基于ARM的電子負(fù)載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

1、    基于ARM的電子負(fù)載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，各種電源設(shè)備被使用，而電源設(shè)備運(yùn)行可靠與否直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和準(zhǔn)確性，因此對(duì)這些電源設(shè)備的檢驗(yàn)非常重要。電子負(fù)載即針對(duì)電源系統(tǒng)中輸出電能的設(shè)備或轉(zhuǎn)換裝置，如發(fā)電機(jī)、ACDC、DCAC變換器、蓄電池、整流器及電感、電容等部件的輸出特性、可靠性(老化放電)進(jìn)行全面測(cè)試的設(shè)備?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電子負(fù)載存在許多不足，如只能工作在單機(jī)面板操作模式下，缺乏上位機(jī)監(jiān)控功能，數(shù)據(jù)顯示缺乏圖  隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，各種電源設(shè)備被使用，而電源設(shè)備運(yùn)行可靠與否直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和準(zhǔn)確性

2、，因此對(duì)這些電源設(shè)備的檢驗(yàn)非常重要。電子負(fù)載即針對(duì)電源系統(tǒng)中輸出電能的設(shè)備或轉(zhuǎn)換裝置，如發(fā)電機(jī)、ACDC、DCAC變換器、蓄電池、整流器及電感、電容等部件的輸出特性、可靠性(老化放電)進(jìn)行全面測(cè)試的設(shè)備?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電子負(fù)載存在許多不足，如只能工作在單機(jī)面板操作模式下，缺乏上位機(jī)監(jiān)控功能，數(shù)據(jù)顯示缺乏圖形界面，顯示不直觀，人性化；測(cè)試過(guò)程必須全程有人員進(jìn)行操作，無(wú)法進(jìn)行編程控制測(cè)試；沒(méi)有以太網(wǎng)絡(luò)接口，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊與控制。而基于網(wǎng)絡(luò)的電子負(fù)載系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)電子負(fù)載系統(tǒng)有以下突出優(yōu)點(diǎn)：    (1)測(cè)試工作在上位機(jī)集中進(jìn)行，通過(guò)自動(dòng)測(cè)試降低測(cè)試人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少

3、冗余人員，提高測(cè)試效率；    (2)便于及時(shí)、準(zhǔn)確、全面直觀、高效、連續(xù)地反映電源測(cè)試狀態(tài)，利于科學(xué)管理；    (3)遠(yuǎn)程監(jiān)控可長(zhǎng)期保存大量工作數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)的測(cè)試分析。    目前，傳統(tǒng)電子負(fù)載通常利用RS232，RS485或CAN等總線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。但這些網(wǎng)絡(luò)的有效半徑較短，并且孤立于Internet網(wǎng)絡(luò)以外，無(wú)法采用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)現(xiàn)大范圍高效率的遠(yuǎn)程監(jiān)控。針對(duì)以上不足，文中采用三星公司高性能的ARM處理器S3C2440作為核心，開(kāi)發(fā)了基于以太網(wǎng)電子負(fù)載監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備遠(yuǎn)程

4、自動(dòng)化測(cè)試有著重要意義。1 監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)    電子負(fù)載監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)以ARM為核心的通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。    ARM在以太網(wǎng)通訊中作為服務(wù)器端構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，具有獨(dú)立的IP地址，上位機(jī)作為客戶端通過(guò)對(duì)不同IP地址的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)上不同節(jié)點(diǎn)的ARM服務(wù)器通訊，連接或監(jiān)控某個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電子負(fù)載。上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給負(fù)載的控制命令由ARM網(wǎng)絡(luò)控制器接收，再通過(guò)ARM網(wǎng)絡(luò)控制器由RS232總線發(fā)送給電子負(fù)載。電子負(fù)載根據(jù)接收到的控制命令將被測(cè)電源的各種數(shù)據(jù)和負(fù)載工作的各個(gè)參數(shù)通過(guò)RS232總線上傳給ARM。ARM將

5、來(lái)自負(fù)載的數(shù)據(jù)采用TCPIP協(xié)議通過(guò)以太網(wǎng)上傳給上位機(jī)，ARM可以通過(guò)擴(kuò)張串口連接多個(gè)負(fù)載，同時(shí)通過(guò)路由器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)ARM系統(tǒng)并行工作，提高整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的負(fù)載能力。2 ARM網(wǎng)絡(luò)控制器硬件設(shè)計(jì)    ARM系統(tǒng)硬件部分采用三星公司的ARM芯片S3C2440，S3C2440基于32 bit ARM920T內(nèi)核，標(biāo)稱工作頻率為400MHz，配置一片64 MBytes NandFlash和兩片32 MBtyes SDRAM，網(wǎng)絡(luò)芯片采用DM9000A，配置了MAX3232擴(kuò)展串口與電子負(fù)載進(jìn)行連接。結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。3 ARM網(wǎng)絡(luò)控制器軟件設(shè)計(jì) &#

6、160;  ARM嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的操作系統(tǒng)采用WindowsCE 50，Windows CE 50是一個(gè)32位、多線程、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，同時(shí)也是模塊型的操作系統(tǒng)，可選擇、組合和配置windows CE 50的模塊和組件來(lái)創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。windows CE 50通過(guò)中斷嵌套與優(yōu)先級(jí)處理機(jī)制滿足了測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，同時(shí)具有類似于桌面系統(tǒng)的人機(jī)界面和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。    在windows CE 50的開(kāi)發(fā)中。有兩個(gè)重要的方面，一是內(nèi)核定制，二是應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。31 Windows CE內(nèi)核定制    由于應(yīng)用環(huán)

7、境的多樣性，需要對(duì)Windows CE系統(tǒng)做不同的內(nèi)核定制。采用微軟公司的PlatformBuilder集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，針對(duì)電子負(fù)載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的特點(diǎn)，添加、刪除和修改某些系統(tǒng)模塊，包括添加串口通信支持，以太網(wǎng)通訊支持，ActiveSync支持(軟件調(diào)試時(shí)的通信支持)等。此外，注冊(cè)表模式修改為HIVE模式，使掉電后數(shù)據(jù)的存放到Flash中保存實(shí)現(xiàn)程序的自啟動(dòng)，參數(shù)掉電保存等功能。32 ARM端通訊軟件開(kāi)發(fā)    ARM網(wǎng)絡(luò)控制器作為負(fù)載和上位機(jī)連接的橋梁，實(shí)現(xiàn)RS232總線和以太網(wǎng)的互聯(lián)完成電子負(fù)載的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。因此，ARM端通訊軟件功能包括：與多個(gè)電子負(fù)載的串行

8、通信；與上位機(jī)基于TCPIP協(xié)議的通信，提供可視化界面顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)和狀態(tài)，用戶可以通過(guò)觸摸屏設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)如波特率和IP地址等，系統(tǒng)提供連接日志供用戶查閱。其中的核心功能是實(shí)現(xiàn)RS232總線和以太網(wǎng)的通訊互聯(lián)，互聯(lián)模塊采用多線程的調(diào)用方式，保證了系統(tǒng)通訊的實(shí)時(shí)性。    通訊幀格式定義為長(zhǎng)度26位，格式為：同步頭，負(fù)載地址，命令字，425 bit為相關(guān)信息內(nèi)容，校驗(yàn)碼。    (1)同步頭為AAH，占l bit；    (2)負(fù)載地址范圍為0FE，占1 bit，確定該幀發(fā)送的目標(biāo)負(fù)載或接收源負(fù)載

9、；    (3)命令字占1 bit，標(biāo)示了該幀的功能；    (4)425 bit為命令參數(shù)和反饋參數(shù)。    套接字即Socket是支持TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。通過(guò)Socket編程，可以方便的訪問(wèn)TCPIP開(kāi)發(fā)以太網(wǎng)通訊程序。Embedded VC+中基于TCP的Socket編程的服務(wù)器端程序工作流程如下：    (1)創(chuàng)建套接字Socket()；    (2)將套接字綁定到一個(gè)本地地址和端口上bind()； 

10、0;  (3)將套接字設(shè)置為監(jiān)聽(tīng)模式，接收上位機(jī)的請(qǐng)求(listen)；    (4)等待上位機(jī)請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求到來(lái)后，接受連接請(qǐng)求，返回一個(gè)新的對(duì)應(yīng)于此次連接的套接字accept()；    (5)用返回的套接字于上位機(jī)進(jìn)行通信(sendreev)；    (6)關(guān)閉套接字。    串口通訊在Windows CE環(huán)境下與桌面Windows環(huán)境下類似，通過(guò)CreateFile函數(shù)打開(kāi)串口，ReadFile和WriteFile函數(shù)讀寫(xiě)串口數(shù)據(jù)。    修改注冊(cè)表使ARM系統(tǒng)上電后自動(dòng)運(yùn)行通訊軟件：首先進(jìn)行串口和以太網(wǎng)的初始化，對(duì)每個(gè)串口創(chuàng)建單獨(dú)的接收線程和發(fā)送線程，S