基于CAN和CCll00的嵌入式远程测控系统的设计

2010-08-28 19:54:09来源: 互联网

 

引言

  在工业控制中,需要将多个独立工作的设备所产生的数据进行汇总,传统的通信方式,主要是采用固定的点与点之间的有线通信,但使用工业中常用的RS-485总线或者CAN总线进行数据传输,需要把各设备利用网线连接起来,不仅施工麻烦,而且费用很高。在每个采集数据的终端使用无线的方式进行数据汇总,去掉通信设备之间的物理线路连接,不仅简化了施工难度和系统复杂度,还可以降低成本。文中提出了一种基于无线测控的工业通信分布式网络模型,它将嵌入式技术、无线通信技术和自动控制技术有机地结合起来,采用两级组网方式,将有线与无线技术结合起来,并结合嵌入式硬件平台和无线通信模块,解决了数据采集系统和控制设备的数据传输问题。该系统实时性强、可靠性高、结构小巧、开发费用低廉,在现代工业测控系统已经发挥了经济效益。

1、系统总体设计方案

  分布式网络模型实际方案如图1所示。


图1 分布式网络模型实际方案

  该方案中,服务器采用嵌入式硬件平台,基于Linux操作系统,建立嵌入式Web服务器和分布式现场的测控应用程序。测控应用程序通过驱动CAN总线模块,以轮询方式实现嵌入式平台与终端节点之间的通信。数据采集器使用无线通信与各终端设备连接,通过无线传输方式负责对测控应用程序发出命令进行响应,启动无线通信过程,完成分布式现场的数据采集和控制动作执行。

  系统采用了分级组网的方式,由有线和无线通信两级网络组成。考虑到工业干扰比较严重,以及通信范围能有较大的冗余,嵌入式服务器与数据采集器之间使用有线网络,采用CAN总线传输。另外,系统使用了数据采集器作为中间媒介,将无线终端和ARM主控机连接在一起,解决了无线系统因受通信距离、空闯布局、外部干扰等因素的限制,致使无线通信的节点无法直接与主控机通信的问题。对附近的无线终端,数据采集器使用无线信道通信,对主控机,使用CAN连接,这样就较好地解决了应用环境对无线通信网络的不利影响。而且,更为重要的是,可根据实际需要使用你N个数据采集器分别挂在CAN总线上,采用N个频段传输,减少了无线通信中的冲突,增加了通信的可靠性。

  系统由客户端浏览器、嵌入式服务器平台、无线通信模块3部分组成。客户端浏览器是运行在桌面计算机中的通用浏览器应用程序;嵌入式服务器是以S3C2410A芯片为核心组建的网络服务平台;无线通信模块由数据采集器和终端节点2部分构成,是以CCll00无线通信芯片和8051F310单片机为核心构成的测控执行部件。其中嵌入式服务器平台是系统的核心部件,基于Linux操作系统,负责对现场设备进行测控数据的处理、存储、转发及与远程客户端浏览器的数据交互。

  通过公共网关接口CGI(Common Gateway Interface)实现嵌入式Web服务器和分布式现场的测控应用程序接口。CGI使编写的程序处理wwW上客户端送来的表单和数据,并对此做出响应,这样可使编写的程序和Web服务器间的接口标准化。

  嵌入式服务器正常工作要引入文件系统。Linux操作系统可以提供文件系统;同时利用Linux操作系统自身所带的TCP/IP协议栈,只要在应用层上利用操作系统提供的网络API编写服务器端程序即可,从而节省了开发时间。

2、系统硬件设计

  对于一个嵌入式系统,硬件系统设计相当重要,一方面要考虑所选择的器件是否适合应用要求,硬件资源是否足够用来编程调试并保证系统性能优良;另一方面硬件资源要在满足系统需求前提下尽可能降低成本。考虑以上因素,服务器的硬件采用模块化设计,分为嵌入式服务器模块、CAN通信接口模块、无线测控模块3部分。

  2.1 嵌入式服务器模块设计

  该系统的嵌入式服务器平台的设计如图2所示。


图2 嵌入式服务器设计方案

  

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关键字:集中测控  嵌入式系统  CCll00  CAN总线

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0828/article_2937.html
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