嵌入式远程工业监控系统的终端设备软件设计与实现

发布时间：2020-04-22 14:37

【摘要】：工业现场的仪表、传感器一般由电池供电采用低功耗设计,且不具备数据远程传送能力。因此工业现场远程监控传统方式主要依靠人工完成数据采集和传送,导致时效性差且成本高。通过引入具有远程通信和控制功能的终端设备,可以实现采集数据和信息传送的全过程实时化和自动化。所采用的终端设备受现场供电和通信条件限制,必须实现高效的低功耗和节能管理,同时针对移动通信信道稳定性差的情况,需实现稳定可靠的移动数据通信能力。 本文详细研究了基于MSP430超低功耗嵌入式微控制器硬件平台的远程终端设备的软件开发过程。软件采用C语言开发,实现嵌入式远程监控终端设备的所有功能,主要包括GPRS无线模块的驱动和管理,低功耗电源管理,智能仪表和模拟传感器的管理,以及系统参数的本机配置管理等功能。 研究过程中,对下述问题进行了重点研究并获得较为理想的实现效果: ①软件框架设计与实现。MSP430微控制器具有较强的计算处理能力和优秀的低功耗特性,但提供的内存空间只有2K字节,因此程序未使用嵌入式操作系统,而是设计了前/后台的程序框架,结合可嵌套的中断服务,保障了程序运行的可靠性和实时性。 ②低功耗设计实现。野外现场的特殊应用环境要求终端设备必须具有极低的整机功耗。在实现过程中,充分研究了各项功能的执行流程和特点,结合MSP430的工作模式切换机制,实现了核心部分的低功耗。同时,对外围电路和接口电路应用按需供电的节能策略,最大程度地提高了整机供电效率. ③移动数据模块可靠驱动实现。硬件设计采用M590移动数据模块实现GPRS数据通信,对该模块的应用由程序根据其AT指令来完成。针对GPRS通信的特殊性,驱动程序设计了自动心跳包连接和连接状态实时监控的功能,保障GPRS通信的稳定性和可靠性。 ④远程监控功能设计实现。应用软件工程方法和技术,合理规划并设计了监控协议,包括数据结构及远程设备监控、参数配置和系统管理等功能。 ⑤系统管理。系统管理功能实现远程监控所必需的底层功能驱动、参数配置和存储。 测试结果表明嵌入式远程工业监控系统终端设备软件达到了设计要求,可靠性高、灵活性强、代码效率高,是传统远程监控系统进行自动化升级技术改造的优选方案,具有很强的经济效益和工程实践参考价值。
【图文】：

通过断点设置、单步执行、变量观察等手段，能方便有效地帮组程序开发者分析并诊断程序代码执行效果。MSP430 系列微控制器以高性能、廉价、耗能低等有点，广泛应用在工业控制控制、消费电子、移动式应用等多种领域。支持 MSP 微控制器的集成开发软件一般采用 IAR Embedded Workbench，包括：高效便捷的 MSP430 驱动库、源程序编辑器和项目管理器；具有高度优化的 C/C++编译器、汇编编译器和链接器。图 2-3中是 IAR Embedded Workbench 集成开发环境的典型应用及布局，该环境实现了源代码编写、编译和调试的集中统一，高效开发 MSP430 的嵌入式应用程序。

57图 4-2 串口 0 自适应波特率测试参数配置是终端设备实现的重要系统功能，完成对服务器域名、端定上报周期间隔等参数的设置。参数配置可以通过远程监控功能实现通过串口 1 完成。图 4-3 是通过串口 1 实现的系统参数配置过程，界面分是读取参数操作执行的结果，下半部分以 ASCII 字符的形式显示协帧的接收和发送情况。通过上述测试，充分表明 EEP 存储器件操作、串口驱动、串口自适
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.1

【参考文献】

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本文编号：2636623