實(shí)用案例：嵌入式采煤工作面安全集中監(jiān)控系統(tǒng)

3.2.2板卡選用說明

由于ATMEL公司生產(chǎn)的以AVR（R）32 UC內(nèi)核為基礎(chǔ)的EVK1100平臺(tái)，其MCU支持３２位精簡指令集(RISC)，擁有512K字節(jié)閃存， 并擁有一個(gè)內(nèi)置的10/100以太網(wǎng)媒體接入控制器（MAC），有一個(gè)SRAM/SDRAM外部總線接口，而它主頻最高可達(dá)66MHz頻率，而且還提供有完整的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）?？梢詫?duì)其直接進(jìn)行程序的燒寫。此外板上還配備了LED矩陣，顯示模塊和足夠多的外聯(lián)接口等豐富資源。正是由于它具有的這些特點(diǎn)，可以很好的滿足本此設(shè)計(jì)的各個(gè)需求。通過在32位AVR MCU上移植優(yōu)秀的小型uC/OS-II系統(tǒng)，使得整個(gè)系統(tǒng)的資源得到更好的使用。

并且通過板上豐富的外接接口，可以與自制的板卡進(jìn)行連接，進(jìn)而進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，例如針對(duì)各種被檢信號(hào)的傳感器，現(xiàn)場畫面采集器、通風(fēng)電機(jī)、井下壓力自動(dòng)報(bào)警裝置、控制攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)等，都可以通過接口與系統(tǒng)結(jié)合在一起。而且該平臺(tái)自帶以太網(wǎng)接口，可以方便的接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枰?，同時(shí)通過一定的保密機(jī)制，可以通過任何一臺(tái)接入網(wǎng)絡(luò)的電腦實(shí)時(shí)的訪問井下的監(jiān)控系統(tǒng)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控的專家的指導(dǎo)。

3.2.3系統(tǒng)器件使用清單

針對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)作品資源的分配，可以參見表3.2中的器件使用清單。

表3.2 器件使用清單

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)的軟件總體架構(gòu)如圖3.3所示：

如圖3.3所示，根據(jù)工作平臺(tái)的不同，我們可以將軟件的設(shè)計(jì)從總體上分為兩部分，第一部分主要是在下位機(jī)中嵌入了小型操作系統(tǒng)uC/OS-II的工作平臺(tái)，第二部分是運(yùn)行WindowXP操作系統(tǒng)上位機(jī)的工臺(tái)中以在下位機(jī)平臺(tái)上的系統(tǒng)開發(fā)為主。

在下位機(jī)工作平臺(tái)上，與3.1中硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的，我們又可以將軟件系統(tǒng)細(xì)分為四部分。這四部分分別為信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、控制模塊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊。在信號(hào)采集模塊主要完成的功能為信號(hào)的選通，即在約定的時(shí)間周期內(nèi)依次處理各個(gè)傳感器或圖像采集器傳遞過來的數(shù)據(jù)；如3.1中所述，這里的信號(hào)處理模塊也分為兩部分：圖像信號(hào)處理作為單獨(dú)的一部分；瓦斯?jié)舛刃盘?hào)、頂板壓力信號(hào)、粉塵濃度信號(hào)和井下水位信號(hào)的處理方法類似，所以把它整體看作一部分；電機(jī)控制模塊主要包括通風(fēng)電機(jī)控制模塊和攝像頭的云臺(tái)控制模塊；在網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊主要完成數(shù)據(jù)的上下傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等功能。實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊的程序通過uC/OS-II進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度。通過給底層硬件開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)上層軟件屏蔽器件的差距，方便應(yīng)用層各功能模塊程序的實(shí)現(xiàn)，和通過操作系統(tǒng)提供的接口對(duì)最底層硬件的控制。

在上位機(jī)工作平臺(tái)上，借用上位機(jī)的顯示設(shè)備和海量的存儲(chǔ)空間，可以在基于微軟的操作系統(tǒng)平臺(tái)WindowsXP上開發(fā)出許多優(yōu)良的軟件并實(shí)現(xiàn)對(duì)從下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。為了更好便于監(jiān)控中心人員的查看，可以通過圖形界面程序的設(shè)計(jì)增強(qiáng)人機(jī)的交互性和可觀性。同時(shí)除了數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳遞控制參數(shù)以外，還可以通過程序設(shè)計(jì)，調(diào)用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析，進(jìn)一步挖掘潛藏在數(shù)據(jù)中的信息，從其中總結(jié)規(guī)律，為以后的安全工作產(chǎn)生工作提供重要數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高井下工作的安全性和對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

在這里給出的僅是系統(tǒng)軟件的整體結(jié)構(gòu)框圖，重要模塊的程序?qū)崿F(xiàn)流程將在3.4中闡述。