基于S3C2410微處理器 嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程讀表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于S3C2410微處理器嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程讀表監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要:針對(duì)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的電表管理水平較低和管理不便等原因,一種基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程讀表技術(shù)方案的提出, 有望改變現(xiàn)狀，此方案闡述了基于嵌入式S3C2410處理器的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法, 而且給出了此監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,建立了對(duì)電表的控制、測(cè)量于一體的嵌入式系統(tǒng)。此系統(tǒng)是基于ARM9系列的S3C2410微處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的,系統(tǒng)充分的利用了S3C2410微處理器和Linux 操作系統(tǒng)的強(qiáng)大管理功能,所以此系統(tǒng)性能較穩(wěn)定可靠，并且實(shí)時(shí)性好。Design of the monitoring syst

2、em for the remote reading system based on S3C2410s sembedded systemAbstract： For some remote areas of the management level is low and the meter inconvenience of reason, a management based on embedded network monitoring control system of remote meter reading technology solutions proposed, is expected

3、 to change the status quo, this scheme is presented based on embedded S3C2410 microprocessor remote network monitor system design method are given, and the structure of the monitoring system, establishes the schematic for meter control, measurement in the integration of embedded system. This system

4、is based on a ARM9 series of S3C2410 microprocessor and embedded Linux operating system, fully utilize the S3C2410 microprocessor and Linux operating systems powerful management function, so the system performance is stable and reliable, and good real-time.引言S3C2410 是三星公司推出的16/32 位RISC 處理器，主要面向高性價(jià)比、

5、低功耗的手持設(shè)備應(yīng)用。S3C2410有S3C2410x和S3C2410a兩個(gè)型號(hào)，a型是x型的改進(jìn)版，具有更好的性能和更低的功耗 1 。1S3C2410 微處理器簡介S3C2410 微處理器是一款由Samsung Electronics Co.,Ltd 為手持設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗、高度集成的微處理器，采用272 腳FBGA 封裝，內(nèi)含一個(gè)ARM920T 內(nèi)核和如下片內(nèi)外圍： 1個(gè)LCD控制器（支持STN和TFT帶有觸摸屏的液晶顯示器）SDRAM控制器3個(gè)通道的UART4個(gè)通道的DMA4個(gè)具有PWM功能的計(jì)時(shí)器和1個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘8通道的10位ADC觸摸屏接口I*2C總線接口1個(gè)USB主機(jī)接口，1個(gè)USB

6、設(shè)備接口2個(gè)SPI接口bsp; SD接口和MMC卡接口117位通用I/O口和24位外部中斷源如今，S3C2410微處理器應(yīng)用在很多方面，像觸摸屏，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)等等都涉及到了S3C2410微處理器本文建立了基于基于嵌入式S3C2410處理器的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和以太網(wǎng)技術(shù)的嵌入式工作平臺(tái), 通過以太網(wǎng)將主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的連接, 實(shí)現(xiàn)由主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)用戶電表的數(shù)據(jù)集中抄讀的智能讀表系統(tǒng)。它用現(xiàn)代化的通訊手段去抄讀這此儀表的數(shù)據(jù), 而不用到現(xiàn)場(chǎng)。智能讀表系統(tǒng)一般是集中讀表系統(tǒng)與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊的組合。在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的運(yùn)行, 并給出了具體的測(cè)試。2.關(guān)于此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的說明 本監(jiān)控系統(tǒng)基于嵌入式系統(tǒng)和以

7、太網(wǎng)技術(shù), 主要由控制層、通訊層、智能監(jiān)控層構(gòu)成。配置方案如圖1 所示。2.1 控制層控制層有多種配置方式, 如單機(jī)配置、多機(jī)配置等。本系統(tǒng)采用單機(jī)配置方式, 即一臺(tái)主機(jī)連接一臺(tái)目標(biāo)機(jī), 單機(jī)配置成功后, 主機(jī)可按照相同的方法, 連接多個(gè)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行工作。這樣可以提高了系統(tǒng)監(jiān)控的可靠性2 。主機(jī)系統(tǒng)采用Linux 系統(tǒng)自帶的開發(fā)工具Qt Designer 編程, 利用QT自帶的控件給用戶提供美觀、實(shí)時(shí)、直觀友好的人機(jī)界面。主機(jī)通過目標(biāo)機(jī)和以太網(wǎng)相聯(lián), 從而和各工作站主機(jī)交換信息。同時(shí)該系統(tǒng)控制層還可以利用公用電話網(wǎng)接入廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)。2.2 通信層本系統(tǒng)用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程讀表的網(wǎng)

8、絡(luò)信息通訊, 可實(shí)現(xiàn)對(duì)電表的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù), 分析和計(jì)算各種數(shù)據(jù), 能源消耗。通過Intranet / Internet 連接,可在整個(gè)抄表系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互, 構(gòu)成了真正的信息層與控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu), 通過本地的人機(jī)界面可以訪問遠(yuǎn)程電表監(jiān)控系統(tǒng)。在Linux 系統(tǒng)啟動(dòng)后, 按回車!鍵, 進(jìn)入命令行模式下,ifconfig 命令來配置開發(fā)板的IP 地址, 同時(shí)PC 上的網(wǎng)絡(luò)防火墻關(guān)閉。用交叉網(wǎng)線將PC 的網(wǎng)絡(luò)接口與開發(fā)板的100M NET 網(wǎng)絡(luò)接口連接起來, 輸入命令: ifconfig eth0 192.。IP 地址配置好后, 打開PC 端的命令窗口, 輸入PING 命令來PING 開發(fā)板

9、。如果出現(xiàn)如圖2 所示信息, 說明網(wǎng)絡(luò)已正常連接。2. 3 智能監(jiān)控單元智能監(jiān)控單元是以Samsung 公司推出的16/ 32位RISC 處理器S3C2410為核心的集保護(hù)、測(cè)量、通信為體的嵌入式系統(tǒng), 片內(nèi)集成ARM9TDMI 內(nèi)核,在ARM9 內(nèi)核基本功能的基礎(chǔ)上集成了豐富的外圍功能模塊, 非常適合低成本設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)單元還包括2個(gè)flash和1個(gè)64M SDRAM。Flash用來存儲(chǔ)系統(tǒng)的Boot loader 啟動(dòng)代碼、Linux 內(nèi)核映像、文件系統(tǒng)及用戶應(yīng)用程序; SDRAM 用來加載Linux 內(nèi)核及應(yīng)用程序等可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù), 為內(nèi)核和應(yīng)用程序提供運(yùn)行空間。以S3C2410 處理器為

10、核心的模塊總體設(shè)計(jì)方案如圖3 所示3 。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件包括初始化程序、數(shù)據(jù)發(fā)送和接受程序、數(shù)據(jù)處理程序和數(shù)據(jù)庫等主要程序。目標(biāo)板以S3C2410 處理器為控制核心, 移植了Linux 操作系統(tǒng), 對(duì)系統(tǒng)的各種資源進(jìn)行管理, 同時(shí)便于網(wǎng)絡(luò)通信。該單元主要實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量等并進(jìn)行處理。軟件程序采用C 語言和C+ + 語言混合編程。 3.1 以太網(wǎng)接口軟件設(shè)計(jì)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于低成本以及其它任何一種現(xiàn)場(chǎng)總線無可比擬的全球范圍的廣泛應(yīng)用。以太網(wǎng)的速度達(dá)到1000Mbps, 高于其它任何一種現(xiàn)場(chǎng)總線。以太網(wǎng)接口相關(guān)通信程序分為: DM9000 初始化, 發(fā)送控制, 接收控制三部分。初始

11、化部分完成DM9000 在使用之前的初始化工作, 包括設(shè)置相關(guān)工作模式的寄存器, 分配和初始化接收和發(fā)送緩沖區(qū), 初始化網(wǎng)卡接收地址。發(fā)送部分只需把數(shù)據(jù)寫緩沖區(qū), 啟動(dòng)執(zhí)行指令, DM9000 自動(dòng)發(fā)送 4 。 一般在RAM 內(nèi)開辟兩個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包長空間作為發(fā)送緩沖區(qū), 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí), 兩片緩沖區(qū)輪流發(fā)送。數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn), 總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)與避免是由DM9000 自己完成的。接收部分完成數(shù)據(jù)接收任務(wù)。DM9000 接收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包后自動(dòng)存在接收緩沖區(qū)并發(fā)出中斷信號(hào), S3C2410 在中斷程序里通過DMA 方式即可讀人緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。3.2 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)以后, 再移植TCP/

12、1P 協(xié)議棧, 使用HTTP 協(xié)議在S3C2410 上建立嵌入式Web-Server, 即可無縫連接Internet 5 。主機(jī)軟件由5個(gè)窗體構(gòu)成, 利用這些窗體能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)及參數(shù)的設(shè)定、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)曲線顯示、自動(dòng)接受數(shù)據(jù)顯示等功能, 與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程配電系統(tǒng)進(jìn)行管理、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)表輸出和通信處理等功能。4. 結(jié)束語該系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程電表參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控, 主機(jī)與目標(biāo)機(jī)的通信采用了基于TCP/ IP 協(xié)議的以太網(wǎng)技術(shù), 采用嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)后, 系統(tǒng)內(nèi)信息傳輸實(shí)時(shí)性更高。系統(tǒng)經(jīng)過大量的模擬實(shí)驗(yàn), 并反復(fù)設(shè)計(jì)、調(diào)試和修改, 結(jié)果表明其性能指標(biāo)均能很好地滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求, 具有較高的數(shù)據(jù)精度和實(shí)時(shí)通信能力. 參 考 文 獻(xiàn) 1 黃志偉，鄧月明，王彥. ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程北京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2008. 2 胥靜. 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)例詳解# # # 基于ARM的應(yīng)