Windows CE 嵌入式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計

３ 系統(tǒng)組成及結構

３．１ 主控臺

主控臺是整個系統(tǒng)的核心，主要由ＰＣ／１０４系統(tǒng)、控制臺面板（鍵盤）和液晶顯示器組成，需要接入互聯(lián)網(wǎng)。其結構如圖２所示。

３．２ 網(wǎng)絡控制器

網(wǎng)絡控制器硬件如圖３所示。

處理器采用美國德州儀器有限公司（ＴＩ）的ＭＳＰ４３０MSP430，與主控臺通過ＲＳ－２３２通信，下層接ＣＡＮ總線中轉器，同時通過無線收發(fā)模塊與遙控器進行無線連接。網(wǎng)絡控制器負責主控臺各部分權限的分配，并可以減少用于與控制臺通信的ＣＡＮ卡的數(shù)量。

３．３ 提升機控制器

提升機控制器硬件

處理器采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的８９Ｃ５１ＲＤ89C51RD＋單片機，用計數(shù)器讀碼盤轉過的角位移，向上位機發(fā)送時折算成線位移。同時采用霍爾傳感器采集三路電流值，對電機實現(xiàn)過流保護。

交流變頻電機控制部分采用光電式碼盤測量電機轉角，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

３．４ 燈具控制器

每個燈配一個控制器。處理器選擇Ｐｈｉｌｉｐｓ公司帶Ａ／Ｄ的８０Ｃ５５２ＥＦＡ80C552EFA單片機，其硬件結構如圖６所示。

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

（１）ＡＤ采樣各個自由度的角位移量；

（２）根據(jù)設定位置值，通過算法把自由度調到相應位置；

（３）實現(xiàn)各自由度的限位功能；

（４）出現(xiàn)異常給上位機發(fā)異常命令。

４ 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

４．１ 系統(tǒng)硬件特點

嵌入式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)是可移動的小型化控制系統(tǒng)。硬件是研華公司的ＰＣＭ－３３５０ ＰＣ／１０４及ＬＣＤ顯示器。與一般的臺式ＰＣ系統(tǒng)相比，ＰＣ／１０４嵌入式系統(tǒng)體積小，結構緊湊，系統(tǒng)模塊化；與單片機系統(tǒng)相比，ＰＣ／１０４資源豐富，運算速度快，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用開發(fā)平臺，有利于提高開發(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

主控臺負責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)與底層設備有大量的數(shù)據(jù)交換，需要處理大量的實時信息，對實時性的要求比較高。而采用嵌入式操作系統(tǒng)Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ３．０可以滿足系統(tǒng)對實時性的要求。

同時，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)需要接入互聯(lián)網(wǎng)，以便實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡通信功能，進行遠程診斷。遠程診斷的目的就是能將現(xiàn)場設備的狀況及時傳到維修中心的計算機網(wǎng)絡上，維修中心能夠對設備進行監(jiān)控，及時了解設備出現(xiàn)的故障，指導現(xiàn)場人員對設備進行維修。因此，系統(tǒng)需要通過網(wǎng)絡把現(xiàn)場系統(tǒng)的一些特殊工作狀態(tài)信息傳遞到現(xiàn)場控制室和遠端的維修中心。此外，本地系統(tǒng)工作時也需要實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，給出各個提升機和燈具的狀態(tài)信息，有錯誤及時報警，并報告故障位置和故障類型，使系統(tǒng)易于維護和檢修。

４．３ 圖形用戶界面設計

操作人員通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對整個數(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、燈具運行狀態(tài)顯示不形象的缺點，本文所實現(xiàn)的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)在其人機交互界面中以三維動畫方式顯示吊桿和燈具的動態(tài)運行過程，同時在界面中顯示描述吊桿及燈具運動位置和運動速度的具體參數(shù)。系統(tǒng)的操作也相對簡單。

４．４ 串口通信程序

主控制臺與下層網(wǎng)絡控制器的通信通過ＰＣ／１０４的ＲＳ－２３２串口實現(xiàn)。

基于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ的設備采用ＲＳ－２３２－Ｃ標準與串行設備和其他計算機通過串行連接交換數(shù)據(jù)。Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ支持基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的臺式機上用于串行通信的標準函數(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、關閉和操作串行口，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發(fā)中，采用事件驅動方式。為了實時響應事件，創(chuàng)建專門的監(jiān)視輔助線程，有數(shù)據(jù)到達時依靠事件驅動，讀入數(shù)據(jù)并運行相應的接收數(shù)據(jù)處理程序，以完成相應的工作。

４．５ 網(wǎng)絡功能

當現(xiàn)場工作系統(tǒng)出現(xiàn)難以解決的故障時，現(xiàn)場工作人員可以通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ將故障信息發(fā)送到維修中心。首先由現(xiàn)場用戶輸入服務器的ＩＰ地址和端口號，然后啟動網(wǎng)絡通信模塊，創(chuàng)建Ｗｉｎｓｏｃｋ套接字，綁定ＩＰ地址和端口號，與維修中心的服務器正處于偵聽狀態(tài)的套接字連接，從而將故障信息從現(xiàn)場傳遞到維修中心的服務器，讓維修人員及時地了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)并診斷故障原因。

隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡在工控領域中的影響越來越大。本文介紹的數(shù)字布光監(jiān)控系統(tǒng)將網(wǎng)絡技術與嵌入式系統(tǒng)相結合，使得系統(tǒng)在操作、安裝、維護等各方面都變得相當簡單。同時，系統(tǒng)在安全性，可靠性等方面也有了很大的提高。