基于电话网的嵌入式远程控制器的设计

第一篇：基于电话网的嵌入式远程控制器的设计

基于电话网的嵌入式远程控制器的设计

时间：2009-04-01 10:48:23 来源：微计算机信息 作者：李朋飞 鲁凯生 罗刚 冯常奇 引言

随着工业自动化水平的提高，远程控制成了应用越来越多的控制手段，常用的远程控制方式有基于以太网、GPRS、GSM短消息、电话网等。电话网络是覆盖面最广的网络，且电话通信的费用低廉，这就为利用电话网进行远程控制提供了可能。本控制器采用性价比较高的单片机AT89C51作为中控CPU控制MT8870对电话按键的双音多频信号进行解码，来实现通过对电话按键的操作来控制远端的被控对象，通过可录放语音芯片ISD1110来播放提示语音。设计实现了操作简单、安装方便，低成本的嵌入式远程控制器。该控制器能够检测电话振铃信号，自动模拟摘机，操作者根据语音提示就可以很方便的查询被控对象的运行状态，操作电话按键就可以改变被控对象的运行状态。2 系统功能和结构

本系统主要解决的问题是如何利用电话线传递控制信息。电话线上所传输的是双音多频信号（DTMF信号），这里直接利用电话线传递的DTMF信号来传递控制信息实现对远端控制对象的控制操作。系统主要完成的功能是对DTMF信号的解码，通过单片机对解码结果进行译码，根据译码结果发出相应的控制信号，驱动控制电路进行指定的控制操作。系统还必须能够识别电话振铃信号，在指定的时间内检测到规定的振铃次数（5次）则接通电话，播放提示语音。通过对电话按键的操作来远程控制被控对象。本系统主要设置了振铃检测、模拟摘机、模拟挂机、DTMF解码、语音、继电器驱动等电路。系统结构框图如图1：

系统工作过程：

振铃检测电路用于检测振铃信号，当检测到有振铃信号时，对振铃进行记数如果振铃次数小于5次该控制器不动作，若振铃次数大于5次表示要进行控制，单片机输出信号给模拟摘/挂机电路模拟摘机，此时控制器就和控制中心的电话接通。该控制器为防止误操作设置了密码保护功能，当控制中心通过拨打电话与控制器接通后，单片机输出信号给语音电路播放密码提示语音，控制者可以通过电话按键输入密码，控制系统接收由电话线传送来的DTMF信号，由MT8870对电话按键的DTMF信号进行解码，如果密码正确操作者就可以根据语音提示完成状态查询或是控制动作。3．硬件电路组成

系统硬件主要由振铃检测电路、模拟摘挂机电路、DTMF信号解码电路、语音电路和输出驱动电路等几部分组成。3．1振铃检测、模拟摘机电路

振铃检测、模拟摘机电路如图2，振铃检测电路是由光耦TLP521-1和74LS123构成。当有电话呼入时，电话线上传输的25HZ、90V的交流振铃信号由C1、C2隔离直流后由整流桥整流，整流后的直流电压值较高，经光电隔离器U1后输出TTL脉冲信号，该脉冲经74LS123整形成大方波信号，该方波信号送至单片机的P3.5引脚进行计数，当计数值达到预设值时，单片机P1.0引脚输出高电平，三极管Q1导通则继电器K1动作，将负载电阻R5（330Ω）接入电路实现模拟摘机。这里所说的模拟摘机是指将R5接入电路后，电话线上就会出现大于10mA的电流，交换中心检测到这一电流后就不再输出振铃信号而是转为接通电话。人们手动摘机接通电话时的工作过程与此一致，因此称为模拟摘机。如果振铃信号没有达到预设值就消失，则单片机的计数值清零，控制器不动作。

3．2 DTMF信号解码电路 频率（HZ）1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 652 7 8 9 C 941 * 0 # D DTMF(Dural Tone Multiple Frequency)

表1 电话按键DTMF频率对应表

主要用于电话交换系统，它是由两个不同频率的音频信号叠加而成的复合信号，这些音频信号不存在任何谐波关系，分为高音组和低音组，电话机每个按键对应一组DTMF信号，对应关系如表1所示。

本系统采用MT8870作为DTMF信号的解码芯片，MT8870的结构如图3：

MT8870是加拿大Mitel公司生产的一种集成度高，应用普遍的通信类集成电路芯片，MT8870可以方便的和单片机接口，其主要功能是完成双音多频（DTMF）信号的接收和识别，它可用于有线

电话网，无线移动通信网和计算机通信网的终端设备。DTMF信号通过IN－端输入MT8870,GS引脚接反馈电阻对输入的DTMF信号进行放大，OSC1和OSC2引脚之间接一个3.5795MHZ的晶振，产生DTMF信号双音对中各单音比较信号。信号在MT8870内经过滤波、放大、高低频分离，再经过数字处理转化为与DTMF信号相对应的二 进制编码。DTMF信号解码为4位二进制码，由Q1~Q4直接输出，如按下电话“1”号键,则电话线上就有高频1209 HZ和低频697 HZ的DTMF信号 表 2 MT8870解码表传播，此信号进入MT8870进行解码，解码的结果由Q1、Q2，Q3、Q4，输出，MT8870输出结果与电话按键的对应关系如表2所示。芯片STD引脚提供DTMF信号检测输出，当MT8870接收到DTMF信号并解码完成后该引脚为高电平，平时该引脚为低电平，该信号通过反相后可向单片机申请中断，TOE引脚为输出使能端，当TOE为高电平时解码结果可以从Q1~Q4输出。TOE为低电平时Q1~Q4引脚为高阻态。MT8870与单片机的接口电路如图4。

3．3 语音电路

在语音控制与语音录放电路中采用ISD1110芯片制作数字录音器件，该语音芯片是美国ISD公司的ISD系列单片语音录放集成电路的一种。它采用直接模拟量存储技术，将每个采样值直接存储在片内的快速闪存中，能较好的保留模拟量中的有效成分，音质较好，该器件采用CMOS工艺制造，片内含时钟、话筒运放、自动增益控制、噪声滤波、平滑滤波和扬声器放大器。最小的语音录放系统仅由一个话筒、喇叭和几个电阻电容、按键组成。目前在语音录放设计中应用十分广泛。

ISD1110引脚排列如图5所示。各引脚功能如下： A0~A7 地址输入/模式控制； VSSA、VSSD 模拟地和数字地； SP+、SP-扬声器输出的正负端； VCCA、VCCD 模拟和数字电源正端； MIC 话筒输入端；

MIC REF话筒输入参考端； AGC 自动增益控制；

ANA IN、ANA OUT 模拟输入输出； /REC 录音低电平有效； /PLAYL 电平触发放音； /PLAYE边沿触发放音； XCLK 外部时钟； /RECLED 录音指示。4软件设计

系统程序采用C51编写，用高级语言开发单片机系统，具有开发周期短，软件可移植性强等优点。系统程序设计主要分两部分，一部分是系统对振铃信号进行计数，当计数值达到预设值时输出控制信号模拟接通电话；另一部分就是对电话按键的解码，实现相应的操作。系统程序流程图如图6

5结语

嵌入式电话遥控作为一种较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出很大的优越性，它不需要专门的布线，不占用无线电频率资源，同时可以利用现有的成熟的电话网络实现跨省市的远程控制。

本文所介绍的基于电话网的嵌入式远程控制器，工作可靠，制造成本低，应用对象不受限制，具有广泛的实用性和推广价值。

第二篇：嵌入式网络控制器总结

嵌入式以太网控制芯片

一、网络控制芯片的参数

1.外围特性

 与核心控制芯片（MCU/DSP）的连接方式  LED的配置  接收发送缓冲区  接收发送中断 2.电气特性

网络控制芯片的电气特性主要关注以下指标：

 输入电压  I/O端口电压  工作温度范围  封装形式 3.通信性能

 与核心控制芯片的通信速率  网络传输介质

 单工半双工全双工工作模式  MAC层的特性

二、各种序列的以太网控制芯片

1.亚信公司的AX序列 1)AX88783芯片  外围特性

 配置的8/16/32位SRAM-like主机接口，它很容易与最常用的嵌入式微控制器连接（AX88782： 16位，AX88783：8/16/32位） 电气特性

 片内所需供电电压为3.3V  片内所需输入时钟为25MHz  128引脚（AX88782为80引脚）LQFP兼容RoHS封装  正常工作温度范围为：0°C 到+70°C  网络通信能力

 兼容IEEE 802.3标准10BASE-T/100BASE-TX的快速以太网  10/100M自适应接口支持双绞线交叉检测和自动校正

 支持完全符合IEEE 802.3x标准的全双工操作流量控制和半双工的背压  支持队列和端口的可编程速率控制（4K~100M bps）2)AX88780芯片  外围特性

 16/32位SRAM-like主机接口  支持大/小端类型的数据总线  支持EEPROM接口  支持16位PCMCIA模式  电气特性

 集成了2.5V~3.3V的电压调节器

 核心电压2.5V，I/O口电压3.3V可承受5V电压  128引脚CMOS工艺LQFP兼容RoHS封装  网络通信能力

 兼容802.3/802.3u标准

 集成快速以太网MAC PHY收发器  10Mbps和100Mbps的数据传输速率

 支持全双工/半双工工作模式。对于全双工工作模式，支持IEEE 802.3x标准的流量控制。对于半双工，支持背压流量控制。

图一

AX88780框图 3)AX88796芯片  外围特性

 同时支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列和80186系列的CPU以及ISA 总线。 支持SRAM-like主机接口

 支持DMA从模式的，以尽量减少CPU开销  带可编程延时计时器的中断引脚  支持EEPROM接口存储MAC地址  电气特性

 集成稳压器和25MHz晶体振荡器

 0.18CMOS工艺，3.3V供电电压，I/O端口可承受5V电压  64引脚LQFP，RoHS封装

 正常工作温度范围为：0°C 到+70°C  网络通信能力

 兼容802.3/802.3u标准

 集成快速以太网MAC PHY收发器  10Mbps和100Mbps的数据传输速率  支持10/100Mbps N-way自动协商功能操作  支持双绞线交叉检测和自动校正（HP Auto-MDIX） 兼容NE2000寄存器指令

 支持全双工/半双工工作模式。对于全双工工作模式，支持IEEE 802.3x标准的流量控制。对于半双工，支持背压流量控制。

图二

AX88796框图 4)AX88196芯片  外围特性

 同时支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列、80186系列和MC68K系列的CPU。

 提供一个10/100Mbps MII操作的端口  支持标准打印口，也可以用作通用I / O端口  电气特性

 5V和3.3V双电压，CMOS工艺，I / O端口可承受5V电压。或者纯3.3V 操作电压

 128引脚LQFP低态封装  网络通信能力

 兼容IEEE 802.3u标准，支持100BASE-T, TX, and T4  支持单芯片本地10/100Mbps自适应CPU总线  兼容NE2000寄存器指令

 10Mbps和100Mbps的数据传输速率  支持全双工/半双工工作模式  外部和内部的环回功能

图三

AX88196框图 2.Microchip公司的ENC序列 1)ENC28J60芯片  外围特性  最高速度可达 10Mb/s的 SPI接口

 两个用来表示连接、发送、接收、冲突和全/半双工状态的可编程LED 输出  使用两个中断引脚的七个中断源  带可编程预分频器的时钟输出引脚  电气特性

 接收器和冲突抑制电路

 TTL电平输入，工作电压范围是3.14V 到3.45V  温度范围：-40°C 到+85°C（工业级），0°C 到+70°C（商业级）SSOP封装）

 28 引脚SPDIP、SSOP、SOIC和QFN 封装  网络通信能力

 IEEE 802.3 兼容的以太网控制器  集成 MAC和 10 BASE-T PHY  支持一个带自动极性检测和校正的 10BASE-T端口  支持全双工和半双工模式  可编程在发生冲突时自动重发 2)ENC624/424J600芯片  外围特性

 带有增强操作码集的14 Mbit/s SPI接口（44引脚和64引脚封装） 8 位复用并行接口（44 引脚和 64 引脚封装） 8 位/16 位复用或解复用并行接口（仅 64 引脚封装） 两个用于支持单 /双LED 配置的 LED指示输出  发送和接收中断  电气特性

 可承受 5V输入电压

 可编程频率范围为 50kHz至 33.3MHz的时钟输出引脚  工作电压范围为 3.0V至 3.6V  温度范围：

-40°C至+85°C（工业级）

 提供 44引脚TQFP和 QFN封装以及 64 引脚TQF封装

（仅 网络通信能力

 符合IEEE 802.3™的快速以太网控制器

 支持一个带自动极性检测和校正的10/100Base-T端口

 集成MAC和10/100Base-T PHY  24 KB的发送 /接收数据包缓冲 SRAM  支持自动协商

 支持暂停控制帧，包括自动发送和接收流控制  支持半双工和全双工工作模式  可编程为在发生冲突时自动重发  工厂预编程的唯一MAC 地址 3.台湾联杰公司的DM序列 1)DM9000芯片  外围特性

 支持一般处理器接口

 支持8位，16位和32 位uP接口以便访问不同的处理器。 电气特性

 工作电压为3.3V，可承受5V电压  100引脚LQFP封装  网络通信能力

 附带1个10/100M PHY和4K的 双字节的SRAM  提供了MII接口用以连接HPNA设备或其他支持MII接口的收发

 控制器的PHY支持10Base – T和100BASE – TX，完全符合IEEE 802.3u标准。

 支持IEEE 802.3x全双工流量控制 4.Cirrus Logic公司的CS8900A芯片

 外围特性

 符合IEEE802.3以太网标准，并带有ISA接口。 片内4K字节RAM。

 适用于I/O操作模式，存储器操作模式和DMA操作模式  支持外部EEPROM  电气特性

 最大消耗电流55mA（5V供电） 3/5V工作电压  工业级可承受温度范围  LQFP-100  网络通信能力

 适用于I/O操作模式，存储器操作模式和DMA操作模式。 全双工工作模式

 带有传送、接收低通滤波的10Base-T连接站口。 支持10Base2,10Base5和10Base-F的AUI自动重发。

CS8900A基本工作原理是：在收到由主机发来的数据报（从目的地址域到数据域）后，侦听网络线路。如果线路忙，它就等到线路空闲为止，否则，立即发送该数据帧。发送过程中，首先，它添加以太网帧头（包括先导字段和帧开始标志），然后，生成CRC校验码，最后，将此数据帧发送到以太网上。接收时，它将从以太网收到的数据帧在经过解码、去掉帧头和地址检验等步骤后缓存在片内。在CRC校验通过后，它会根据初始化配置情况，通知主机 CS8900A收到了数据帧，最后，用上面介绍的某种传输模式传到主机的存储区中。

5.Smart Mixed-Signal Connectivity(SMSC)公司的LAN序列 1)LAN91C96芯片  外围特性

 16位数据、控制传输，数据管道传输

 支持总线、PCMCA和摩托罗拉68000总线访问方式  集成AUI接口  电气特性



工作电压3.3V，可承受5V电压  100引脚QFP/TQFP兼容RoHS封装  网络通信能力

 支持增强型发送队列管理  支持IEEE802.3以太网标准

 10Mb/s曼切斯特编码/解码和时钟恢复  支持TXRX极性自动检测 2)LAN91C110芯片  外围特性  16位数据宽度

 通用的系统级接口，可以很方便的适用ISA，PCMCIA以及各种CPU系统接口

 支持8/16位CPU存取  支持异步总线接口  电气特性

 144引脚TQFP无铅RoHS封装  网络通信能力

 兼容IEEE802.3 10BASE-T、100BASE-TX以及100BASE-T4标准  支持IEEE802.3全双工工作模式  MII管理串行接口

3)LAN9118芯片（89218、9218、9117、9117、9115） 外围特性

 16/32位数据总线  支持DMA从模式  中断引脚延时可编程控制

 SRAM-like接口可以很容易的接入大多数嵌入式CUP和SoC  电气特性

 100引脚无铅RoHS封装  集成1.8V稳压器

 3.3V供电，I/O端口可承受5V电压  工作温度范围：0°C 到+70°C  网络通信能力

 完全兼容IEEE802.3/802.3u标准，支持10BASE-T、100BASE-TX  支持全双工/半双工工作模式。对于全双工工作模式，支持流量控制。对于半双工，支持背压流量控制。 自动极性检测和校正  灵活的地址过滤模式 6.Silabs公司CP2200芯片

 外围特性

 Inter或Motorola总线方式

 8位复用或非复用方式，复用下仅需11个I/O引脚  接收数据包中断和网络唤醒中断  电气特性

 电源电压3.1V~3.6V  I/O可承受5V电压

 无铅28脚QFN封装（5×5mm），无铅48脚TQFP封装（9×9mm） 温度范围：

-40°C至+85°C（工业级） 网络通信能力

 集成的IEEE802.3MAC和10BASE-T PHY  完全兼容100/1000 BASE-T网络

 全/半双工工作模式，自适应，自动极性检测和校正  支持广播和多播MAC寻址  工厂预编程的唯一48位MAC地址

第三篇：水泵远程控制器

青岛京城超威电子科技有限公司*** 水泵远程控制器 水泵远程控制开关 水泵手机控制器 水泵手机控制开关 水泵短信控制器 水泵短信控制开关 水泵无线控制器 水泵无线控制开关

水泵无线控制系统是一款基于SMS短信技术开发的水泵控制系统。通过本系统用户可以在电脑终端上面控制多个水泵的启停、查询各个水泵的工作参数包括工作电流电压等。系统包括终端控制软件和各个控制器构成。

控制器内置工业级高可靠性GSM引擎和高速嵌入式处理器。为用户提供易于实施、价格低廉的设备报警与控制解决方案。用户不用关心复杂的短信通信协议，让值班人员的手机成为远程接收及控制器。

水泵无线控制系统性能可靠，集成度高

功能介绍

1、终端设备一旦发生异常,控制报警器将自动发出报警短信至用户手机和指定的服务器上,实现设备异常、故障报警等.2、通过手机短信、上位机控制软件轻松更改设置控制报警器的参数及状态.轻松实现便捷、高效的无人化的远程控制管理.3、通过手机短信发出查询指令,短信报警控制器根据查询指令返回终端设备状态.如取测量值、状态值等

第四篇：基于ARMlinux的嵌入式远程测控系统设计.

基于ARM linux的嵌入式远程测控系统

设计

基于ARM linux的嵌入式远程测控系统设计

类别：嵌入式系统

前言 目前，大多数远程测控系统中，系统的硬件采用8／16位的单片机，软件多采用汇编语言编程，该编程仅包含一个简单的循环处理的控制流程；单片机与单片机(或上位机)之间的通信通过RS232、RS485或CAN总线来组成局域网，再用Pc机作为 Web服务器，与Internet进行通讯。这样的远程测控设备成本高、体积大、速度慢、功耗大。现在，32位嵌入式CPU价格已下降，性能指标也有提高，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能性。基于上述情况，我们将嵌入式系统应用于远程测控系统，大大提高了测控系统的性能，同时降低了成本和功耗，体积也大大减小。

嵌入式系统一般应用嵌入式操作系统来开发。在嵌入式操作系统的选择上，由于Linux有完整开放的源代码，因而它具有修改和优化系统、内核稳定、适用于多种CPU和多种硬件平台、支持网络等特点，所以选择Linux作为嵌入式操作系统较好。本文提出的基于 ARMlinux的嵌入式远程测控系统不仅能够实现本地数据采集与控制，还能实现远程测控任务。

1、硬件系统

硬件系统如图1。S3C2410包含一个16／32-bit的Risc(ARM920T)的CPU内核，主频200Hz，内部含有8通道1O位AD转换器和大量的I／O口、LCD控制器等丰富接口，能运行Ucosll、ARMlinux和Wince嵌入式操作系统，DM 9OOO是10M／100M以太网接口控制芯片。本硬件系统结构简单，成本低，不需要Pc机就可直接接入Internet。

2、软件系统

嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心。本系统选择ARMlinux系统。由于嵌入式系统的存储容量很小，因此要把ARMLinux操作系统装入有限的存储器内，就要对它进行裁剪。很多资料对此都有论述，这里就不再累述。下面主要介绍基于操作系统上的远程测控软件设计。其体系结构如图2。

2.1 基于Boa的Web服务器

嵌入式linux主要有三个web Server：Hapd、Thttpd和Boa。Httpd是最简单的一个web Server。它的功能最弱，不支持认证，不支持CG1。Thttpd和Boa都支持认证、CGI等，功能都比较全。Boa是一个单任务的小型Httpd 服务器，源代码开放、性能优秀，特别适合应用在嵌入式系统中。下面介绍Boa的移植与编译。

对于有MMU嵌入式linux，把Boa下载到Redhat宿主机上后，解压到任意目录，再修改Boa／src／Makefde里面的编译器。例如：

CC=／opfhosfarmv41／bin／armv41—unkllown—linux—gcc CPP=／opt／host／army41／bin／armv41—unknown—linux—g++ 此后直接在Boa／src目录下执行make即可生成Boa可执行文件。将其复制到ramdisk加载mount的目录的bin里面后，等一同加入配置文件和HTML/CGI文件后，重做ramdisk即可。

配置文件Boa．conf的编制见下。

需要说明的是，Linux下的应用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，～般都是放在目标板／ete／目录下或者／ctc／config目录下，但Boa 的配置文件Boa．conf一般都放置在目标板／home／httpd／目录下。本系统Boa.conf文件的编写程序为：

Servername S A M S U N G—A R M DocumentRoot／home／httpd／cgi—bin／

ScfiptAlias／index．html／home／httpd／html／index.html 它指定了HTML页面index.html必须放／home／httpd／html目录下，CGI可执行文件必须放到／home／httpd／cgi～bin目录下。

2.2 CGI程序技术原理

CGI(Common Gateway Interface)是外部扩展应用程序与WWW服务器交互的一个标准接口。按照CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端浏览器输入的数据，从而完成客户端与服务器的交互操作。而CGI规范定义了Web服务器如何向扩展应用程序发送消息，在收到扩展应用程序的信息后又如何进行处理等内容。通过 CGI可以提供许多静态的Html网页无法实现的功能。其www与CGI的工作原理如下。

HTTP协议是WWW的基础，它基于客户／服务器模型。一个服务器可以为分布在网络各处的客户提供服务。它是建立在TCP／IP协议之上的“无连接”协议。每次连接只处理一个请求。当一个请求到来时，便创建一个子进程为用户的连接服务。根据请求的不同，服务器会返回HTML文件或通过CGI凋用外部应用程序，返回处理结果。服务器通过CGI与外部程序和脚本之问进行交互，根据客户端在进行请求时所采取的方法，服务器会收集客户所提供的信息，并将该部分信息发送给指定的CGI扩展程序。CGI扩展程序对信息进行处理并将结果返回服务器。服务器对信息进行分析后，将结果发送网客户端。

外部CGI程序与www服务器进行通信、传递有关参数和处理结果是通过环境变量、命令行参数和标准输入来进行的。服务器提供了客户端(浏览器)与CGI扩展程序之问的信息交换的通道。客户的请求通过服务器的标准输出传送给CGI的标准输入。CGI对信息进行处理后，会将结果发回到它的标准输入，然后由眼务器将处理结果发送给客户端。

2.3 CGI外部扩展程序的编制

服务器程序可以通过三种途径接收信息：环境变量、命令行和标准输入。具体使用哪一种方法要由标签的Method属性来决定。在“Method=GET”时，向CGI程序传递表单编码信息的正常做法是通过命令来进行的。

大多数表单编码信息都是通过Qucry-String的环境变量来传递的。如果“Method=POST”，表单信息将通过标准输入来读取。还有一种不使用表单就可以向CGI传送信息的方法。那就是把信息直接追回在URL地址后面，信息和URL之间用问号(?)来分隔。本测控系统采用的是GET方法。下面是远程控制LED闪烁快慢的程序。其网页如下页图3，其程序如下。

；LED测试

＜input type=“radio”name=“speed”value=“show”checked＞慢速

＜input type=“radio”name=“speed”value=“normal”＞中速 ＜input type=“radio”name=“speed”value=“rast”＞高速

＜input type=“submit”value=确定“name=”submit＞

其中leds.cgi程序如下：

#!/bin/sh Period=1+case $QUERY-STRING in slow）

period=0.25 ；；

normal)period = 0.125 ；；

fast period=0.0625+；；

fast)+ period =0.0626 ；；

esac /bin/echo $ period ? /tmp/led-control//通过Query_String的环境变量传递给应用程序。

echo “Content-type:texe/html；charset=gb2312”

echo /bin/cat led =result.template exit 0 led—control是编译好的可执行的应用程序，通过led驱动来实现对LED的控制。因为S3C2410有MMU，所以通过操作系统来对硬件控制需要驱动程序来实现。其数据采集部分也类似，不再单独说明。

图3 实验结果

3、测试结果

首先建立好基于S3C2410嵌入式开发环境，把编译好的booloader、嵌入式linux内核和ramdisk烧人Flash中，然后起动Boa服务器，在PC机的浏览器上输人嵌入式系统的IP地址，即显示出如图3的网页。通过点击慢速、中速和高速，再点击确定，测控板上LED的闪烁由慢变快，圆满实现了设计目标。

4、结论

找们开发的基于ARMLinux的远程测控系统，在真正意义上实现了通过互联网进行远程测控。它具有一般通用平台性能，特别适合实时性要求不很强的家电网络监控和远程工业控制。当然随着硬件和网络速度提高及操作系统实时性的改善，将会大大提高此测控系统的性能，因此有很好的应用前景。

第五篇：基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

摘要：基于ARM 内核的嵌入式系统在远程监控报警系统中的设计实现与应用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平台设计及 μC-OS 嵌入式实时操作系统移植；人机交互界面 μCGUI 的设计与实现；远程通讯及自动报警等；系统的设计还考虑到了扩展性和通用性以及与其他监控设备无缝连接等问题。

关键词： ARM；μC/OS-II；μCGUI；远程监控 引言

监控系统现已成为现代化生产、生活中不可缺少的重要组成部分。目前，监控系列产品 种类繁多，大部分广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。

随着嵌入式系统的出现，尤其是基于 ARM 内核芯片的嵌入式系统的出现，使得监控系统的应用领域更为广泛。本文设计的远程监控报警系统除了作为安防功能外，还可以应用于以下领域：通讯领域：远程通讯、视频会议和视频点播、证券、远程教育等。医疗领域：病房监护、远程诊断等。工业领域：远程设备诊断、维护、维修，远程生产监控等。家用领域：家用电器远程维护；电、气、火等重大事故自动报警等。

系统设计

2.1系统组成

本文设计的远程监控系统主要由中心控制器、数据终端、传感器模块、通讯模块、接口模块等几部分组成。系统组成图（如图 1）。

2.2中心控制器 系统核心负责数据采集判断处理。为了提高系统工作效率，这里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作为处理器。S3C2410 芯片是一款高性价比的 ARM 芯片，非常适合作手机、PDA 等手持设备。主要特性包括： ARM920T 内核，最高工作频率 203MHz，LCD 控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 个 USB Host端口，1 个USB Device端口，支持 Nand flash 启动模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多种类 型串行接口，4 通道DMA。

本文的监控系统的 CPU 核心部分使用的是标准的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期维护和升级。如果该监控系统的使用环境较为苛刻，可以将 CPU替换为S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引脚不完全兼容）。与S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更为优越：最高工作频率可达500MHz，内部集成CMOS摄像头接口，但价格较昂贵。

图1 监控系统组成框图

2.3数据终端 数据终端的主要功能是对监控数据进行分析、处理，及时将数据汇报给监控人员。同时，监控人员可以根据现场情况，使用数据终端对监控的设备进行远程控制。数据终端最大优势 就是安全、可靠、便于携带。一般情况下为了节约成本，可以将手机、PDA 等移动通讯设备作为数据终端使用。但是如果作为对高危环境或精密仪器的监控系统，数据终端需要专业定制。这里使用的是中心控制器的作为数据终端，即中心控制器既作为数据采集发送中心，也可数据接收处理中心使用。

2.4通讯模块

通讯模块主要负责远程数据通讯。带有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一种或多种通讯 方式。需要根据现场环境和用户需要进行定制。通讯模块与控制器通过接口总线连接，连接 方式为 TTL/RS232/RS485 等。

2.5传感器模块

传感器模块的主要功能是感知外部环境，对外部环境进行实时监测。由人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等一种或多种传感 器组成。可根据现场监测环境不同进行定制。

2.6接口模块

接口模块主要作为系统扩展功能使用，将控制器的 A/D 转换、I2C、SPI 等多种接口进行 外部扩展。接口模块没有特定的功能，但可以根据需要与其他设备连接，例如可以与工业仪 器仪表或设备连接，实时对仪器或设备进行监控。

接口模块虽然不是监控系统的主要部分，但是对于整个系统来说却是不可缺少。因为本文的监控系统主要考虑到了系统的可扩展性和与其它系统无缝连接。通过接口模块可以很方 便的对监控系统进行升级，并且可以实现与其他系统或设备的无缝连接。这也是本系统区优 于其他监控系统的主要功能。软件设计

3.1工作软件

系统的软件设计较为复杂，这里只给出了整个工作软件流程（如图 2）。

图2 软件流程图

3.2操作系统移植

S3C2410 芯片支持多种嵌入式操作系统，如 WINCE、uCLinux 等。但考虑到监控系统 的实时性要求，这里使用的是 μC/OS-II 嵌入式实时操作系统。μC/OS-II 是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用 ANSI C 写的。整个嵌入式系统分为两大层：硬件层和软件层。这里主要研究软件层的架构。软件层主要分为四个部分：实时操作系统内核，与处理器相关部分，与应用程序相关部分，用户的应用程序。移植 μC/OS-II 系统需要修改的文件有：应用程序相关文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 处理器相关文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 与处理器相关的代码

这是移植中最关键的部分。内核将应用系统和底层硬件有机的结合成一个实时系统，要 使同一个内核能适用于不同的硬件体系，就需要在内核和硬件之间有一个中间层，这就是与 处理器相关的代码。处理器不同。这部分代码也不同。我们在移植时需要自己移植这部分代 码。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定义的与处理器相关的常量，宏和类型定义，有系统数据类型定义,栈 增长方向定义，关中断和开中断定义，系统软中断的定义等等。

b)OS_CPU_A.ASM

这部分需要对处理器的寄存器进行操作，所以必须用汇编语言来编写。包括四个子函数： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任务系统启动函数 OSStart()中调用。完成的功能是:设置系统运行标志位 OSRunning = TRUE；将就绪表中最高优先级任务的栈指针 Load 到 SP 中，并强制中断返回。这样就绪的最高优先级任务就如同从中断里返回到运行态一样，使得整个系统得以运转。OSCtxSw()在任务级任 务切换函数中调用的。任务级切换是通过 SWI 或者 TRAP 人为制造的中断来实现的。ISR 的向 量地址必须指向 OSCtxSw()。这一中断完成的功能：保存任务的环境变量(主要是寄存器的值, 通过入栈来实现),将当前 SP 存入任务 TCB 中，载入就绪最高优先级任务的 SP,恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了任务级的切换。OSIntCtxSw()在退出中断 服务函数 OSIntExit()中调用,实现中断级任务切换.由于是在中断里调用，所以处理器的寄存器入栈工作已经做完，就不用作这部分工作了。具体完成的任务；调整栈指针(因为调用函数会使任务栈结构与系统任务切换时堆栈标准结构不一致)，保存当前任务 SP，载入就绪 最高优先级任务的 SP，恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了中断级任务切换。OSTickISR()系统时钟节拍中断服务函数，这是一个周期性中断，为内核提供

时钟节拍。频率越高系统负荷越重。其周期的大小决定了内核所能给应用系统提供的最小时 间间隔服务。一般只限于 ms 级(跟 MCU 有关),对于要求更加苛刻的任务需要用户自己建立中断来解决.该函数具体内容：保存寄存器(如果硬件自动完成就可以省略)，调 OSIntEnter()，调用 OSTimeTick()，调用 OSIntExit()，恢复寄存器，中断返回。

c)OS_CPU_C.C

该文件中共定义了 6 个函数，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是对系统内核的扩展 时用的.OSTaskStkInit()是在用户建立任务时系统内部自己调用的，对用户任务的堆栈进行初始化。使建立好的进入就绪态任务的堆栈与系统发生中断并且将环境变量保存完毕时 的栈结构一致。这样就可以用中断返回指令使就绪的任务运行起来。

3.2.2与应用相关的代码

这部分包括两个文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用户根据自己的应用系统来定制合适 的内核服务功能。OS_CFG.H 来配置内核，用户根据需要对内核进行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，设置系统的基本情况。比如系统可提供的最大任务数量，是否定制邮箱服务，是否需要系统提供任务挂起功能，是否提供任务优先级动态改变功能等等。INCLUDES.H 系统头文件，整个实时系统程序所需要的文件，包括了内核和用户的头文件。

3.3用户图形接口

虽然 μC/OS-II 操作系统具有很高的实时性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系统那样 有良好的图形界面支持。所以，在使用液晶和触摸屏的情况下需要移植用户图形接口程序。这里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一个软件模块集合，通过该模块可以在我们的嵌入式产品 中加入用户图形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的执行效率，并且与处理器和 LCD 控制器相 独立。该模块可以工作在单任务或者多任务环境，可以支持不同大小的显示方式。

通过 μC/GUI 我们可以很方便的在液晶屏绘制图形和界面。如果需要多种字体支持，必 须自己将相应的字体字库加入到 μC/GUI 中。为了避免出现乱码，尽量使用 GB2312 国标字库。

3.4关于字库的兼容性问题

我们国内通常使用的汉字字库是 GB 码，但国际上使用的是 UNICODE 码，所以如果数据终端使用的是手机、PDA 等移动通信设备，那么在数据发送前必须进行字码转换，即 GB 码 转换为 UNICODE 码或者 UNICODE 码转换为 GB 码。由于 GB 码与 UNICODE 码在排列组合上没有任何规律，所以通常字码转换的方法就是 查表法。

4结束语

基于 ARM9 嵌入式系统的远程监控系统与以往的监控系统不同，高性能的处理器芯片大大提高了系统的性能。使监控系统能够工作在比较恶劣的环境中。并且在设计上充分考虑到了系统的可扩展性和兼容性问题，实现了本系统与其他系统的无缝连接。以满足不同工作环 境的需要。

作者创新观点：本文设计的远程监控系统应用范围更广，更灵活、方便。通过各个功能模块 的不同组合，可以十分方便快速的应用于各个领系域，真正实现智能化、自动化且具有较高 的性价比。