基于A(yíng)RM9系統的無(wú)線(xiàn)發(fā)射臺智能化監控設計

　1．概述

　　廣西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò )股份有限公司按照“有人留守，無(wú)人值班”的設計思路開(kāi)發(fā)了一套無(wú)線(xiàn)發(fā)射臺遠程網(wǎng)絡(luò )監控管理系統，對廣西1 6座邊遠廣播電視無(wú)線(xiàn)發(fā)射臺進(jìn)行遠程集中監控管理。原監控系統采用下位機和上位機監控的模式，下位機采用以8位單片機為處理核心的單片機系統，這種系統具有集成度低外圍擴展電路多、系統主頻低、實(shí)時(shí)響應性慢的缺點(diǎn)，同時(shí)單片機與計算機交互需要許多專(zhuān)用的軟硬件，不同廠(chǎng)家的發(fā)射機甚至同一廠(chǎng)家的不同類(lèi)別、不同功率等級的發(fā)射機對應不同程序，使系統備件增加，而且在需要更新升級的時(shí)候只能奔赴發(fā)射臺現場(chǎng)，這對于有著(zhù)程序多樣性的各類(lèi)發(fā)射機采集控制器來(lái)說(shuō)顯得十分繁瑣，給維護管理帶來(lái)極大的不便。隨著(zhù)大規模集成電路和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制領(lǐng)域向高集成、高速度、快速響應、易維護管理等方向發(fā)展。正因為如此 ARM9以其高集成的軟硬件系統和良好的可移植性及性?xún)r(jià)比走進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，我們將嵌入式ARM9系統很好地運用于無(wú)線(xiàn)發(fā)射臺尤其是高山臺智能化監控系統中，不僅進(jìn)～步提高了發(fā)射臺發(fā)射機控制系統的精度和穩定性，也解決了程序更新難的問(wèn)題。在更新程序或備份設備更換、新增設備燒寫(xiě)的時(shí)候只需將該設備插上網(wǎng)線(xiàn)連入監控系統內部局域網(wǎng)，就可以在局域網(wǎng)的任何一地對其進(jìn)行燒寫(xiě)、更新軟件。系統改進(jìn)后下位機、上位機以及采集控制器的維護與升級都變成了極其方便和簡(jiǎn)單，進(jìn)一步減少了發(fā)射臺管理和運行維護成本。

　　2．系統構成

　　ARM (ADVANCED R I S C Machines)，原意為公司名稱(chēng)，現泛指一類(lèi)微處理器，一種技術(shù)，指采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權（IP）核的微處理器。它是一種先進(jìn)的精簡(jiǎn)指令系統微處理器，具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。支持多任務(wù)操作系統，就是說(shuō)在一塊ARM芯片上可以移植一套完整的操作系統，能夠完成類(lèi)似個(gè)人計算機操作系統所能完成的基本功能，其內核CPU采用AT91SAM9260的ARM芯片，該模塊出廠(chǎng)時(shí)已由廠(chǎng)家預裝了正版WinCE5．0實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統以及相關(guān)底層外圍驅動(dòng)，這樣在開(kāi)發(fā)基于該模塊的應用程序時(shí)，不用深入了解處理器芯片的內部結構、寄存器、總線(xiàn)等，而只需借助廠(chǎng)家提供的API庫函數就能完成相關(guān)功能，大大節省了軟件的開(kāi)發(fā)周期。我們通過(guò)外圍電路設計了模擬的A／D轉換電路、開(kāi)關(guān)量輸入輸出和四個(gè)串13，四個(gè)串口都可以通過(guò)跳線(xiàn)選擇RS232、 RS485和RS422方式進(jìn)行現場(chǎng)通訊。

　　Windows CE具有模塊化、結構化和基于Win32應用程序接13和與處理器無(wú)關(guān)等特點(diǎn)，其操作界面雖來(lái)源于Windows 95／98，但Windows CE是基于WlN32 API重新開(kāi)發(fā)、新型的信息設備的平臺，是一個(gè)用于各種通訊、娛樂(lè )和移動(dòng)式計算設備的操作系統平臺。WinCE5．0在2004年5月份推出，微軟宣布WinCE5．0擴大開(kāi)放程序源代碼，開(kāi)放了250萬(wàn)行源代碼程序作為*估套件，它除了1 00％兼容于Windows CE外，還強化許多功能。ARM芯片及外圍電路結構圖如圖1

基于A(yíng)RM9的EM9260系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工具就是著(zhù)名嵌入式開(kāi)發(fā)工具EVC，一款類(lèi)似VC開(kāi)發(fā)環(huán)境的專(zhuān)業(yè)嵌入式開(kāi)發(fā)軟件，其編程風(fēng)格幾近相同于VC編程，當開(kāi)發(fā)在線(xiàn)調試時(shí)只需借助一根網(wǎng)線(xiàn)連接到目標設備即可，這點(diǎn)不同于單片機設備調試，需要取下處理器芯片并借助仿真器才能調試，顯得非常方便。整個(gè)系統具有程序移植比較方便、程序類(lèi)型庫管理維護簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

　　3．1程序移植

　　在軟件開(kāi)發(fā)完成后，需要對程序進(jìn)行移植，也就是類(lèi)似我們單片機設備的芯片程序第一次燒寫(xiě)工作。進(jìn)行程序移植，實(shí)際上也就是一個(gè)文件拷貝過(guò)程，一共需要拷貝或者存儲至少6個(gè)文件，它們是userinfo．txt、dbginfo．1xt、Onboot．ini、ComNet．ini、 Onboot．exe、ComNet．exe。其中CornNet．exe為設備正常工作的應用程序可執行文件，它可以為任意名稱(chēng)，但是對應．Ini后綴的名稱(chēng)也要跟它一致，另~l,Onboot．ini內部[run]鍵值下的對應名稱(chēng)必須也要和它一致。當設備上電進(jìn)入操作系統以后，系統根目錄下有一個(gè)文件名為“Nandflash”的文件夾，這就是所有以上6個(gè)文件需要存放的地方，它為系統的flash disk，設備掉電時(shí)只有存放在該文件內部的文件不會(huì )丟失，存放到其他位置的文件都將丟失(見(jiàn)圖2)。

以上7個(gè)文件中除ComNet New．exe外，userinfo.txt內部存放有該設備的IP地址，可以修改，相應bginfo．txt亦存放有設備lP地址信息，它必須與 userinfo．txt內部IP地址一致，另外還有遠程調試主機IP地址，亦可以修改，但不建議做改動(dòng)。Onboot.exe為引導應用程序，ComNet．exe為最終運行的應用程序，我們將該名字用于發(fā)射機采集控制器程序。Onboot．ini為引導程序配置說(shuō)明，包括它所引導的將要運行的應用程序信息。ComNet．ini內部包含有關(guān)設備的所有參數配置，包括開(kāi)放串口、設備lD、發(fā)射機機型選擇、手自動(dòng)以及故障倒機狀態(tài)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)機時(shí)間表等重要信息。對新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行更新軟件的步驟是：在原有6個(gè)文件的基礎上，首先需要拷貝或者替換兩個(gè)文件ComNet_New．exe、 Onboot．ini，其中前者為更新文件，統一規定更新文件的文件名為在原有文件的名稱(chēng)后面冠以_New未表示，Onboot．ini文件是在原文件中組名為[update]下新增鍵值0=更新文件名，原有文件名；然后給設備斷電重啟或者遠程控制設備復位重啟即可完成對設備程序的更新。

　　3.2程序類(lèi)型庫

　　為了有效的避免因為發(fā)射機的種類(lèi)多，導致采集器程序較多，我們建立了發(fā)射機程序類(lèi)型庫，通過(guò)對所有發(fā)射機的采集施工后，將所有程序建庫，通過(guò)簡(jiǎn)單的設置就可以達到發(fā)射機采集器的互用。當有新的發(fā)射機加入時(shí)只需要在系統中增加該發(fā)射機的采集程序。

　　4．軟件功能

　　軟件主要分為下位機軟件和服務(wù)器軟件兩個(gè)部分。下位機硬件結構采用了嵌入式ARM，下位機的軟件采用win．dows CE系統，通過(guò)遠程的上位機可以進(jìn)行在線(xiàn)式程序更新。操作簡(jiǎn)單，管理方便。我們可以像在電腦上一樣嵌入設置網(wǎng)頁(yè)方便非專(zhuān)業(yè)人員對設置的更改。嵌入網(wǎng)頁(yè)可以設置各個(gè)通訊端口的參數、設備參數、倒備機、自動(dòng)開(kāi)關(guān)機等。

　　5．發(fā)射機采集監控系統

　　發(fā)射機采集控制器采用先進(jìn)的嵌入式ARM9作為核心單元，它不但具有發(fā)射機參數采集、主備機倒換控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)機、遙控開(kāi)關(guān)機，而且提供了發(fā)射機程序類(lèi)型庫、在線(xiàn)式程序升級等功能極大的減少了備件的種類(lèi)，方便了設備維護。一臺采集器就可以完成一套節目包括主備發(fā)射機、主備激勵器參數的采集和監視，以及故障倒備機控制等功能。上位機軟件采用B／S架構，這種機構具有升級維護方便，客戶(hù)端電腦擴展簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。通過(guò)上位機可以完成監控各個(gè)環(huán)節參數的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、參數異常報警、發(fā)射機遙控開(kāi)關(guān)機等功能，并能夠設定發(fā)射機自動(dòng)開(kāi)關(guān)機、倒備機的時(shí)間設置等功能。發(fā)射機嵌入式ARM9采集器具體實(shí)現功能如下：

　　1）采用主備發(fā)射機互為主備的工作方式，即主備機之間沒(méi)有明確的從屬關(guān)系，隨著(zhù)發(fā)射機的工作情況發(fā)射機的不同主備關(guān)系也隨之變化，大大地提高了發(fā)射機的工作壽命。

　　2）可以分別定義A機和B機的工作時(shí)間段

　　3）A機、B機的高壓狀態(tài)，是彼此自動(dòng)開(kāi)關(guān)機的互鎖條件

　　4）天線(xiàn)位置為開(kāi)機的必要條件

　　5）A機、B機的高壓狀態(tài)鎖定天線(xiàn)閘自動(dòng)倒換驅動(dòng)

　　6）可以預設倒機的功率門(mén)限以及延時(shí)時(shí)間

　　7）采集控制器根據監測當前工作發(fā)射機的發(fā)射功率判別是否需要倒機

　　8）倒機流程：關(guān)閉并封鎖主機，倒換天線(xiàn)，開(kāi)啟備機

　　結構圖如圖3。

6．結束語(yǔ)

　　監控系統用ARM處理器代替單片機，不僅使系統性能得以大大提高，而且在遠程升級維護管理上有明顯的優(yōu)勢。當連接發(fā)射臺監控系統的以太網(wǎng)中斷時(shí)，嵌入在A(yíng)RM9內的網(wǎng)頁(yè)又可以滿(mǎn)足對臺內設備的自動(dòng)控制和平時(shí)應急式的設置與維護，不至于造成整個(gè)監控系統的癱瘓，提高了安全播出的可靠性，并大大減少了發(fā)射臺管理和運行維護成本。