基于PDA無線模塊的衛(wèi)星通信地球站監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

1、基于 PDA 無線模塊的衛(wèi)星通信地球站監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊及安全韓振花 約 4202字摘要:隨著網(wǎng)絡編程技術(shù)的飛速發(fā)展,無線監(jiān)控系統(tǒng)越來越受到人們的歡迎。本文主 要介紹了利用 VC+語言設計的基于 802.11b 無線模塊的衛(wèi)星通信地球站監(jiān)控系統(tǒng),講述了 本套系統(tǒng)的主要功能、 特點以及實現(xiàn)過程。 最后著重討論了軟件實現(xiàn)過程中遇到的一些問題, 如 WINCE 下 UNICODE 字符編碼問題,數(shù)據(jù)庫,堆、棧的使用問題。關(guān)鍵詞:PDA ;監(jiān)控系統(tǒng);無線通信; VC+中圖分類號:TP312文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(200821-30410-02Monitoring Sys

2、tem of Satallite Earth Station Based on Wireless Module of PDAHAN Zhen-hua(College of Telecommunications and Information Engineering,Nanjing University of Posts & Telecommunications,Nanjing 210003,ChinaAbstract:With the rapid development of network programming,wireless monitoring system has been a t

3、opic of welcome.In this paper, descibes the monitoring system of satellite earth station which based on 802.11b wireless module and VC+ language, exposed the function, characteristics and realization of the system.Finally, discusses the issues which encountered,such as UNICODE character encoding,dat

4、abase use,heap,stack use.Key words: PDA;monitoring system;wireless monitoring;VC+1 引言使用的 PDA 的操作系統(tǒng)是 Windows CE系統(tǒng), Windows CE是一種專為開發(fā)小體積、 資 源要求低的機器而設計的操作系統(tǒng), 它是一種緊湊、 高效和可擴展的操作系統(tǒng), 適用于各種 嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。 它是擁有多線程、多任務、確定性的實時、完全搶先式優(yōu)先級的操作系 統(tǒng)。它的模塊化設計方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應用開發(fā)人員能夠為各種不同得產(chǎn)品來定制 它。地球站監(jiān)控系統(tǒng)是衛(wèi)星通信地球站的重要組成部分之一, 是保證地球站能正

5、常工作的關(guān) 鍵。 PDA 以它的攜帶方便性,移動性,符合在戰(zhàn)場干擾性強等情況下使用,引起了人們的 廣泛關(guān)注。本監(jiān)控系統(tǒng)利用 PDA 內(nèi)置的 802.11b 無線模塊與衛(wèi)星通信地球站通信,完成對 天線控制器、 modem 的運行參數(shù)設置,運行狀況實時監(jiān)控,各關(guān)鍵部件實時告警,以確保 設備的正常運行和傳輸質(zhì)量, 并且為操作人員提供了可視化的操作界面, 便于操作人員在短 期內(nèi)掌握操作方法,而非專業(yè)人員也能很快掌握。2 基于 WINCE 應用程序設計特點及準備工作2.1 開發(fā)軟件介紹開發(fā)基于 Windows CE應用程序選擇 eMbedded visual c+(EVC、 eMbedded Visua

6、l Basic或者采用 Visual C+或者 Visual Basic6.0附帶的嵌入式工具包。用 Visual C+開發(fā)的應用程 序具有運行速度快、程序占有空間小等特點,所選擇使用了 Visual C+作為開發(fā)工具。 2.2 開發(fā)應用程序前的準備工作仿真環(huán)境的建立,在桌面計算機上開發(fā)應用程序,需要安裝 Pocket PC的仿真器。安裝 Visual Stdio 2005里面的 VC+部分, 里面帶有 Pocket PC2003仿真器, 通過仿真器可以使開 發(fā)過程變得簡單,方便,使得在沒有 Windows CE實體的個人計算機上開發(fā) WINCE 的應用 程序變?yōu)榭赡?。桌面計算機與 PDA 的

7、連接及同步:Microsoft ActiveSync4.5是當前掌上電腦與桌面計算 機最新的同步軟件。 它和以前的同步軟件相比具有同步速度快, 安裝便捷, 方便增加波特率 等特點。3 天線與監(jiān)控模塊組成和通信協(xié)議3.1 天線與監(jiān)控模塊的組成此衛(wèi)星通信地球站使用了 Lantronix 公司的 macthport 無線模塊, 取代了原來使用的手持 機設備, 提高了通信的移動性, 成為這個產(chǎn)品的一大亮點。 無線模塊安裝在天線控制器的底 座里面, 可以減少外界對無線模塊天線的損壞, 又不影響通信質(zhì)量。 無線模塊有兩個串口連 接器,一個與天線控制器連接,一個與 modem 連接,使用相同的 IP 地址,

8、不同的端口號, 通過網(wǎng)絡編程實現(xiàn)對這兩部分的控制。通過建立一個點對點網(wǎng)絡,無線模塊作為服務器端, PDA 作為客戶端,完成對天線控制器和 modem 的監(jiān)控工作。3.2 天線通信協(xié)議天線控制器和 PDA 通信使用基于 TCP/IP協(xié)議, 雙方制定了一套簡單的通信協(xié)議, 這里 采用了簡單的字符串行使發(fā)送消息,消息格式為 圖片 data,其中 ID 為命令的開頭標識 符,通常選擇英文字符, data 為該命令標識符下需要傳送的數(shù)據(jù), data 為可選部分,例如裝 載邊瓣,收藏,復位等操作就無需傳輸數(shù)據(jù), *為結(jié)束符,我們使用的是 0D 或者 0A 。為了 提高通信系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力, 可以在

9、協(xié)議里加入奇偶校驗, 并通過雙方握手協(xié)議來 查看上次數(shù)據(jù)是否發(fā)送完成。4 地球站監(jiān)控系統(tǒng)功能特點及實現(xiàn)4.1 地球站監(jiān)控系統(tǒng)功能特點此監(jiān)控系統(tǒng)是以 PDA 為核心的計算機化監(jiān)控系統(tǒng), 結(jié)合計算機軟硬件以及數(shù)據(jù)庫技術(shù), 具有以下功能特點。1 能實時實現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中各個設備的工作狀態(tài)以及參數(shù)查看, 并可以根據(jù)需要修改 對星參數(shù)。2 能存儲多顆衛(wèi)星經(jīng)、緯度,以及地球站經(jīng)緯度,建立相應的數(shù)據(jù)庫,可以實現(xiàn)智能對 星。3 當設備出現(xiàn)故障時,能實時報警,并具有一定的故障診斷能力。4 嵌入 HTML 語言,通過主頁發(fā)布到 Internet 上。5 通過查看系統(tǒng)日志,供工作人員查看和制表。4.2 監(jiān)控軟件工作

10、流程服務器和客戶機之間進行通信是基于 TCP-IP 協(xié)議, 其通信過程以客戶端為例進行說明, 其一般步驟如下:1SOCKET 初始化,初始化成功轉(zhuǎn)入 2 ;2 建立一個 TCP 連接,如果連接成功轉(zhuǎn)入 3 ,否則繼續(xù)連接;3 發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送完成后等待天線返回數(shù)據(jù);4 等待接收數(shù)據(jù);5 處理接收數(shù)據(jù),顯示;6 關(guān)閉套接字。流程圖見圖 2。4.3 WINCE下 UNICODE 字符編碼的問題縱所周知, WindowsCE 下編程 99%的問題都和 Unicode 有關(guān)。比如文件編輯,一般都 保存為 Ansi 格式,無線通訊中控制 Modem 需要發(fā)送的 AT 指令,必須是 Ansi 格式,網(wǎng)絡 通

11、訊中, PC 端一般都是 Ansi 的,為了和 PC 上協(xié)議兼容,在 WindowsCE 中必須把要發(fā)送 的一個指令從 Unicode 轉(zhuǎn)換成 Ansi 格式等等。 WindowsCE 中有標準的 API 實現(xiàn)了 Unicode 和 Ansi 字符間的互轉(zhuǎn)。下面就是網(wǎng)絡通訊中的發(fā)送程序片斷。m_psocket是指向一個 CSocket 類的對象 , 如果沒有連接的話其為 NULL , m_snd是要發(fā) 送的字符串。char *buf;buf=new char128;ZeroMemory(buf,sizeof(buf;CString tmpstr(m_snd;int multibytelen=

12、WideCharToMultiByte(CP_ACP,WC_COMPOSITECHECK|WC_DEFAULTCHAR, tmpstr.GetBuffer(m_snd.GetLength(,m_snd.GetLength(,0,0,0,0; WideCharToMultiByte(CP_ACP,WC_COMPOSITECHECK|WC_DEFAULTCHAR, tmpstr.GetBuffer(m_snd.GetLength(,m_snd.GetLength(,(char *buf,128,0,0;int sendcount=m_psocket-Send(buf,multibytelen;de

13、lete buf;經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后通信就不會再有亂碼的問題出現(xiàn)。4.4 數(shù)據(jù)庫的設計數(shù)據(jù)庫作為先進的數(shù)據(jù)管理技術(shù), 其應用已滲透到各個領(lǐng)域, 任何信息系統(tǒng)都離不開數(shù) 據(jù)庫的支持。本設計采用 ADOCE 設計數(shù)據(jù)庫,操作簡單、方便。 ADOCE 是 ADO 的子集, 該子集專門用于 Windows CE 。 ADOCE 可以訪問本地 Windows CE 設備數(shù)據(jù)庫庫,也可以 使用 OLE DB 支持數(shù)據(jù)源。 ADOCE 與 PC 上使用的 ADO 比較相近,但還是有些差別,使 用時應該加以注意。 ADOCE 不支持 Command 命令,也不支持 Property 對象和 Property 集 合

14、。 使用數(shù)據(jù)庫有幾個優(yōu)點:第一, 為用戶修改對星參數(shù)提供方便, 衛(wèi)星參數(shù)包括衛(wèi)星名稱、 衛(wèi)星經(jīng)度、信標頻率,站點經(jīng)緯度,只要選擇一項指標(主鍵 ,其它對應的參數(shù)就全被選 中,操作簡單方便。第二:對系統(tǒng)報警可以實時保存,可供用戶參考。第三:提供了用戶權(quán) 限, 根據(jù)權(quán)限不同訪問的資源不同, 如手動對星中的校零功能只有工程人員才可以使用。 第 四:提供了恢復出廠設置功能, 在用戶操作不當引起數(shù)據(jù)錯誤的情況下, 可以恢復出廠設置。 4.5 WINCE下堆棧的使用問題Windows CE 編程最重要的方面是需要管理一個程序可用的有限的內(nèi)存。其它的 Windows 編程可以假定幾乎無限的內(nèi)存空間。即使一臺

15、 PC 機只有 4MB 或 8MB 的 RAM , Windows 也可以用一個交換文件在硬盤上創(chuàng)建大量虛擬內(nèi)存。 但 Windows CE設備只有 2MB 的 RAM ,且有一半用于文件存儲。 Windows CE 應用程序必須盡可能減少所占用的內(nèi)存空 間以便在這樣少的內(nèi)存環(huán)境中生存。 在設計程序時, 你應該知道分配給 Windows CE的不同 類型的內(nèi)存和如何最大限度地利用它們。堆是一段連續(xù)的較大的虛擬地址空間。 應用程序在堆中可以動態(tài)地分配、 釋放所需大小 的內(nèi)存塊。 棧也是一段連續(xù)的虛擬地址空間, 和堆相比空間要小的多, 它是專為函數(shù)使用的。 當調(diào)用一個函數(shù)時(包括線程 ,內(nèi)核會產(chǎn)生一個默認的棧,并且內(nèi)核會立刻提交少量的物 理內(nèi)存(也可以禁止內(nèi)核立刻提交物理內(nèi)存 。棧的大小和 CPU 有關(guān),一般為 64KB ,并且 保留頂部 2KB 為了防止溢出。實際開發(fā)中最好不要在棧中分配很大、很多的內(nèi)存塊,如果 分配的內(nèi)存塊超過了默認棧的限制, 那么會引起訪問非法并且內(nèi)核會立刻終止進程。 最好在 進程的堆中分配大的內(nèi)存塊并且在函數(shù)返回前釋放。所以在分配內(nèi)存時采用在堆上分配的方法, 減少在動態(tài)分配內(nèi)存時由于內(nèi)存不夠出現(xiàn)的 致命的程序錯誤,引起通信過程中數(shù)據(jù)的丟失問題。5 結(jié)束語利用 VC+開發(fā)的這套監(jiān)控系統(tǒng),使用方便,通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)了監(jiān)