實(shí)用案例：嵌入式采煤工作面安全集中監控系統

3.2.2板卡選用說(shuō)明

由于A(yíng)TMEL公司生產(chǎn)的以AVR（R）32 UC內核為基礎的EVK1100平臺，其MCU支持３２位精簡(jiǎn)指令集(RISC)，擁有512K字節閃存， 并擁有一個(gè)內置的10/100以太網(wǎng)媒體接入控制器（MAC），有一個(gè)SRAM/SDRAM外部總線(xiàn)接口，而它主頻最高可達66MHz頻率，而且還提供有完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）?？梢詫ζ渲苯舆M(jìn)行程序的燒寫(xiě)。此外板上還配備了LED矩陣，顯示模塊和足夠多的外聯(lián)接口等豐富資源。正是由于它具有的這些特點(diǎn)，可以很好的滿(mǎn)足本此設計的各個(gè)需求。通過(guò)在32位AVR MCU上移植優(yōu)秀的小型uC/OS-II系統，使得整個(gè)系統的資源得到更好的使用。

并且通過(guò)板上豐富的外接接口，可以與自制的板卡進(jìn)行連接，進(jìn)而進(jìn)一步擴展系統的功能，例如針對各種被檢信號的傳感器，現場(chǎng)畫(huà)面采集器、通風(fēng)電機、井下壓力自動(dòng)報警裝置、控制攝像頭轉動(dòng)等，都可以通過(guò)接口與系統結合在一起。而且該平臺自帶以太網(wǎng)接口，可以方便的接入網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行的遠距離傳輸的需要，同時(shí)通過(guò)一定的保密機制，可以通過(guò)任何一臺接入網(wǎng)絡(luò )的電腦實(shí)時(shí)的訪(fǎng)問(wèn)井下的監控系統，便于遠程監控的專(zhuān)家的指導。

3.2.3系統器件使用清單

針對整個(gè)設計作品資源的分配，可以參見(jiàn)表3.2中的器件使用清單。

表3.2 器件使用清單

3.3系統軟件架構

系統的軟件總體架構如圖3.3所示：

如圖3.3所示，根據工作平臺的不同，我們可以將軟件的設計從總體上分為兩部分，第一部分主要是在下位機中嵌入了小型操作系統uC/OS-II的工作平臺，第二部分是運行WindowXP操作系統上位機的工臺中以在下位機平臺上的系統開(kāi)發(fā)為主。

在下位機工作平臺上，與3.1中硬件系統總體結構相對應的，我們又可以將軟件系統細分為四部分。這四部分分別為信號采集模塊、信號處理模塊、控制模塊和網(wǎng)絡(luò )數據傳輸模塊。在信號采集模塊主要完成的功能為信號的選通，即在約定的時(shí)間周期內依次處理各個(gè)傳感器或圖像采集器傳遞過(guò)來(lái)的數據；如3.1中所述，這里的信號處理模塊也分為兩部分：圖像信號處理作為單獨的一部分；瓦斯濃度信號、頂板壓力信號、粉塵濃度信號和井下水位信號的處理方法類(lèi)似，所以把它整體看作一部分；電機控制模塊主要包括通風(fēng)電機控制模塊和攝像頭的云臺控制模塊；在網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊主要完成數據的上下傳輸，實(shí)現遠程控制等功能。實(shí)現各個(gè)功能模塊的程序通過(guò)uC/OS-II進(jìn)行統一的調度。通過(guò)給底層硬件開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序，對上層軟件屏蔽器件的差距，方便應用層各功能模塊程序的實(shí)現，和通過(guò)操作系統提供的接口對最底層硬件的控制。

在上位機工作平臺上，借用上位機的顯示設備和海量的存儲空間，可以在基于微軟的操作系統平臺WindowsXP上開(kāi)發(fā)出許多優(yōu)良的軟件并實(shí)現對從下位機傳來(lái)的數據的存儲。為了更好便于監控中心人員的查看，可以通過(guò)圖形界面程序的設計增強人機的交互性和可觀(guān)性。同時(shí)除了數據顯示、數據存儲和傳遞控制參數以外，還可以通過(guò)程序設計，調用存儲在數據庫中的數據對其進(jìn)行分析，進(jìn)一步挖掘潛藏在數據中的信息，從其中總結規律，為以后的安全工作產(chǎn)生工作提供重要數據，進(jìn)一步提高井下工作的安全性和對周邊生態(tài)環(huán)境的保護。

在這里給出的僅是系統軟件的整體結構框圖，重要模塊的程序實(shí)現流程將在3.4中闡述。