引言

　　文中提出了一種基于無線測控的工業通信分布式網絡模型，它將嵌入式技術、無線通信技術和自動控制技術有機地結合起來，采用兩級組網方式，將有線與無線技術結合起來，并結合嵌入式硬件平臺和無線通信模塊，解決了數據采集系統和控制設備的數據傳輸問題。該系統實時性強、可靠性高、結構小巧、開發費用低廉，在現代工業測控系統已經發揮了經濟效益。

　　1、系統總體設計方案

　　分布式網絡模型實際方案如圖1所示。

　　圖1 分布式網絡模型實際方案

　　該方案中，服務器采用嵌入式硬件平臺，基于Linux操作系統，建立嵌入式Web服務器和分布式現場的測控應用程序。測控應用程序通過驅動CAN總線模塊，以輪詢方式實現嵌入式平臺與終端節點之間的通信。數據采集器使用無線通信與各終端設備連接，通過無線傳輸方式負責對測控應用程序發出命令進行響應，啟動無線通信過程，完成分布式現場的數據采集和控制動作執行。

　　系統采用了分級組網的方式，由有線和無線通信兩級網絡組成。考慮到工業干擾比較嚴重，以及通信范圍能有較大的冗余，嵌入式服務器與數據采集器之間使用有線網絡，采用CAN總線傳輸。另外，系統使用了數據采集器作為中間媒介，將無線終端和ARM主控機連接在一起，解決了無線系統因受通信距離、空闖布局、外部干擾等因素的限制，致使無線通信的節點無法直接與主控機通信的問題。對附近的無線終端，數據采集器使用無線信道通信，對主控機，使用CAN連接，這樣就較好地解決了應用環境對無線通信網絡的不利影響。而且，更為重要的是，可根據實際需要使用你N個數據采集器分別掛在CAN總線上，采用N個頻段傳輸，減少了無線通信中的沖突，增加了通信的可靠性。

　　系統由客戶端瀏覽器、嵌入式服務器平臺、無線通信模塊3部分組成。客戶端瀏覽器是運行在桌面計算機中的通用瀏覽器應用程序;嵌入式服務器是以S3C2410A芯片為核心組建的網絡服務平臺;無線通信模塊由數據采集器和終端節點2部分構成，是以CCll00無線通信芯片和8051F310單片機為核心構成的測控執行部件。其中嵌入式服務器平臺是系統的核心部件，基于Linux操作系統，負責對現場設備進行測控數據的處理、存儲、轉發及與遠程客戶端瀏覽器的數據交互。

　　通過公共網關接口CGI(Common Gateway Interface)實現嵌入式Web服務器和分布式現場的測控應用程序接口。CGI使編寫的程序處理wwW上客戶端送來的表單和數據，并對此做出響應，這樣可使編寫的程序和Web服務器間的接口標準化。

　　嵌入式服務器正常工作要引入文件系統。Linux操作系統可以提供文件系統;同時利用Linux操作系統自身所帶的TCP/IP協議棧，只要在應用層上利用操作系統提供的網絡API編寫服務器端程序即可，從而節省了開發時間。

　　2、系統硬件設計

　　對于一個嵌入式系統，硬件系統設計相當重要，一方面要考慮所選擇的器件是否適合應用要求，硬件資源是否足夠用來編程調試并保證系統性能優良;另一方面硬件資源要在滿足系統需求前提下盡可能降低成本。考慮以上因素，服務器的硬件采用模塊化設計，分為嵌入式服務器模塊、CAN通信接口模塊、無線測控模塊3部分。

　　2.1 嵌入式服務器模塊設計

　　該系統的嵌入式服務器平臺的設計如圖2所示。

　　圖2 嵌入式服務器設計方案

　　基于S3C2410A擴展了CAN接口模塊、sD卡等，CPU采用$3C2410A微處理器作為整個系統的控制核心。S3C2410A是基于ARM920內核開發的32位RISC微處理器，集成了豐富的外圍功能模塊，如以太網接121，便于低成本設計嵌入式應用系統。S3C2410A主要功能就是通過控制以太網接口芯片CS8900A及CAN通信接口芯片MCP2510的工作，實現CAN通信協議與以太網通信協議的轉換，使遠端用戶借助瀏覽器經由Intemet對現場設備實施遠程監控。

　　2.2 CAN通信接口模塊設計

　　由于多數嵌入式處理器都不帶CAN總線控制器，在嵌入式處理器的外部總線上擴展CAN總線接口芯片是通用的解決方案。設計采用了MCP2510芯片作為CAN總線的控制器，該芯片支持CAN2.0B標準。TJAl050作為CAN總線的收發器。

　　MCP2510可在3-5.5 V范圍內供電，因此能直接與3.3V I/0口的嵌入式處理器連接。系統結構簡單，與處理器之間的SPI串行接口，減少了總線的物理連接，提高了系統的可靠性。

　　S3C2410A帶有SPI總線控制器，可直接與MCP2510連接。如圖3所示。

　　圖3 嵌入式節CAN節電設計方案