基于Web服务器的电网监控系统的设计

视频采集方面利用zc301型摄像头接入S3c6410的USB接口，采用开源代码mipeg-streamer完成，主要实现对上位机S3c6410外界环境画面的实时采集功能。
2．3 51单片机电路
电网的采样监测功能由采样调理电路和51单片机搭配实现，通过模拟电路的调理过程，得到51单片机I／O口可以识别的高低电平(高电平大约为+5V，低电平大约为0V)，51单片机通过识别输入电平，判定电网每一相电的工作状态。为了提高精确度，电网的每一相电的状态判定对应51单片机的2个I／O口，一个I／O口用来判定该相是否过压，另一个I／O口用来判定该相是否欠压，通过组合逻辑判断，实现对该路电网正常，欠压和过压三态的判定。51单片机综合逻辑关系如表1所示。

2．4 外围通信接口电路
外围通信接口电路的设计主要由485总线接口电路，USB接口电路和以太网接口电路3部分组成。
1)485总线是典型的串行通讯标准，1．RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2～6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2～6)V表示。RS-485的数据最高传输速率为10 Mbps。RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。最大传输距离标准值为4 000英尺(约1 219 m)，实际上可达3 000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。
2)USB接口分为主／从2种模式，USB主模式可连接U盘、打印机等USB接口设备，USB从模式接口可实现系统和上位机的通信，本文主要利用USB接口实现由摄像头到ARM芯片的通信。
3)以太网接口实现检测结果并通过网络发送给其他设备，DM9000A是集成和高效的10／100MHz自适应网卡芯片。DM9000A与ARM芯片连接，可以通过数据、地址和控制三总线进行连接并实现数据的转换。在对DM9000A读写之前，ARM芯片需要通过控制总线和地址总线提供DM9000A正确的读写时序，实现正确寻址。分别设置片选，工作模式后，才能完成数据的准确交换。

3 系统的软件设计
软件系统如图6所示，主要包括软件开发环境的构建、设备驱动和应用开发环境的开发。为使设备能够正常工作，SD卡，矩阵键盘，USB设备，LCD屏，网口，485总线等驱动程序均以模块的方式加载到内核中。应用程序主要分为：外围的通信接口程序，键盘和LCD屏的控制程序等。

本电网监控系统的工作流程是首先对电网各相电的参数进行采集，然后将信号量传给51单片机，经单片机对信号量的处理后得出状态结果，再通过485总线将其传输给ARM芯片，将结果存储在EEPROM中，并可将有关参数和分析结果嵌入到存储在EEPROM中的事先定制好的网页中，同时采集环境的温度和实时画面并上传，供客户机通过Internet网络访问，通信主程序流程如图7所示。

Linux下嵌入式Web服务器主要有3个：httpd、thttpd和Boa。http和Boa都支持认证、CGI等，功能比较全。本系统以Boa搭配Cgic作为服务器。Boa是一个单任务的hupd服务器，源码开发、系能高。随着internet技术的不断发展，在嵌入式设备的管理与交互中，B／S(即Brows er／Server浏览器／服务器机构)结构成为目前的主流。通过对Boa和Cgic源代码的操作，最后得到可执行文件Boa和CGIC库libcgic.a。
通过调试辅助程序capture和测试程序cgictest．cgi，可以验证生成CGIC库的正确性。将capture和cgictest．cgi复制到开发板的CGI程序目录下，用浏览器访问这个Cgi文件，可以看到页面，表示CGIC库和测试脚本都移植成功。为了能够在ARM上运行Web服务器Boa，需要完成对其运行环境、参数等进行设置，并将最终的配置文件Boa．conf置于工作目录下。

4 结束语
基于Web服务器的电网监控系统利用51单片机及采样调理电路实现对各电网状态的判定，通过485总线将结果传输给S3c6410芯片，同时采集环境温度及实时画面，S3c6410结合DM9000A芯片实现了TCP／IP协议栈，相比8位的MCU，大大的缩减了工作量，并提高了系统的可靠性。基于Web服务器的电网监控系统具有良好的联网和信息共享的功能，也具有测量精度高，硬件电路简单，操作简单的特点，因此本系统具有广泛的发展空间。