基于S3C2410微处理器 嵌入式系统的远程读表控制系统的设计.doc
基于S3C2410微处理器嵌入式系统的远程读表监测控制系统的设计 摘要:针对一些偏远地区的电表管理水平较低和管理不便等原因,一种基于嵌入式网络监测控制系统的远程读表技术方案的提出, 有望改变现状，此方案阐述了基于嵌入式S3C2410处理器的远程网络监控系统的设计方法, 而且给出了此监控系统的结构示意图,建立了对电表的控制、测量于一体的嵌入式系统。此系统是基于ARM9系列的S3C2410微处理器和嵌入式Linux操作系统的,系统充分的利用了S3C2410微处理器和Linux 操作系统的强大管理功能,所以此系统性能较稳定可靠，并且实时性好。Design of the monitoring system 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 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 is based on a ARM9 series of S3C2410 microprocessor and embedded Linux operating system, fully utilize the S3C2410 microprocessor and Linux operating system's 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 处理器，主要面向高性价比、低功耗的手持设备应用。S3C2410有S3C2410x和S3C2410a两个型号，a型是x型的改进版，具有更好的性能和更低的功耗 1 。1S3C2410 微处理器简介S3C2410 微处理器是一款由Samsung Electronics Co.,Ltd 为手持设备设计的低功耗、高度集成的微处理器，采用272 脚FBGA 封装，内含一个ARM920T 内核和如下片内外围： 1个LCD控制器（支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示器）SDRAM控制器3个通道的UART4个通道的DMA4个具有PWM功能的计时器和1个内部时钟8通道的10位ADC触摸屏接口I*2C总线接口1个USB主机接口，1个USB设备接口2个SPI接口bsp; SD接口和MMC卡接口117位通用I/O口和24位外部中断源如今，S3C2410微处理器应用在很多方面，像触摸屏，网络监控系统等等都涉及到了S3C2410微处理器本文建立了基于基于嵌入式S3C2410处理器的远程网络监控系统和以太网技术的嵌入式工作平台, 通过以太网将主机和目标机的连接, 实现由主机通过网络将多个用户电表的数据集中抄读的智能读表系统。它用现代化的通讯手段去抄读这此仪表的数据, 而不用到现场。智能读表系统一般是集中读表系统与数据远程通讯的组合。在该平台上实现应用程序的运行, 并给出了具体的测试。2.关于此系统结构的说明 本监控系统基于嵌入式系统和以太网技术, 主要由控制层、通讯层、智能监控层构成。配置方案如图1 所示。2.1 控制层控制层有多种配置方式, 如单机配置、多机配置等。本系统采用单机配置方式, 即一台主机连接一台目标机, 单机配置成功后, 主机可按照相同的方法, 连接多个目标机进行工作。这样可以提高了系统监控的可靠性2 。主机系统采用Linux 系统自带的开发工具Qt Designer 编程, 利用QT自带的控件给用户提供美观、实时、直观友好的人机界面。主机通过目标机和以太网相联, 从而和各工作站主机交换信息。同时该系统控制层还可以利用公用电话网接入广域网实现远程诊断和远程维护。2.2 通信层本系统用以太网技术进行远程读表的网络信息通讯, 可实现对电表的实时监测、保护, 分析和计算各种数据, 能源消耗。通过Intranet / Internet 连接,可在整个抄表系统中实现数据交互, 构成了真正的信息层与控制系统的以太网结构, 通过本地的人机界面可以访问远程电表监控系统。在Linux 系统启动后, 按回车!键, 进入命令行模式下,ifconfig 命令来配置开发板的IP 地址, 同时PC 上的网络防火墙关闭。用交叉网线将PC 的网络接口与开发板的100M NET 网络接口连接起来, 输入命令: ifconfig eth0 192.168.3.100。IP 地址配置好后, 打开PC 端的命令窗口, 输入PING 命令来PING 开发板: ping- t 192.168.3.100。如果出现如图2 所示信息, 说明网络已正常连接。2. 3 智能监控单元智能监控单元是以Samsung 公司推出的16/ 32位RISC 处理器S3C2410为核心的集保护、测量、通信为体的嵌入式系统, 片内集成ARM9TDMI 内核,在ARM9 内核基本功能的基础上集成了丰富的外围功能模块, 非常适合低成本设计。存储单元还包括2个flash和1个64M SDRAM。Flash用来存储系统的Boot loader 启动代码、Linux 内核映像、文件系统及用户应用程序; SDRAM 用来加载Linux 内核及应用程序等可执行代码和数据, 为内核和应用程序提供运行空间。以S3C2410 处理器为核心的模块总体设计方案如图3 所示3 。3 系统软件设计本系统软件包括初始化程序、数据发送和接受程序、数据处理程序和数据库等主要程序。目标板以S3C2410 处理器为控制核心, 移植了Linux 操作系统, 对系统的各种资源进行管理, 同时便于网络通信。该单元主要实现的是数据的采集、测量等并进行处理。软件程序采用C 语言和C+ + 语言混合编程。 3.1 以太网接口软件设计以太网的优点在于低成本以及其它任何一种现场总线无可比拟的全球范围的广泛应用。以太网的速度达到1000Mbps, 高于其它任何一种现场总线。以太网接口相关通信程序分为: DM9000 初始化, 发送控制, 接收控制三部分。初始化部分完成DM9000 在使用之前的初始化工作, 包括设置相关工作模式的寄存器, 分配和初始化接收和发送缓冲区, 初始化网卡接收地址。发送部分只需把数据写缓冲区, 启动执行指令, DM9000 自动发送 4 。 一般在RAM 内开辟两个以太网数据包长空间作为发送缓冲区, 发送数据时, 两片缓冲区轮流发送。数据的发送校验, 总线数据包的碰撞检测与避免是由DM9000 自己完成的。接收部分完成数据接收任务。DM9000 接收到以太网数据包后自动存在接收缓冲区并发出中断信号, S3C2410 在中断程序里通过DMA 方式即可读人缓冲区的数据。3.2 主机软件设计以太网接口实现以后, 再移植TCP/ 1P 协议栈, 使用HTTP 协议在S3C2410 上建立嵌入式Web-Server, 即可无缝连接Internet 5 。主机软件由5个窗体构成, 利用这些窗体能实现对目标及参数的设定、数据查询、数据曲线显示、自动接受数据显示等功能, 与强大的数据库联接实现对远程配电系统进行管理、监控、数据记录、报表输出和通信处理等功能。4. 结束语该系统主要是实现对远程电表参数的实时监控, 主机与目标机的通信采用了基于TCP/ IP 协议的以太网技术, 采用嵌入式以太网技术后, 系统内信息传输实时性更高。系统经过大量的模拟实验, 并反复设计、调试和修改, 结果表明其性能指标均能很好地满足预期设计要求, 具有较高的数据精度和实时通信能力. 参 考 文 献 1 黄志伟，邓月明，王彦. ARM9嵌入式系统设计基础教程北京: 北京航空航天大学出版社，2008. 2 胥静. 嵌入式系统设计与开发实例详解# # # 基于ARM的应用M . 北京: 北京航空航天大学出版社, 2005. 3 李云峰等. 基于S3C2410 的嵌入式系统在自动抄表中的应用 J . 电测与仪表, 2007( 3) : 22- 27. 4 蔡宁果, 何晓琼. 用8 位单片机实现串口以太网转换器 J . 电子技术应用, 2002( 2) : 52- 55. 5 王田苗. 嵌入式系统设计与实例开发 M . 北京: 清华大学出版社, 2003.
