基于嵌入式WinCE的遠程數據采集系統

1 引言

傳統數據采集系統一般利用各種數據采集卡或是多串口卡，編制相應的定制軟件，將外 部信號采集到工控機或普通PC 機。由于硬件結構的限制，傳統的數據采集系統體積大、實(shí) 時(shí)性差、信號衰減嚴重、外掛設備數量有限，無(wú)法滿(mǎn)足微型化、大容量、高實(shí)時(shí)性、多參數 和高穩定性的要求。隨著(zhù)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，各種新的數據采集的實(shí)現方案不斷 出現，其中，以TCP/IP 通信機制的遠程數據采集系統具有較好的使用前景[1]。本文以基于 WinCE 的嵌入式設備為核心，取代傳統意義上的PC 機，采用TCP/IP 通信機制搭建的遠程 數據采集系統，結合嵌入式設備和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將信號采集、信號傳輸和數據處理相對 分離，提高了系統的抗干擾能力、實(shí)時(shí)性和高安全性，特別適用于遠程、多參數的數據采集， 具有重要的使用價(jià)值和應用前景。

2 遠程數據采集系統總體結構

基于嵌入式 WinCE 的遠程數據采集系統如圖1 所示，主要的組成部分及其功能如下： （1）客戶(hù)端PC，主要進(jìn)行遠程數據采集器的信息配置和數據監控等；（2）Linux 系統服務(wù) 器，主要負責與數據采集器通信，進(jìn)行數據的接收、分析、處理、存儲和監視，以及采集器 配置文件的傳輸；（3）基于WinCE 的嵌入式數據采集器，主要根據遠程配置參數，多點(diǎn)、 多參數動(dòng)態(tài)采集生產(chǎn)設備信息、環(huán)境信息以及操作人員信息，包括電流、電壓、壓力、產(chǎn)量、 溫度、濕度、班組號等。在遠程數據采集系統中，利用高可靠性的TCP/IP 協(xié)議完成配置文 件的更新和采集數據的傳輸，以及采集器遠程調試監控；利用嵌入式數據庫（SQL Server CE）保存采集數據和服務(wù)器傳送的遠程配置文件；利用SQL Server CE 提供的RDA和Replication （合并復制）特性，當服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )斷開(kāi)后完成數據和配置文件的轉儲和備份，保證數據的完 整性；利用嵌入匯編控制的硬件看門(mén)狗技術(shù)保證系統運行的高穩定性；利用可擴展的IDE 接口可以保證大容量數據的存儲。

基于嵌入式 WinCE 數據采集器采用研祥公司EVOC 104-1541CLDN(B)作為硬件平臺。 EVOC 104-1541CLDN(B)是一款可由+5V 電源供電的嵌入式應用型的 All-in-one Geode 586 的主機板，能夠提供嵌入式操作系統運行所需的核心硬件資源。主要的硬件資源包括： NS GX1 處理器，工作于 2.2V/333 MHz 時(shí)的功率為1.4W，速度最高可達333 MHz； 1 個(gè)10M 以太網(wǎng)口，2 個(gè)通用異步串行口（UART）；2 個(gè)USB 數據接口；1 個(gè)LCD 控制器；1 個(gè) 64MSDRAM；1 個(gè)CF 卡接口；以及鍵盤(pán)接口和IDE 接口等。利用上述的核心硬件資源， 在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)平臺的定制，數據采集和傳輸等模塊的開(kāi)發(fā)，實(shí)現遠程數 據采集。

3 基于嵌入式WinCE 開(kāi)發(fā)平臺的定制

WinCE 嵌入式操作系統是一個(gè)緊湊、高效和可擴展的操作系統，其最大的特點(diǎn)是使用 了分層結構技術(shù)，使系統具有更好的可擴展性和定制性，使應用程序和操作系統獨立于具體 硬件，以適應各種特殊的應用環(huán)境。操作系統從邏輯上可以分為硬件層，OEM 層，操作系 統層，應用程序層[2]?；谇度胧絎inCE 開(kāi)發(fā)平臺的定制主要是對操作系統層和OEM 層進(jìn) 行定制。

微軟提供了 PB（Platform. Builder）作為定制WinCE 操作系統的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。PB 環(huán) 境支持多種功能模塊和硬件接口，可以根據目標設備的具體硬件配置進(jìn)行WinCE 的裁剪和 定制，定制wince 平臺的流程如圖2 所示。首先，通過(guò)安裝和創(chuàng )建設備驅動(dòng)程序對網(wǎng)卡、串 口、顯示驅動(dòng)、USB 和電源驅動(dòng)等硬件進(jìn)行定制；然后，定制系統組件和服務(wù)，包括TCP/IP， FTP，MFC，Telnet 等，并根據硬件配置和操作系統的應用特性修改配置文件；最后，生成 操作系統映像文件，通過(guò)網(wǎng)口或串口將其下載到目標設備中運行。定制完成后，導出應用程序開(kāi)發(fā)工具包SDK。根據導出的SDK 開(kāi)發(fā)包，運用EVC 開(kāi)發(fā)工具可以編制數據采集模塊 和數據傳輸模塊。