基于MC9S12NE64的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計

1、    基于MC9S12NE64的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計摘要：實現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真驗證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte摘  要：為了使遠(yuǎn)程設(shè)備正常運行，及時排除運行故障，設(shè)計了

2、一種以嵌入式以太網(wǎng)芯片為核心的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)。簡要介紹了以太網(wǎng)芯片MC9S12NE64的主要特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行模式，給出了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的硬件組成以及軟件支持。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；以太網(wǎng)；MC9S12NE64芯片；遠(yuǎn)程故障診斷    嵌入式遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)將計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)及自動化技術(shù)融為一體，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、協(xié)調(diào)和控制。要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，就需要把微控制器(MCU)與以太網(wǎng)連接，并在設(shè)備上執(zhí)行TCP/IP協(xié)議堆棧。Freescale Semiconductor公司開發(fā)的MC9S12NE64是集成了單片處理器、常用接口和以太網(wǎng)控制器(含TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)

3、議)的單一芯片。MC9S12NE64憑借豐富的以太網(wǎng)連接功能，可以提供功能齊全的以太網(wǎng)連接。本文簡要介紹了MC9S12NE64的主要特點、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行模式，并給出了其在遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用。1 系統(tǒng)硬件設(shè)計1.1 主控芯片MC9S12NE64    基于單片機的以太網(wǎng)設(shè)備可以采用多芯片方案進(jìn)行設(shè)計，這類以太網(wǎng)解決方案成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性和穩(wěn)定性都不理想。而針對以太網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計的高性能嵌入式處理器MC9S12NE64，具有優(yōu)化的指令系統(tǒng)，最高工作頻率高達(dá)50 MHz。圖1是MC9S12NE64的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。    片內(nèi)集成的串行

4、通信接口(SCI)允許外圍設(shè)備和其他設(shè)備之間進(jìn)行異步串行通信。而串行外圍設(shè)備接口(SPI)允許MCU和外圍設(shè)備之間進(jìn)行雙工、同步串行通信。程序可以輪詢狀態(tài)標(biāo)志或者通過中斷驅(qū)動SPI工作。內(nèi)部總線是雙線制、雙向串行總線，這可為兩個設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換提供一個簡單而有效的方法。IIC總線使連接設(shè)備實現(xiàn)最簡化，不需要使用地址譯碼器，該總線適用于大量設(shè)備之間短距離非頻繁性地通信時應(yīng)用。MC9S12NE64的靈活性允許附加設(shè)備連接到總線上以實現(xiàn)進(jìn)一步的擴(kuò)展和系統(tǒng)開發(fā)；其接口速率為100 Kb/s，最高可達(dá)時鐘的1/2001。1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計原理    基于MC9S12N

5、E64的遠(yuǎn)程故障系統(tǒng)組成如圖2所示。    圖中各部分功能如下：    (1)故障診斷儀：以MC9S12NE64為核心、具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的智能化遠(yuǎn)程故障診斷設(shè)備。通過故障診斷儀可以實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備各個工作參數(shù)的測量與記錄，并且通過以太網(wǎng)傳送到故障診斷中心。    (2)故障診斷中心：遠(yuǎn)程故障診斷中心的1臺服務(wù)器可以連接1臺或幾臺故障診斷儀，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程診斷平臺與故障診斷儀之間數(shù)據(jù)的傳送(將客戶端遠(yuǎn)程故障診斷平臺傳送過來的命令傳回到故障診斷儀，并將故障診斷儀傳送過來的數(shù)據(jù)傳送到客戶端)。  

6、;  (3)客戶端：客戶端通過故障診斷中心遠(yuǎn)程獲取故障診斷儀所測量的設(shè)備各類參數(shù)，然后根據(jù)實際測量結(jié)果，對遠(yuǎn)程設(shè)備運行出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷，維護(hù)遠(yuǎn)程設(shè)備的正常運行。2 系統(tǒng)軟件設(shè)計2.1 故障診斷儀的以太網(wǎng)接入方案    一般嵌入式的應(yīng)用對協(xié)議棧的完備性要求不是很高，因此可以選擇使用開放源代碼的免費協(xié)議棧。利用OpenTCP提供的一個在NE64上使用的協(xié)議棧，由于該協(xié)議棧針對NE64進(jìn)行了優(yōu)化，能更好地利用處理器的特性，有效地提高了協(xié)議棧的處理效率。而且由于在絕大多數(shù)場合數(shù)據(jù)采集終端的處理任務(wù)都是相對簡單，并不需要操作系統(tǒng)。因此采用這種方案無疑對提高系統(tǒng)的

7、整體性能更為有利2。    基于MC9S12NE64的特點是可以對協(xié)議棧進(jìn)行裁減。由于網(wǎng)絡(luò)部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)的HTTP等應(yīng)用層協(xié)議并不是必須的。為了節(jié)省程序空間和保證程序運行的效率，可以進(jìn)行裁減，只保留核心協(xié)議，直接向應(yīng)用程序提供服務(wù)。圖3是經(jīng)過裁減后的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)3。2.2 遠(yuǎn)程故障診斷儀的程序設(shè)計    遠(yuǎn)程故障診斷儀實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備各種工作參數(shù)的采樣和數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)果進(jìn)行保存顯示，然后傳送到故障診斷中心。此外，還接收來自故障診斷中心發(fā)來的命令，對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行實時診斷4。故障診斷儀程序流程如圖4所示：2.3 遠(yuǎn)程故障診斷系

8、統(tǒng)模塊設(shè)計    客戶端遠(yuǎn)程故障診斷平臺主要包括：數(shù)據(jù)通信與處理、用戶管理、系統(tǒng)維護(hù)等模塊。數(shù)據(jù)通信與處理模塊自動對各故障診斷中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。在進(jìn)行自動通信時，可以采用定時輪詢或者故障診斷中心主叫的方式，即在主循環(huán)中不停地檢測智能控制器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題后立即處理。對不能及時處理的問題，及時發(fā)出警報信息并提醒管理人員處理。該模塊又可以把采集到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的各種查詢，對各種故障記錄存檔，以便以后查詢和進(jìn)行故障分析。    出于安全考慮，用戶管理模塊是必要的，服務(wù)器應(yīng)該進(jìn)行用戶的身份鑒定和權(quán)限設(shè)置，用來區(qū)分管理專家和普通用戶。而系統(tǒng)維護(hù)模塊可以保證該系統(tǒng)的正常運行。    本文利用MC9S12NE64芯片的特性，提出了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計方案。MC9S12NE64芯片不僅可以用于遠(yuǎn)程設(shè)備的診斷過程中，還適用于工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)控器、銷售設(shè)備終端和家庭自動化等。參考文獻(xiàn)1 陳剛16位單片機MC9S12NE64的應(yīng)用與參考設(shè)計J.世界電子元器件，2005(6).2 趙仕俊，李素俠基于MC9S12NE64的嵌入式Web服務(wù)器的研究與實現(xiàn)J計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2006(12)3 Fr