劉揚聳

（國家廣電總局 海南監(jiān)測臺〈?？谑小?，海南 ?？?71126）

0 引言

目前我國的無線廣播監(jiān)測網(wǎng)遙控站、 數(shù)據(jù)采集點系統(tǒng)全部采用Windows2000 Server 或Windows 2000+工控機的方式。 在實際運行和維護過程中普遍存在操作系統(tǒng)安裝困難，并且當發(fā)生故障時，由于現(xiàn)場是無人值守,不能及時發(fā)現(xiàn)和了解現(xiàn)場出現(xiàn)的情況,又由于看門狗電路啟動，導致計算機頻繁啟動，使得計算機系統(tǒng)不能正常關機，最后導致計算機系統(tǒng)崩潰。 由于設備板卡主要采用PCI、ISA 接口方式，不支持熱插拔，如果設備板卡出現(xiàn)故障或硬盤損壞，就要將計算機機箱打開才能更換，由于外圍連線較多導致系統(tǒng)維護繁瑣。此外，現(xiàn)在使用的Windows 操作系統(tǒng)存在的可靠性和安全性缺陷，也給整個監(jiān)測網(wǎng)的安全帶來威脅。這些問題的存在已是監(jiān)測網(wǎng)安全、有效、穩(wěn)定運行的潛在隱患。

針對上述這些情況，研制一種可靠性高，維護簡單，使用方便的廣播監(jiān)測網(wǎng)遙控站、數(shù)據(jù)采集點系統(tǒng)勢在必行。

1 當前計算機分類

按計算機的嵌入式應用和非嵌入式應用將其分為嵌入式計算機和通用計算機。

通用計算機：具有計算機的標準形態(tài)，通過裝配不同的應用軟件，以類同面目出現(xiàn)并應用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC。

嵌入式計算機:嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心,軟硬件可裁剪的,適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用電腦系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)功耗低，可靠性高；功能強大，性能價格比高；實用性強，支持多任務；站用空間小，效率高；面向特定應用，可根據(jù)需要靈活定制。

2 當前監(jiān)測網(wǎng)計算機硬件、操作系統(tǒng)軟件和外圍接口的現(xiàn)狀

目前的廣播監(jiān)測網(wǎng)遙控站、數(shù)據(jù)采集點全部采用：系統(tǒng)軟件使用Windows2000 Server 或Windows2000 Professional 硬件采用通用工控機+板卡方式，板卡設備采用PCI、ISA、RS232 接口。 由于板卡設備大部分采用PCI、ISA 總線方式并且使用多塊板卡（10 塊左右）它需要計算機供電， 造成計算機負載過大、 并且PCI、ISA 接口是并行總線，而PCI 總線的中斷必須通過計算機南橋來通知CPU 這樣就容易造成計算機不穩(wěn)定。 當計算機開機和非正常關機時，就容易造成計算機系統(tǒng)崩潰。

3 目前計算機常見接口類型

3.1 并行接口

主機與接口、接口與外設之間都以并行方式傳送數(shù)據(jù)。 即每次傳送一個字或字節(jié)的全部代碼。 如ISA、PCI、PC104 總線。

3.2 RS232 串行接口

RS232 串行接口不同于并行接口之處在于它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位串行的傳送下去。 速率38400 BIT/秒。

3.3 USB 串行接口

USB 串行接口標準是采用 “級聯(lián)” 方式， 每個USB 設備用一個USB 插頭連接到一個外設的USB 插座上， 而其本身又提供一個USB插座給下一個USB 設備設備使用，通過這種方式的連接，一個USB 控制器可以連接多達127 個外設。 速率480M BIT/秒。

3.4 RJ45 以太網(wǎng)接口

隨著計算機接口技術的發(fā)展，其它接口在數(shù)據(jù)通信效率和穩(wěn)定性方面存在一定的不足，在IP/TCP 協(xié)議上，研制專用接口軟件或協(xié)議軟件進行設備間的通信和數(shù)據(jù)傳輸逐漸成為主流，速率達到10M/100M/1000M 每秒。

4 USB 接口的優(yōu)點、可靠性及發(fā)展趨勢

USB 串行接口標準是由Microsoft 、Intel、 COMPAQ 、IBM 等國際知名大公司共同推出的，這是新一代接口標準，也是一種連接外圍設備的機外總線。 它提供機箱外的熱即插即用連接，用戶在連接外設時不再打開機箱、關閉電源，而是采用“級聯(lián)”方式，可以連接多達127 個外設。 USB 串行接口智能識別USB 鏈上外圍設備的插入和拆卸，可進行熱插拔，用戶在連接外設時不再打開機箱、關閉電源，當計算機系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障判別容易，不需要拆卸主機。

USB 串行接口智能識別USB 鏈上外圍設備的插入或拆卸， 除了能夠連接鍵盤、鼠標、打印機、光驅、硬盤、還可以連接ISDN、電話系統(tǒng)、數(shù)字音響、掃描儀、ICOM PCR1500 接收機等。目前國外大公司所生產(chǎn)的新型儀器設備如有計算機接口一般都有USB 接口。

5 Windows2000 系統(tǒng)和嵌入式Windows XPE 系統(tǒng)的比較及當前廣播監(jiān)測網(wǎng)的現(xiàn)狀

5.1 保障系統(tǒng)安全

由于嵌入式Windows XPE 內(nèi)核小， 操作系統(tǒng)可以固化在FLASH盤上，不僅免受計算機病毒侵入，而且系統(tǒng)啟動時間大大縮短；IDE 硬盤僅用做存儲數(shù)據(jù)，即使硬盤損壞，也不會影響到系統(tǒng)軟件和應用軟件的正常工作，監(jiān)測前端還能夠完成一般的監(jiān)測任務，僅僅是不能長期存儲數(shù)據(jù)而已；而且還可以讓硬盤工作在RAID（磁盤冗余陣列）方式下，使得單個硬盤的損壞不會引起數(shù)據(jù)丟失。

5.2 節(jié)省硬件開銷

嵌入式Windows XPE 內(nèi)核較小、功能強大、運行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高；對微機硬件要求大大降低，Windows 2000 需要在至少1GHz、P4 級的CPU 及256MB 內(nèi)存的主板上才能較好地運行； 嵌入式Windows XPE 操作系統(tǒng)在P3 級的CPU 及256MB 內(nèi)存的主板上就能很好地工作；從電路可靠性角度來看，性能低的硬件比性能高的硬件要強很多。

5.3 嵌入式Windows XPE 的優(yōu)勢

嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機為基礎，軟硬件可裁剪，適用于系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 高實時性是嵌入式系統(tǒng)的基本要求，其次，還要求代碼盡可能小，運行速度盡可能快，可靠性盡可能高。嵌入式Windows XPE 是指對Windows XPE 經(jīng)過小型化裁剪后， 能夠固化在容量只有四五百M 的存儲器芯片中，應用于特定嵌入式場合的專用Windows XPE 操作系統(tǒng)。

6 通用和嵌入式計算機的可靠性比較

為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性， 嵌入式系統(tǒng)中的硬件及操作系統(tǒng)是根據(jù)應用程序的實際需要進行裁減冗余度小、 操作系統(tǒng)及應用軟件一般都固化在存儲只讀電子盤中， 而不是存貯于磁盤等載體中。

7 通用和嵌入式計算機的軟件安裝的比較

嵌入式操作系統(tǒng)軟件安裝的簡單：它將所有要安裝的驅動程序均寫在操作系統(tǒng)軟件安裝，可實現(xiàn)一鍵式安裝，而通用式操作系統(tǒng)軟件安裝的繁瑣，他必須將設備驅動程序一一操作安裝。

8 結束語

目前監(jiān)測前端設備普遍采用的“微機插卡加應用軟件”方式，即在微機硬件與Windows 軟件相結合的現(xiàn)成平臺上開發(fā)專用系統(tǒng)，這種方式存在以下問題：

8.1 作為桌面應用的Windows 操作系統(tǒng)，其固有的可靠性和安全性缺陷非常突出，如安全漏洞（引來計算機病毒泛濫）、內(nèi)存泄漏（引起系統(tǒng)死機）；

8.2 通用微機硬件的穩(wěn)定性、 可靠性不足以支持監(jiān)測前端的長期全天候工作：集成電路芯片品質和接插件質量不能滿足使用要求。

8.3 硬盤的工作壽命不足以支持監(jiān)測前端的長期工作，“長時間工作、反復讀寫、隨機存取”的工作方式對硬盤的磨損比較嚴重。

從目前計算機技術的發(fā)展水平來看： 嵌入式計算機+串行接口（RS232、USB2.0）+專用接口設備(接收機、語音壓縮、調(diào)幅、調(diào)頻、頻偏)組成的計算機系統(tǒng)能比較好解決上述問題，實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、維護簡單的廣播監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)。

［1］謝錦輝,主編.廣播電視規(guī)劃院技術研究報告[R].中國廣播電視出版社，2011.

［2］[美]拉伯羅斯（Jean J.Labrosse）.嵌入式實時操作系統(tǒng)QUC/OS-3 操作系統(tǒng)[M].宮輝，曾鳴，龔光華,譯.北京航空航天大學出版社，2011.