基于ARM的城市供水站分布式監(jiān)控系統(tǒng)
加入技術(shù)交流群
當前城市供水站監(jiān)控系統(tǒng)多以單片機為核心，將外部傳感器數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換后接入單片機，其精度可達12位，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后用點陣顯示屏顯示。單片機為8位中央處理器，這對于要求較高的領(lǐng)域顯得稍有不足。下位機與上位機之間多采用串口進行通信。串行485接口采用差分方式傳輸，傳輸距離最大可達1 200 m，但此距離速率只能達到100 Kb/s，且485在任何時刻只允許一個下位機向上位機傳遞數(shù)據(jù)，使得這種通信方式受到了一定限制。
嵌入式處理器和以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展為這些問題提供了解決的途徑。
嵌入式處理器處理速度快、精度高、擴展接口豐富，且具有良好的人機交互性。以太網(wǎng)通信技術(shù)則以其實時性強、通信速度快、兼容性強、網(wǎng)絡(luò)布線方便的優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。本文以ARM嵌入式處理器為核心，搭載WinCE嵌入式系統(tǒng)，結(jié)合TCP/IP通信協(xié)議，設(shè)計出基于ARM和TCP/IP的城市供水站高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。并對下位機數(shù)據(jù)采集程序、上位機程序以及系統(tǒng)通信的實現(xiàn)進行了詳細的敘述[2-3]。
1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)及硬件設(shè)計
1.1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)
數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的下位機以ARM9系列的三星S3C2440A嵌入式處理器為核心，處理器的主頻400 MHz，最高達533 MHz，處理速度快，內(nèi)置8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，最高轉(zhuǎn)換頻率為2.5 MHz，數(shù)據(jù)采集速度和精度都很高。在ARM9的基礎(chǔ)之上搭載WinCE嵌入式操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)具有與Windows XP相似的界面和操作，操作起來更加簡便快捷；支持多系列的微型處理器，包括ARM系列，使下位機在硬件和軟件方面得到了完美的融合。下位機接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，然后通過TCP/IP協(xié)議與上位機進行通信，上位機得到下位機傳來的數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)存儲、顯示、報警操作。上位機進行遠程監(jiān)控并完成對各個下位機信息的匯總和分析處理等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
城市供水站分布式監(jiān)控系統(tǒng)要測量的物理量主要有各個供水站電機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，以及供水站的流量、進出口壓力、水溫等水質(zhì)的參數(shù)。要根據(jù)各種物理量以及其所處的具體工作環(huán)境選取合適的傳感器[4]。
由圖2可見，下位機硬件以ARM9為核心，其內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換接口用來接收外部傳感器的數(shù)據(jù)，搭載的TFT顯示屏作為下位機的顯示，同時其各個擴展接口可以提供其他的資源及為以后擴展所用。
傳感器采集的外部數(shù)據(jù)經(jīng)過放大、濾波等消除干擾的操作后接入ARM內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，在嵌入式系統(tǒng)中進行處理，并在下位機顯示屏上進行顯示和相應地人機操作。下位機擴展在板64 MB SDRAM內(nèi)存和在板128 MB Nand Flash存儲并支持32 GB的外部SD擴展槽，滿足本機運行以及存儲要求。擴展的RJ-45接口作為與上位機進行通信的接口。IIC總線以及其他接口作為擴展和其他功能用。
TCP/IP協(xié)議使用客戶端/服務器(C/S)模式進行通信，其通信是點對點的，在網(wǎng)絡(luò)中幾乎可以實現(xiàn)無差錯的數(shù)據(jù)傳輸，可靠性較高，速度快。由于與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的路由和網(wǎng)關(guān)等技術(shù)的發(fā)展，使得多路通信的實現(xiàn)變得簡單方便。
評論