嵌入式远程测控系统设计方案

图2 嵌入式系统硬件框图

软件系统则主要考虑启动程序、各种驱动程序、操作系统与应用程序。Linux操作系统开放源代码，可以裁剪内核，并且已经在Motorola，NEC，ARM等多种硬件平台上稳定、高效运行，具有强大的网络功能和卓越的文件系统支持功能等优点。故选择Linux操作系统，并根据具体应用，经裁剪和交叉编译后，形成ARM可执行文件，借助串行口和网络口下载到FLASH之中。测控单元的应用程序主要包括数据采集模块、液晶显示模块、键盘控制模块、网络服务模块、通信服务模块与控制执行模块等。为了构建更好的人机界面，将QT/Embedded图形用户界面支持系统移植到Linux中，并开发相应的图形用户界面。

　　Web应用技术

　　该系统采用B/S模式，为了能够从测控服务器或测控管理机通过浏览器直接访问智能测控单元，在智能测控单元中必须具备Web服务器功能。在嵌入式Linux平台下，使用Boa作为Web服务器，可以使系统稳定高效地在目标系统中运行，并且使用和维护方便，可靠性高。嵌入式Web服务器Boa和普通Web服务器一样，能够完成接收客户端请求、分析请求、响应请求、向客户端返回请求结果等任务。与其他传统的Web服务器不同的是Boa具有很高的HTTP请求处理速度和效率，在嵌入式系统中具有很高的应用价值。

　　Boa程序的移植主要分为以下几个步骤：

　　（1）针对ARM-Linux系统下载Boa源码并解压之；
　　（2）生成并修改Makefile文件，修改CC=gcc为CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/armlinuxgcc修改CPP=gccE为CPP=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc-E;
　　（3）配置Boa服务器后下载Boa服务器。将编译后的二进制文件下载到FLASH之中后Web服务器则具有了Web服务器功能。

　　数据通信技术

　　该系统的通信主要包括有线网络、无线网络、GPRS，GPS和定制协议通信。

　　由于GPRS具有众多的优点，在数据通信业务中得到了非常广泛的应用，所以在该系统的设计中选用了西门子公司的GPRS模块MC35来传输采集的数据。

　　MC35模块支持GSM900和GSM1800双频网络，接收速率可达86.20Kb/s，发送速率可达21.5Kb/s，并且很容易集成，它和ARM2440处理器的UART1接口经TTL232电平转换后连接。

　　安装GPS卫星定位系统，可以随时确定智能测控单元的位置。该系统的GPS接收模块采用Motorala公司的M12+ONCORE，该模块的串行通信参数为波特率4800b/s;8位数据位；1位停止位。

　　测控单元与本地服务器以及远程管理机的通信则通过TCP/IP协议，但TCP/IP协议族中的协议数量庞大，而嵌入式系统的资源有限。因此，合理地对TCP/IP协议族进行裁剪更具意义。TCP/IP协议的简化应该遵循两个原则：一是不能改变其面向连接的特性；二是它的简化必须能配合其应用层所采用的协议。本地服务器和远程管理机则通过智能测控单元中的动态网页实现与智能测控单元的通信，进而读取信息，发布执行指令。

　　应用实例及分析

　　随着传感器技术、半导体制作技术和嵌入式处理技术等的发展，无线传感器网络的研究和发展取得了突飞猛进的成果。其应用领域也开始从单一军事领域朝多元化的方向发展，特别是一些大公司的加入，使无线传感网络在环境监控、工业控制、智能城市和智能家居［11］等领域取得了实际可行的应用成果。在电子技术越来越发达的今天，电子产业也掀起了一场革命，而人们对生活便捷性的要求也越来越高。针对该现象，本文在此给出一套基于传感器网络与ARM的智能家居平台，其主要目的是对住房内的火警、雨水等环境参数和各种设备进行监控与控制，使住户无需亲临现场就可以对分布在不同位置的设备进行远程控制。

　　嵌入式测控单元器件选择与设计

　　嵌入式测控单元分布在住房内的各个地方，主要负责对现场的信息进行采集和对其进行控制，其主要功能包括采集住房内温湿度等环境因素，对各用电器进行检测与控制，实现与测控服务器的网络通信与实现Web服务器功能。

　　该系统主要采用的传感器包含测量湿度与烟雾两部分。湿度传感器安装在窗户上，负责采集湿度，根据是否下雨来控制窗体的开关。本方案采用HM1500作为湿度采集单元，它具有较宽的湿度测量范围，具体为0%~100%，且不受水浸影响，有极低的温度依赖性与良好的线性度。火警测量传感器采用NIS09C，它适合各种高灵敏度烟雾探测与火灾报警。

　　当检测到湿度高于所规定范围时，则调用执行器关闭窗户，反之，则不进行操作；当检测到烟雾时，也可控制灭火器的开关与门窗的开合，同时报警器报警，通过短信通知住户来对火灾进行有效的避免。

　　用电器的远程控制开关是通过一个控制电路实现的，其电路图如图3所示。