基于嵌入式Web Server的无线数据采集系统

　　1 硬件设计

　　1.1 基于MCF5272芯片的嵌入式Web Server

　　基于MCF5272芯片的嵌入式Web Server硬件配置如下：MCF5272（Cold Fire系列）32位处理器、4M字节的两片16×1M位数据宽度FLASH、16M字节的两片16×4M位数据宽度SDRAM、两个标准RS-232串口、一个标准10/100M自适应快速以太网接口、一个BDM接口、各种状态指示和电源等。 MCF5272微处理器是迄今为止摩托罗拉推出的最高集成度的Cold Fire微处理器。这款高集成的Cold Fire微处理器将10/100MB以太网控制器和一个USB模块等通信外围设备结合起来，提高了MCF5272集成通信微处理器集成水平。它不仅提供了一套新的通信外围设备，同时还包含了以往Cold Fire标准产品所具备的广受欢迎的通用外围设备。

　　1.2 PTR2000+系列无线数传模块

　　PTR2000+为讯通科技出产的无线数传模块，具有接收发射合一、体积小、外围器件少等优点，可直接与MCU串口相接，也可以接计算机RS232接口，软件编程非常方便。由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用者无需申请许可证 。其标准DIP引脚间距，更适合嵌入式设计。

　　PTR2000+具有良好的产品特性，工作频率为国际通用的数传频段433MHz，FSK调制，抗干扰能力强；采用DDS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好；具有两个频段，适合于需要多信道工作的特殊场合；工作速率最高可达20Kbit/s，也可在较低速率（如9600bps）下工作。

　　1.3 系统原理

　　整个系统由数据采集发射终端和数据接收端组成。

　　数据采集发射终端主要以51系列单片机为核心，MCU的P1口控制多路选择器，对8路模拟信号进行选择，选中的模拟信号进入高速AD转换器，进行模数转换。MCU同时控制AD的采样频率和起始转换，转换结果存入FIFO存储器。按照规定的通信协议，MCU对数据进行编码，最后通过数传模块PTR2000+发射给远方接收端。为提高数据传输的可靠性，数据发送完毕，MCU将PTR2000+转换为接收状态，接收主机的应答信号或控制字。

　　图1 数据采集端结构框

　　PTR2000+通过RS-232将接收到的数据送入MCF5272嵌入式Web Server，MCF5272嵌入式Web Server接收完数据，将PTR2000+转换为发射状态，然后对数据进行CRC循环码校验。如果数据正确，就通过嵌入式操作系统的UDP/IP协议栈，将数据打包，保存到FLASH芯片的可写JFFS文件系统之中，同时运行web服务器，等待客户服务端通过网络访问数据；错误，则向PTR2000+发送重发命令。MCF5272嵌入式Web Server通过以太网口接入Internet网络，用户可通过浏览器（例如：IE）对系统进行远程配置、管理（如更改IP，重新启动系统等），并且可以调用封装好的函数API直接对FLASH芯片的某几个扇区进行读写操作，可将配置的信息以及采集数据保存在系统FLASH芯片上。

　　图2 数据接收端结构框

　　上位PC机通过RS-232与BDM调试器相连，BDM调试器通过BDM口与Web Server相连，可以对Web Serve进行初始化配置、调试和日常维护。

　　2 系统软件实现

　　系统的软件设计与实现是本系统实现的关键之一。

　　2.1 系统软件：包括嵌入式操作系统与设备驱动程序

　　嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。由于Cold Fire系列芯片是没有MMU （内存管理单元Memory Management Unit）的处理器，而 uClinux是专为那些没有MMU的嵌入式处理器开发的，所以本系统采用uClinux嵌入式操作系统。

　　uClinux是Linux的一个嵌入式版本，它是源代码开放的嵌入式操作系统，其内核的二进制映像文件可以做到小于512K。uClinux针对无MMU的处理器设计，支持多任务，具有完备的TCP/IP协议栈并支持多种网络协议。uClinux还支持多种文件系统，如ROMFS、NFS和JFFS等。另外，uClinux可移植性很强，用户通过重新配置、编译内核，很方便将其移植到68K、Dragon Ball、Cold Fire、Power PC、ARM等多种处理器计算平台。当前uClinux提供2.0和2.4两个内核版本。

　　本系统采用uClinux嵌入式操作系统主要需要解决以下三个问题：

　　第一，实时性问题。uClinux本身并没有关注实时性问题，它并不是为了Linux的实时性而提出的。而本系统中的数据采集功能对操作系统的实时性有一定要求。通过给uClinux打上其它Rt-linux的实时性补丁，就可以增强uClinux的实时性，满足这个系统的实时要求。

第二，JFFS文件系统的建立。uClinux系统采用Romfs作为根文件系统，Romfs文件系统不支持动态擦写保存。而本系统中的嵌入式的Web Server在运行过程中，要