基于ARM的城市供水站分布式監控系統
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下位機ARM擴展了網絡RJ-45網絡接口，使上下位機之間實現TCP/IP通信變得更加簡單。
每個供水站的下位機在將數據處理完畢之后，通過RJ-45網絡接口與上位機相連，多處下位機通過路由器接入網絡，然后再與上位機進行通信。其結構圖如圖1。
2 供水站分布式監控系統的軟件設計
供水站分布式監控系統的軟件設計包括下位機地址映射、下位機數據處理及顯示、數據通信以及上位機程序的實現。
2.1 下位機地址映射與實現
下位機搭載WinCE操作系統，ARM數據采集是通過GPIO來操作相應的寄存器，WinCE系統則將GPIO的實地址映射到虛擬地址空間，通過對虛擬地址空間的操作來完成對GPIO及其他片內資源的控制。要在WinCE中操作ARM中的GPIO，就必須按照BSP中的基地址找到相應的虛擬地址。這就需要對其進行地址映射。圖3為地址映射原理圖。本文引用地址：http://www.104case.com/article/151721.htm
地址映射的方法有2種：一是流驅動方法，即在流驅動中將物理地址進行相應地映射，將流驅動添加到底層映像中來實現。另一種方法是在外部WinCE程序中將物理地址與虛擬地址進行相應地映射，只需對外部程序進行操作，對內核沒有影響，由于下位機數據采集部分并不復雜，所以采用第二種方法進行實現。
要實現地址映射，首先將所用到底層驅動中的寄存器作為一個類定義到WinCE嵌入式程序中去。然后把物理地址與虛擬地址用VirtualAlloc和VirtualCopy函數進行映射操作。VirtualAlloc函數用于在當前進程的虛擬地址空間中保留或者提交空間，在保留時以64 KB為單位，提交時以4 KB為單位。VirtualCopy函數則用來綁定物理地址到靜態映射虛擬地址。VirtuaAlloc+VirtualCopy就可以將內核到當前進程進行映射，讓當前程序找到對應的虛擬地址[5-6]。
把映射后的地址作為一個新類進行定義，就可對寄存器進行操作，如圖3。
2.2 下位機數據處理及顯示
下位機采集數據后采用數字模塊進行顯示，當數據超出上下限的時候，下位機中的蜂鳴器就會進行報警，通知現場操作人員。
數字顯示模塊采用重繪的形式，預先定義好相應的數字顯示值，在接收到數據后對數字顯示模塊進行相應地重繪。數字顯示模塊作為一個插件加入到WinCE程序中，在主函數中調用模塊中的顯示函數來實現數字的顯示。
下位機報警功能采用ARM擴展的蜂鳴器實現，蜂鳴器由PWM進行控制。在S3C2440A中GPB0為控制PWM的寄存器，通過地址映射的方法對相應的寄存器進行操作。
首先設置端口GPB0為TOUT0功能，然后設置預分頻和分割值，計數器的輸入時鐘(CCLK)頻率為：PCLK/(預分頻+1)/分割值。預分頻值和分割值分別由TCFG0、TCFG1來確定。接著設定初始值TCMPB3和TCNTB，由于計數器的輸入時鐘為PCLK/16/8；而rTCNTB0=(PCLK>>7)/freq；并且計數計到最大值的一半時發生翻轉。因為計數的基值是由rTCMPB0設定為最大計數值的50%。最后是定時控制器的設定rTCON，TOUT0就產生頻率是rTCNTB0，占空比是50%的方波，蜂鳴器就可以被驅動。當數據超限時就調用此函數進行蜂鳴器報警。
2.3 TCP/IP通信的實現
上下位機之間采用客戶機/服務器(C/S)形式，下位機作為客戶機上位機作為服務器進行通信，TCP/IP通信通過套接字(socket)來實現[7-8]。
下位機利用套接字socket的connect函數向上位機(server)發送連接請求，當連接成功之后，用send函數向上位機發送相應的數據，通信完成后關閉套接字。
上位機通信部分則與下位機相互對應，用套接字socket的bind函數將套接字綁定到本地地址和端口上，并將套接字設置為監聽模式，用listen函數來準備接收client的請求，當用accept函數接收到連接請求后，調用recv函數來接收相應的數據，其流程如圖4所示。
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