張鳳英　彭德剛

[摘要]介紹大型機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到大型機(jī)械上的一項(xiàng)研究。嵌入式大型機(jī)械控制器硬件采用模塊化設(shè)計(jì)（顯示器、遠(yuǎn)程監(jiān)控器），顯示器CPU基于韓國(guó)現(xiàn)代HMS30C7202 ARM7芯片，負(fù)責(zé)CAN總線數(shù)據(jù)接收、界面顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等；遠(yuǎn)程監(jiān)控器基于LPC2119 32位的微處理器—ARM7，擴(kuò)展全球定位模塊GPS模塊，GPRS無(wú)線Modem和CAN總線，可隨時(shí)將機(jī)械車輛定位數(shù)據(jù)和CAN總線機(jī)械車輛狀態(tài)信息發(fā)送到監(jiān)控中心。顯示器和遠(yuǎn)程監(jiān)控器的軟件采用C/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，各種接口擴(kuò)展有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。

[關(guān)鍵詞]顯示器 監(jiān)控器 監(jiān)控中心 ARM CAN總線

中圖分類號(hào)：TP8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）05210012－01

大型機(jī)械作業(yè)設(shè)備作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)近年來(lái)的到了飛速的發(fā)展，但對(duì)其工作狀態(tài)監(jiān)控方面還不是很完善，施工車輛的不合理組合、維修的不及時(shí)為施工帶來(lái)了不少的麻煩。通訊不但在大規(guī)模施工中的地位非常重要，在大型機(jī)械租賃這一新興行業(yè)中也有著迫切的需求。如果在被租賃機(jī)械上配備監(jiān)控器，操作員可根據(jù)顯示器界面提示，直接了解機(jī)械的工作狀態(tài)，同時(shí)安裝無(wú)線通訊系統(tǒng)，機(jī)械生產(chǎn)廠家和租賃公司就可以及時(shí)而準(zhǔn)確的掌握機(jī)械的運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)以及地理位置等信息，對(duì)故障機(jī)械提供了客觀的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)避免了一些欺詐行為的發(fā)生。本文用ARM7控制板控制GSM MODEM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)大型機(jī)械狀態(tài)的查詢與控制。

一、系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

（一）大型機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)硬件

大型機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)硬件包括大型機(jī)械顯示器和大型機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)控器，顯示器內(nèi)置兩路CAN總線，文中為論述方便以CAN0和CAN1命名。顯示器通過(guò)CAN0接口與車載控制器接收油量、電壓、水溫和油壓等作業(yè)車輛基本參數(shù)，并將CAN0接收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到UP_EM2000顯示界面上，另外顯示器通過(guò)另一路CAN總線CAN1接口將機(jī)械車輛數(shù)據(jù)發(fā)送給UP_HOMER遠(yuǎn)程監(jiān)控器，遠(yuǎn)程監(jiān)控器將接收到的CAN總線數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程監(jiān)控器UP_HOMER采用雙CPU（Philips LPC2119和ATMEGA8）設(shè)計(jì)，主要是提高遠(yuǎn)程監(jiān)控器的性能和適用范圍，LPC2119主要負(fù)責(zé)機(jī)械車輛GPS定位GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，具有串口和CAN總線兩種通信接口，ATMEGA8負(fù)責(zé)直接采集機(jī)械傳感器參數(shù)。

（二）大型機(jī)械顯示器硬件設(shè)計(jì)

顯示器CPU選用韓國(guó)現(xiàn)代HMS30C7202 ARM7芯片，內(nèi)置液晶顯示器控制器（包括單色屏，偽彩屏和真彩屏）、兩路CAN總線控制器、鍵盤控制器和兩路232串口控制器。為了提高系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的通用性和擴(kuò)展性，監(jiān)控器設(shè)計(jì)采用模塊化思想，把CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立的模塊，由此在不同的外圍功能應(yīng)用要求下，CPU最小系統(tǒng)無(wú)需重新設(shè)計(jì)。核心模塊就是CPU最小系統(tǒng)的實(shí)體化，包括CPU電路、SDRAM電路、Flash電路、JTAG調(diào)試電路、復(fù)位電路和核心模塊電源電路。核心模塊采用兩片F(xiàn)lash，一片內(nèi)存SDRAM設(shè)計(jì)，主要考慮程序運(yùn)行可靠穩(wěn)定性，系統(tǒng)引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序存放到不同的Flash存儲(chǔ)器中，NOR-FLASH選用AMD公司 Am29LV160B 2MB Flash芯片，存儲(chǔ)系統(tǒng)引導(dǎo)程序（Boot Loader）NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用程序，包括μC/OSII操作系統(tǒng)。內(nèi)存芯片選用HY57V561620 8MB SDRAM。

（三）遠(yuǎn)程監(jiān)控器的硬件設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控器硬件設(shè)計(jì)在綜合考慮功能需求和成本的基礎(chǔ)上，CPU選擇了Philips LPC2119作為控制主芯片。它是一款32位處理器，主頻60MHz，內(nèi)置16K字節(jié)靜態(tài)RAM、128/256K字節(jié)片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器、兩路CAN控制器、兩路232串口控制器和兩路SPI串口等，接口資源豐富同時(shí)價(jià)格適中。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)顯示器軟件平臺(tái)選用了實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核μC/OSII操作系統(tǒng)，在μC/OSII的上層擴(kuò)展了文件管理系統(tǒng)、圖形用戶接口和監(jiān)控器底層硬件驅(qū)動(dòng)程序，如存儲(chǔ)器系統(tǒng)、UART、CAN總線、LCD顯示等，以及在此操作系統(tǒng)之上移植的MINIGUI圖形用戶接口庫(kù)，共同建立了一個(gè)適合本軟件開(kāi)發(fā)的，開(kāi)放的操作系統(tǒng)平臺(tái)和圖形用戶接口平臺(tái)。

移植操作系統(tǒng)C/OS-Ⅱ并開(kāi)發(fā)接口驅(qū)動(dòng)后，根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能建立了6個(gè)應(yīng)用任務(wù)。

三、監(jiān)控器性能測(cè)試

在室溫條件，無(wú)振動(dòng)沖擊，12V、24V直流穩(wěn)壓電源供電條件下進(jìn)行了系統(tǒng)功能接口，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性兩方面的測(cè)試。

系統(tǒng)上電后經(jīng)過(guò)大約30s GPS初始化時(shí)間，GPS模塊開(kāi)始正常的發(fā)送定位信息，控制器顯示界面的下端顯示了當(dāng)前經(jīng)緯度。

開(kāi)機(jī)10s后GPRS自動(dòng)連接上服務(wù)器，每隔10秒發(fā)送一次控制器信息，系統(tǒng)正常運(yùn)行。全部系統(tǒng)模擬連接完畢，連續(xù)開(kāi)機(jī)24h，系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)死機(jī)情況，初步證明系統(tǒng)穩(wěn)定性良好。

四、結(jié)束語(yǔ)

車載監(jiān)控器硬件設(shè)計(jì)采用市場(chǎng)流行的嵌入式CPU進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用相對(duì)成熟的接口電路，從而保障了硬件平臺(tái)的穩(wěn)定性，降低了硬件開(kāi)發(fā)的難度，大大縮短的產(chǎn)品硬件的開(kāi)發(fā)周期。下位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)選用成熟的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，確保了軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定行和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。完善的測(cè)試保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張啟君，機(jī)群智能化大型機(jī)械[J].建筑機(jī)械化，2004.25（3）：46-48.

[2]孫福春、寧濱，ARM7嵌入式系統(tǒng)在車輛調(diào)度中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)量自動(dòng)化），2005.21（3）：78-79.

[3]馬忠梅，ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.6.

[4]鄔寬明，CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，1996.

[5]郭華、黃宗益、徐鳴謙，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在工程機(jī)械上的應(yīng)用[J].建筑機(jī)械化，2003.24（10）：13-18.

作者簡(jiǎn)介：

張鳳英（1980-），女，山西大同人，在讀碩士，助教，研究方向：檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化；彭德剛（1978-），男，碩士，研究方向：檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化。