基于SOPC技術(shù)的遠程測控系統設計
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μC／OS-II是一種可移植、可固化、占先式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統內核。其規模較小、實(shí)時(shí)性和可靠性較高，Nios II集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)對μ C／OS-II具有良好的支持，故μC／OS-II是嵌入式操作系統的首選。它通過(guò)為每個(gè)任務(wù)分配單獨的任務(wù)堆棧來(lái)保存任務(wù)工作環(huán)境，提供任務(wù)管理和調度服務(wù)。
輕量級網(wǎng)絡(luò )協(xié)議(Lightweight IP，LWIP)是TCP／IP協(xié)議棧的一種實(shí)現，它是一種專(zhuān)門(mén)針對嵌入式系統應用而設計的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，由于LWIP實(shí)現的關(guān)鍵在于削減代碼大小和內存消耗，但可以完成傳統的TCP／IP協(xié)議的大部分功能，通常只需要大約40K的ROM和幾十K的RAM即可運行，在網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧初始化后，使用標準套接字API創(chuàng )建新任務(wù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧。
2．2 通信服務(wù)器
本任務(wù)通過(guò)sys_thread_new()函數創(chuàng )建，作為服務(wù)器監聽(tīng)約定的端口，等待遠程主機的連接，提取遠程主機的命令，通過(guò)消息隊列將所獲得的命令發(fā)送到測控任務(wù)。LWIP提供了標準的Berkeley套接字編程界面，這個(gè)界面提供了三種類(lèi)型，這里使用了流式套接字，這是一個(gè)面向連接、可靠的數據傳輸服務(wù)，數據無(wú)差錯、無(wú)重復地發(fā)送，按發(fā)送順序接收。通常服務(wù)器接收到并發(fā)服務(wù)請求后，要激活一個(gè)新進(jìn)程來(lái)處理這個(gè)客戶(hù)請求。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/195758.htm
3 遠程測控系統的實(shí)現
3．1 系統初始化
系統初始化是指系統上電復位后到運行main()函數前，初始化硬件，構建應用程序運行環(huán)境的過(guò)程。如圖3所示，Nios II的HAL程序庫為用戶(hù)提供了這段代碼，代碼的入口標號是reset。
程序先對CPU進(jìn)行初始化，其功能包括初始化指令和數據Cache，設置堆棧指針(stack Pointer)等，然后調用alt main()函數。
alt main()函數對CPU及外設初始化，其功能包括調用alt os int()函數初始化OS，默認情況下完成對μC／OS-II初始化，調用alt_sys_int()函數初始化系統設備及軟件模塊等，然后調用main()函數。
3．2 主函數main()
主函數main()負責進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )監聽(tīng)，響應終端的TCP連接請求。若同時(shí)要求能與多個(gè)終端建立TCP連接和傳輸數據，需要為每個(gè)終端的網(wǎng)絡(luò )數據處理都開(kāi)辟一個(gè)新的線(xiàn)程，主函數的流程如圖4所示。
服務(wù)器為每個(gè)客戶(hù)端都開(kāi)一個(gè)線(xiàn)程專(zhuān)門(mén)與之進(jìn)行socket通信。Socket數據處理線(xiàn)程主要包括三個(gè)方面工作：從套接字上接收數據包；解析并存儲數據包；打包并發(fā)送數據包等。
3．3 遠程測控實(shí)驗
為驗證設計方案，選用瑞士SENSIRION公司生產(chǎn)的傳感器SHT75，測控溫、濕度，該一體化數字式傳感器將敏感元件、信號放大器、模數轉換器、數字接口電路集成在同一芯片上，使用I2C IP核可以方便地和處理器連接。實(shí)驗結果表明，該設計切實(shí)可行。
4 結束語(yǔ)
本設計基于SOPC和嵌入式系統技術(shù)，實(shí)現了遠程測控的要求。此設計可應用于各種惡劣環(huán)境，稍加改進(jìn)，也可適用于網(wǎng)絡(luò )信息家電、家庭安全等方面。隨著(zhù)芯片技術(shù)和總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式遠程網(wǎng)絡(luò )化測控在工業(yè)中的應用定會(huì )更加廣泛。
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