基于嵌入式的變電站蓄電池遠程監測平臺的設計與實現
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2CM模塊端的通信軟件設計與實現
軟件的設計主要是模塊之間數據的交換及處理，CM模塊端即ARM上的軟件設計包括兩大部分。一是與TM模塊的通信，采用傳統系統中的現場總線RS485進行串口數據通信。接收單片機的檢測、報警、等數據，并把接收到的PC機控制命令傳送至TM模塊。另一部分是與PC機的通信，通過Socket的UDP協議進行數據傳輸，兩者之間形成C/S結構模式。應用以太網通信(基于TCP/IP)的通信方式進行數據傳輸共享，實現交互操作。系統通信流向如圖3所示。
CM模塊端與單片機和PC機兩方數據通信采用多進程方式來實現，與單片機串口通信和PC機的套接口通信分別在CMTM和CMPC這兩個進程中完成，兩進程之間通過共享內存和信號量實現數據的共享及進程間的同步。
2.1串口通信(CMTM進程)
利用串口進行文件傳輸首先要打開和配置串口，按要求設置好速度和傳送方式之類的參數；然后，選擇一定的傳送協議和方式，設置好傳送雙方的同步方式；接著就可以按照選擇的傳送協議和同步方式來傳送數據或文件了。Linux平臺下串口屬性參數全部反映在一個structtermios結構體中，其結構如下：
structtermios{
tcflag_tc_iflag；//輸入模式標志
tcflag_tc_oflag；//輸出模式標志
tcflag_tc_cflag//控制模式標志
tcflag_tc_lflag；//線路選項
cc_tc_line；//行控制
cc_tc_cc[NCCS]；//控制字符
}；
其中含有大約50個標志位，這些標志位在頭文件termios.h中定義。串口編程的關鍵是對串口的配置，為了編程方便，Linux系統還包含了一系列針對termios結構的設置函數，用來完成獲取和設置串口屬性[2]。Linux下串口設置很多，本設計主要的設置有如下幾方面：
①c_cflag的基本參數設置，如波特率(Baudrate)、數據位(Bits)、停止位(Stops)及校驗方式(Parity)等。配置過程如下：
struettermiosoptions；//termios的變量聲明
optionsc_cflag|=B9600；//波特率為9600bps
optionsc_cflag|=CS8；//采用8個數據位
optionsc_cflag|=～CSTOPB；//使用1個停止位
optionsc_cflag=～PARENB；//取消校驗位
②輸入輸出方式設定。根據是否對傳輸的數據進行預處理，可分為預處理方式(Canonical)和原始(Raw)方式。預處理方式常用于Modem通信。如果只是串口傳輸數據，而不需要串口來處理，則使用原始模式(RawMode)方式來通訊，本文采用原始輸入方式：
options.c_lflag=~(ICANON|ECHO|ECH-OE|ISIG)；//RawModeforlnput
options.c_oflag=~OPOST；//RawModeforOutput
③控制字選項
c_cc包含一些控制字的定義和讀取等待定時器(ReadTimeoutTimer)配置選項。其中，VSTART和VSTOP參數設定軟件流控制的起始和停止字符(默認是11H和13H)。VMIN和VTIME參數用來控制系統的讀操作，VMIN設置每次讀取的最少字節數，VTIME設置讀取操作的等待時間(以0.1s為單位)。這2個參數的具體值影響了讀操作的行為。本文無軟件流的控制。所以設置如下：
Optionsc_cc[VTIME]=150；
Optionsc_cc[VMIN]=0；
除了上述的配置，傳送協議和方式的設定也是很關鍵的一環。結合實際情況，基于modbus協議的RTU傳輸模式作了相應的小變動。由于變電站蓄電池數目較多，實現通信信息的識別，在發送包含自檢信息的字節前，先發送4個字節用于接收端的判斷，然后是幀長度(1byte)、目標地址(1byte)、源地址(1byte)、命令字(1byte)、標志數據(2byte)、數據(n*3byte)，最后是幀數據的CRC校驗值(2byte)。這里通訊數據采用不定長幀格式，便于后序功能的擴展。串口配置、通訊協議和方式規定完成后，便可用read()和write()等函數進行數據的接收和發送了。ARM與單片機串口數據交換實現在CMTM進程中完成，其主流程圖如圖4(a)所示。進程TMCM通過串口監聽并接收單片機發送的檢測信號以及發送PC機的操作命令，負責將TM模塊發來的串口數據接收后存人相應的反饋數據共享內存SHM_TMCM中去，同時負責檢查共享內存SHM_CMTM中是否有新的控制或操作命令到來，若有則將其轉發到串口。試運行時編寫相關的串口軟件，手動和自動對CM模塊發送和接收數據，此進程能準確實時地與軟件進行數據交換，通信效果良好。
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