Windows CE 嵌入式網絡監控系統的設計

３ 系統組成及結構

３．１ 主控臺

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

３．２ 網絡控制器

網絡控制器硬件如圖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，同時通過無線收發模塊與遙控器進行無線連接。網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，用計數器讀碼盤轉過的角位移，向上位機發送時折算成線位移。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，實現閉環控制。

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來的命令，然后執行命令。若上位機需要返回值，則執行后向上位機發返回幀。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）根據設定位置值，通過算法把自由度調到相應位置；

（３）實現各自由度的限位功能；

（４）出現異常給上位機發異常命令。

４ 網絡監控系統的實現

４．１ 系統硬件特點

嵌入式網絡監控系統是可移動的小型化控制系統。硬件是研華公司的ＰＣＭ－３３５０ ＰＣ／１０４及ＬＣＤ顯示器。與一般的臺式ＰＣ系統相比，ＰＣ／１０４嵌入式系統體積小，結構緊湊，系統模塊化；與單片機系統相比，ＰＣ／１０４資源豐富，運算速度快，產品系列化，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平臺，有利于提高開發效率和系統的可靠性，適合數據量大、數據類型多的數據采集和處理系統。

４．２ 系統功能

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，監控系統與底層設備有大量的數據交換，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Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ３．０可以滿足系統對實時性的要求。

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

４．３ 圖形用戶界面設計

操作人員通過監控系統實現對整個數字布光系統的控制。為了克服以往系統不易操作，吊桿、燈具運行狀態顯示不形象的缺點，本文所實現的網絡監控系統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。系統的操作也相對簡單。

４．４ 串口通信程序

主控制臺與下層網絡控制器的通信通過ＰＣ／１０４的ＲＳ－２３２串口實現。

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據。Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ支持基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的臺式機上用于串行通信的標準函數。主要有ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ、ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ、ＧｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、 ＳｅｔｕｐＣｏｍｍ、ＰｕｒｇｅＣｏｍｍ、ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ、ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ、ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ、ＲｅａｄＦｉｌｅ、ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ等函數。這些函數可以用于打開、關閉和操作串行口，傳送和接收數據以及管理連接。

在具體的串行通信程序開發中，采用事件驅動方式。為了實時響應事件，創建專門的監視輔助線程，有數據到達時依靠事件驅動，讀入數據并運行相應的接收數據處理程序，以完成相應的工作。

４．５ 網絡功能

當現場工作系統出現難以解決的故障時，現場工作人員可以通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ將故障信息發送到維修中心。首先由現場用戶輸入服務器的ＩＰ地址和端口號，然后啟動網絡通信模塊，創建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的套接字連接，從而將故障信息從現場傳遞到維修中心的服務器，讓維修人員及時地了解系統的運行狀態并診斷故障原因。

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