式ＰＣ系統(tǒng)相比，ＰＣ／１０４嵌入式系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)模塊化；與單片機(jī)系統(tǒng)相比，ＰＣ／１０４資源豐富，運(yùn)算速度快，產(chǎn)品系列化，可靠性高，可以充分利用豐富的軟件資源和成熟高效的應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，有利于提高開(kāi)發(fā)效率和系統(tǒng)的可靠性，適合數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型多的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。

４．２ 系統(tǒng)功能

主控臺(tái)負(fù)責(zé)用戶命令向下的傳遞并顯示下層向上反饋的信息。因此，監(jiān)控系統(tǒng)與底層設(shè)備有大量的數(shù)據(jù)交換，需要處理大量的實(shí)時(shí)信息，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求比較高。而采用嵌入式操作系統(tǒng)Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ３．０可以滿足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。

同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)需要接入互聯(lián)網(wǎng)，以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信功能，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。遠(yuǎn)程診斷的目的就是能將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀況及時(shí)傳到維修中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，維修中心能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)了解設(shè)備出現(xiàn)的故障，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。因此，系統(tǒng)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的一些特殊工作狀態(tài)信息傳遞到現(xiàn)場(chǎng)控制室和遠(yuǎn)端的維修中心。此外，本地系統(tǒng)工作時(shí)也需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，給出各個(gè)提升機(jī)和燈具的狀態(tài)信息，有錯(cuò)誤及時(shí)報(bào)警，并報(bào)告故障位置和故障類(lèi)型，使系統(tǒng)易于維護(hù)和檢修。

４．３ 圖形用戶界面設(shè)計(jì)

操作人員通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)數(shù)字布光系統(tǒng)的控制。為了克服以往系統(tǒng)不易操作，吊桿、燈具運(yùn)行狀態(tài)顯示不形象的缺點(diǎn)，本文所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在其人機(jī)交互界面中以三維動(dòng)畫(huà)方式顯示吊桿和燈具的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程，同時(shí)在界面中顯示描述吊桿及燈具運(yùn)動(dòng)位置和運(yùn)動(dòng)速度的具體參數(shù)。系統(tǒng)的操作也相對(duì)簡(jiǎn)單。

４．４ 串口通信程序

主控制臺(tái)與下層網(wǎng)絡(luò)控制器的通信通過(guò)ＰＣ／１０４的ＲＳ－２３２串口實(shí)現(xiàn)。

基于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ的設(shè)備采用ＲＳ－２３２－Ｃ標(biāo)準(zhǔn)與串行設(shè)備和其他計(jì)算機(jī)通過(guò)串行連接交換數(shù)據(jù)。Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ支持基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的臺(tái)式機(jī)上用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。主要有ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ、ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ、ＧｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、 ＳｅｔｕｐＣｏｍｍ、ＰｕｒｇｅＣｏｍｍ、ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ、ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ、ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ、ＲｅａｄＦｉｌｅ、ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ等函數(shù)。這些函數(shù)可以用于打開(kāi)、關(guān)閉和操作串行口，傳送和接收數(shù)據(jù)以及管理連接。

在具體的串行通信程序開(kāi)發(fā)中，采用事件驅(qū)動(dòng)方式。為了實(shí)時(shí)響應(yīng)事件，創(chuàng)建專(zhuān)門(mén)的監(jiān)視輔助線程，有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)依靠事件驅(qū)動(dòng)，讀入數(shù)據(jù)并運(yùn)行相應(yīng)的接收數(shù)據(jù)處理程序，以完成相應(yīng)的工作。

４．５ 網(wǎng)絡(luò)功能

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工作系統(tǒng)出現(xiàn)難以解決的故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以通過(guò)Ｉｎｔｅｒｎｅｔ將故障信息發(fā)送到維修中心。首先由現(xiàn)場(chǎng)用戶輸入服務(wù)器的ＩＰ地址和端口號(hào)，然后啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊，創(chuàng)建Ｗｉｎｓｏｃｋ套接字，綁定ＩＰ地址和端口號(hào)，與維修中心的服務(wù)器正處于偵聽(tīng)狀態(tài)的套接字連接，從而將故障信息從現(xiàn)場(chǎng)傳遞到維修中心的服務(wù)器，讓維修人員及時(shí)地了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并診斷故障原因。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在工控領(lǐng)域中的影響越來(lái)越大。本文介紹的數(shù)字布光監(jiān)控系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合，使得系統(tǒng)在操作、安裝、維護(hù)等各方面都變得相當(dāng)簡(jiǎn)單。同時(shí)，系統(tǒng)在安全性，可靠性等方面也有了很大的提高。