基于Linux的嵌入式远程监控系统的设计

《工业控制计算机》２００８年２１卷第８期

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基于Ｌｉｎｕｘ的嵌入式远程监控系统的设计＊

ＤｅｓｉｇｎｏｆＥｍｂｅｄｄｅｄＲｅｍｏｔｅＭｏｎｉｔｏｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＬｉｎｕｘ

艾

红

王洪涛（哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）

摘

要

介绍了基于Ｌｉｎｕｘ的嵌入式远程监控系统。系统采用ＡＲＭ９芯片控制方案实现系统功能并移植了具有一定实时性、源代码公开的嵌入时系统Ｌｉｎｕｘ，同时也给出了具体的软、硬件设计方案。实验表明所提出系统及实现方法的正确性和可行性。

关键词：嵌入式技术，套接字Ｌｉｎｕｘ远程监控ＡＲＭ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅｍｏｔｅｍｏｎｉｔｏｒｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｓｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇＡＲＭ９ｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅａｎｄｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＬｉｎｕｘｗｉｔｈｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｏｐｅｎｓｏｕｒｃｅｃｏｄｅｈａｓｂｅｅｎｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｇｉｖｅｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｍｂｅｄｄｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｏｃｋｅｔＬｉｎｕｘＲｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒｏｌＡＲＭ

１远程监控系统

目前，远程监控系统已成为自动化控制领域的研究热点，远

２软硬件设计

本系统的设计包括系统的硬件与软件设计：

服务器、网关、协议转换１）网络系统硬件有系统管理主机、

程监控系统实质是本地和远程端共同构成能够实现远程监控的软、硬件的系统，它是信息网络与控制网络结合的产物。根据设计的要求，监控系统包含：现场控制系统、数据通信系统、管理控制系统。本系统研究的远程监控系统不仅面向于复杂的控制环境，同时也面向于区域网络监控（小区抄表、锅炉监控等等）。系统研究的数据转换控制器采用数据实时映射的思想来解决ＰＣ机访问底层设备时数据响应慢的问题。同时底层通信使用ＣＡＮ和ＲＳ４８５、ＲＳ２３２总线。现场设备使用ＣＡＮ总线与本装置相连接，当现场从设备发生故障或者有其他警报数据需要上传时，可以直接主动上传，无需等待本装置的查询，这样可以及时地将报警数据上传到上位机，而且利用丰富的微处理器和丰富的ＣＡＮ接口硬件处理机制，可以大大地提高设备程序的正常运行。系统参照ＰＣ机ＢＩＯＳ的设计思想，将系统软件分为引导程序区和应用程序区，引导程序区在设备出厂前固化到设备内部，通过引导程序完成引用程序的下载。这种用户就可以像ＰＣ软件更新下载一样直接通过网络实现对设备软件远程维护和升级。图１为系统总体结构图。

器、集线器、计算机及底层智能化仪表。

服务器操作软件、应用软２）网络系统软件有网络操作软件、件数据库、通信协议、网络管理协议等。

２．１硬件设计

２．１．１控制器的设计

在本系统中，作为嵌入式远程控制的目标控制平台是整个监控系统的重要部分，在系统中起着承上启下的作用；向上连着企业的局域网，向下兼容测控专用的现场总线网络；同时，它还承担对外围系统的数据采集和控制功能。所以该部分的硬件电路设计就显得尤其重要。该部分的整体结构由处理器、存储器、电源、网络功能、测控专用网络、模拟信号采集、数字量输入输出等部分构成，它的基本结构设计如图２所示。

图２控制器基本结构

在这个控制系统中核心板为基于ＡＴ９１ＲＭ９２００的最小系统，主要包括了ＡＴ９１ＲＭ９２００、电源模块、以太Ｆｌａｓｈ、ＳＤＲＡＭ、网通讯端口、ＲＳ－４８５和ＲＳ－２３２通讯端口、ＪＴＡＧ调试端口等。扩展模块目前开发了模拟量模板和开关量模板。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由ＭＡＣ控制器和物理层接口（Ｐｈｙｓｉ－

ｃａｌＬａｙｅｒ，ＰＨＹ）两大部分组成。目前常见的以太网接口芯片，如ＲＴＬ８０１９、ＲＴＬ９０２９、ＣＳ８９００等，其内部结构主要包括这两

部分，本系统采用前者。考虑到调试以及工业控制的需要，该控

图１

系统总体结构框图

制器共扩展了三个串口：ＤＢＧＵ扩展的用于调试的串口；

ＵＡＲＴ０扩展的ＲＳ－２３２通信端口；ＵＡＲＴ１扩展的ＲＳ－４８５通

＊黑龙江省教育厅基金项目（１００１５２）