基于ARM9的嵌入式電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　一般情況下，由本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用SM業(yè)務(wù)發(fā)送變電所的工況數(shù)據(jù)。當(dāng)變電所出現(xiàn)故障時(shí)，變電所本地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主動(dòng)呼叫遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)并建立數(shù)據(jù)連接，發(fā)送報(bào)警信息;根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的需要，生產(chǎn)管理人員可以決定何時(shí)建立GSM數(shù)據(jù)電路連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
　　本系統(tǒng)的發(fā)送端如圖2所示。其中，控制單元的芯片選用S3C2410嵌入式處理器，該處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核、采用0.18 μm制造工藝的32位微控制器。該處理器基本特性:獨(dú)立的16 KB指令Cache和16 KB數(shù)據(jù)Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND閃存控制器、3路UART、4路DMA、4路帶PWM的Timer、I/O口、RTC、8路10位ADC、Touch Screen接口、I²C-BUS 接口、I²S-BUS接口、2個(gè)USB主機(jī)、1個(gè)USB設(shè)備、SD主機(jī)、MMC接口及2路SPI。S3C2410處理器最高可運(yùn)行在203 MHz頻率下。

　　GPRS模塊采用SIMCOM公司出品的工業(yè)級(jí)模塊SIM300C，該模塊支持GPRS與內(nèi)嵌TCP協(xié)議。它是一個(gè)完整的手機(jī)模塊,屬于移動(dòng)設(shè)備端,負(fù)責(zé)與GSM、GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令交換。通過(guò)串口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)它的控制并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,包括短信息和GPRS等。該模塊需要一張開通GPRS 業(yè)務(wù)的SIM卡與其配套使用。
1.2 服務(wù)器端
鑒于電力系統(tǒng)的特殊性,其監(jiān)控中心不允許直接接入Internet，所以需要一個(gè)數(shù)據(jù)交換中心來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)。信息采集點(diǎn)的控制器定時(shí)或根據(jù)監(jiān)控中心的指令把數(shù)據(jù)由GSM/GPRS模塊經(jīng)過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存處理。
1.3 數(shù)據(jù)發(fā)布端
監(jiān)控中心一旦接收到新的數(shù)據(jù)，馬上通過(guò)短消息形式發(fā)送到值班人員手機(jī)（MT）上。而值班人員也可通過(guò)手機(jī)向監(jiān)控中心發(fā)出查詢請(qǐng)求，監(jiān)控中心通過(guò)認(rèn)證其權(quán)限大小向其發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖3所示。

2 操作系統(tǒng)定制
　 設(shè)計(jì)中嵌入式操作系統(tǒng)選用Linux。Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，它充分利用了X86 CPU的任務(wù)切換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了真正多任務(wù)、多用戶環(huán)境，允許多個(gè)用戶同時(shí)執(zhí)行不同的程序，并且可以給緊急任務(wù)以較高的優(yōu)先級(jí)，特別適用于嵌入式系統(tǒng)。應(yīng)用程序開發(fā)工具則采用ADS1.2(ARM Developer Suite)[2]。
2.1構(gòu)建交叉編譯環(huán)境
　　由于嵌入式硬件上無(wú)法安裝所需要的編譯器，所以只能借助于PC機(jī),而PC機(jī)和嵌入式硬件基于兩種不同的處理器類型，因此需要在PC機(jī)上生成能夠在ARM上運(yùn)行的軟件，這就要求構(gòu)建交叉編譯環(huán)境。本設(shè)計(jì)選用開源Crosstool來(lái)構(gòu)建交叉編譯工具鏈[2]。
2.2 移植Bootloader
Bootloader類似于PC機(jī)上的Bios，是系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行的第一個(gè)程序，主要作用就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前，初始化硬件設(shè)備，屏蔽中斷，設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)等，為操作系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，然后加載操作系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)同樣使用開源項(xiàng)目U-boot。