基于嵌入式Web的工业洗衣机远程监控模型
基于嵌入式Web的远程监控思想是在机电设备中实现HTTP 服务,将其转化成Web Server嵌入到被控设备中,为Internet或局域网用户提供基于Web 的图形化管理接口,从而省去了专用客户端管理软件,实现对接入到网络中各种设备的统一管理。用户可以通过现有的公共通信网络,不受地域限制,使用标准的Web浏览器作为接口直接访问机电设备上的Web服务器,实现对网络中各个节点现场设备的远程监控、诊断与维护。
图1:基于嵌入式WEB 的工业洗衣机远程监控的总体结构图
硬件设计
随着嵌入式微处理器的发展www.cechina.cn,出现了Power PC、68K、MIPS、ARM等一系列低功耗、高性能的嵌入式CPU。因此选择低成本的32位ARM系列嵌入式处理器,不但价格低廉CONTROL ENGINEERING China版权所有,而且功耗低、处理速度快,应用前景广泛,比较适合远程监控需求。在工业洗衣机的远程监控的系统中选用韩国现代公司的HMS30C7202(32位RISC 微处理器),这是一款具有高性价比的芯片。该芯片内集成了ARM7TDMI CPU核,存储器管理单元(MMU),8KB的高速缓冲存储器以及写缓冲器。并具有丰富的接口:支持STN和TFT的LCD、触摸屏、矩阵键盘、鼠标、LED指示灯、LAN、CAN、USB、RS-232、RS-485、红外、24路继电器输出、10路数字量输入、3路模拟量输入和2路PWM输出。为实现远程网络监控,系统底层网络接口芯片采用CS8900A及外围电路实现,本系统中网络接口芯片CS8900A工作于16位模式。工业洗衣机远程监控智能控制系统硬件框图如图2。
图2:工业洗衣机远程监控智能控制系统硬件框图
软件设计的核心工作是在上述硬件平台上建立嵌入式WEB服务器,实时响应用户的请求。除此之外还要实现工业洗衣机的智能控制。工业洗衣机系统需要进行多个参数的检测,需要使用多个传感器,每一个传感器的参数检测和数据传输方式也各不相同。并且在洗涤过程中有很多需要控制的部件,如变频器、各种阀等;在系统中各功能模块关系复杂,任务多www.cechina.cn,而且各种需求间有并发关系。另外,还有网络功能。因此有必要引入嵌入式操作系统。本系统选用μC/OS-II嵌入式操作系统,它是一个多任务强实时的开源操作系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,经裁减、移植与补充后形成工业洗衣机的专用实时操作系统。网络通信协议TCP/IP采用源码公开的1wIP协议栈,并针对具体需求进行优化设计。为了得到人性化的本地操作用户界面,采用了一种开源的图形用户界面μC/GUI,它与μC/OS-II有很好的接口配合,功能完善。因此,工业洗衣机智能控制器软件由四部分组成:实时操作系统μC/OS-II、硬件驱动程序、API函数和应用程序。具体结构如图3:
图3:工业洗衣机系统软件框图
mC/OS-II是一个源代码公开的占先式多任务微内核RTOS,每个任务具有不同的优先级,能够很好的满足实时性需求。与其它实时操作系统相比,mC/OS-II结构简单、容易移植www.cechina.cn,广泛运用于工业控制的各领域。在将mC/OS-II(V2.51)移植到HMS30C7202上的主要工作是修改三个和ARM体系结构相关的文件,OS_CPU. H,OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.S。OS_CPU.H主要包含编译器相关的数据类型的定义、堆栈类型的定义以及几个宏定义和函数说明。而OS_CPU_C.C中则包含与移植有关的C函数,包括堆栈的初始化函数和一些钩子(hook)函数的实现