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1、基于嵌入式的远程测试控制技术zhaohy导语：嵌入式的远程测试控制技术进步维修效率、缩短维修周期、节约维修本钱前言：以往采用邮寄或者本地维修为主的通信设备测试、维修方式，因为在业务力量、时间、经费、效率等方面存在众多弊端，已逐渐不能知足实际要求。随着通信测试及网络技术的迅猛开展，通过互联网络，将本地故障设备的测试结果传送到远端，由远端的专家进展诊断，充分发挥二者的优势，能极大地进步维修效率、缩短维修周期、节约维修本钱，是对常规维修形式的一种挑战。该方案原理比拟明晰、易懂，实现起来较容易。本文所讨论的远程控制就是为解决这个问题而提出的。1总体方案本应用是在测试终仪中增加网络接口模块，以互联网为传
2、输平台，在远端接入诊断PC而实现远程控制及诊断功能的，其框图如图1所示。IMG=远程控制及诊断功能框图/uploadpic/THESIS/2007/12/20071207113528637366.jpg/IMG诊断专家人员可在诊断PC上通过Internet向异地测试仪发送指令，测试仪接收并按照指令要求完成对故障设备的自动测试，将测试数据通过网络传回诊断PC，建立数据实时交互的传输平台1。2根本原理21互联网的根本构造和特征设备的远程监测诊断是计算机科学、通讯技术与故障诊断技术相结合的一种新的设备故障诊断形式。TCPIP是开展至今最成功的通信协议。该协议分为4层，由上到下依次为应用层、传输层、网
3、络层和链路层。本应用使用的是EM2000网络模块，底下3层的较复杂的协议已经固化在他的ASIC中，可以实现透明的数据通信。这样，研究工作主要集中在应用层的设计和功能实现上。这包括建立在传输层上的数据帧定义、交换数据的定义、应用功能的设计和人机交互界面的设计等。本应用中使用的是EM2000网关，他是用来在嵌入式系统与互联网建立数据连接和协议转换的设备。一方面PC端的网络应用程序将应用层数据打包成为IP包在网络上传送，EM2000将辨识和解析这些数据包，把应用层的原始数据转发至RS232接口。另一方面EM2000也将RS232接口的数据封装成为IP包，传送至PC端的网络应用程序。支持透明传输和简单
4、协议两种工作方式；EM2002网关在网络接口局部具有WWW接口，用户可以通过阅读器在网络上实现对EM2002及串行设备的配置和管理。在网络中的详细位置如图2所示。IMG=网络中的详细位置图/uploadpic/THESIS/2007/12/2007120711353870432S.jpg/IMG22传输帧的定义下面主要考虑第4层应用层的详细使用，即数据传输的帧格式、详细的定义等。根据本测试设备的状态和显示的功能，其格式可设计成2大类，即测试数据帧和命令控制帧。格式的设计应能实现系统对端间信息的无障碍沟通、易于识别和判断，同时，还应保证传输的可靠性，兼顾信息利用率。对该系统，经过实际信息交互统计
5、，确定使用一个字节的长度，即256种状态。1帧类型定义传输帧格式的定义如表1所示。第7位为类型定义位，“1表示为数据帧；“0为命令控制帧。IMG=帧类型/uploadpic/THESIS/2007/12/2007120711354565999Q.jpg/IMG2数据帧数据帧格式的定义如表2所示，主要用来传送检测的数据结果。根据需检测信道数量和检测工程来设置数据帧的字节。本系统设置8个数据信道，8个测试工程和“正常“故障2个参数。IMG=数据帧/uploadpic/THESIS/2007/12/2007120711355147805T.jpg/IMG对于数据帧，考虑到本设备测试信道的数量和测试工
6、程的多少，兼顾处理速度的快慢和复杂程度，最后确定信道号范围为07，占用数据帧的第6位至第4位，以二进制表示，高位在前，低位在后；测试工程范围为07，占用数据帧的第3位到第1位，表示方式同上根据需要，以后扩容时，适当增加字节即可。数据帧的最后一位定义为测试结果，“0表示正确无误，“1表示故障。这里没有采用通常的校验位，主要是因为该通信速率较低，目前网络传输的可靠性非常高，这方面可以忽略，以进步处理效率，简化程序编写难度。3命令控制帧命令控制帧的格式定义如表3所示。字节的最高位固定为“0，主要用来传输测试终端和远端诊断终端的控制命令和设备状态信息。IMG=命令控制帧/uploadpic/THESI
7、S/2007/12/2007120711355936649A.jpg/IMG命令控制帧按传送方向不同，可分为命令控制字和状态表示字2种。对于命令控制字，第6位到第4位为“101，是命令识别位；后4位为命令代码，表示不同种类的测试进程。测试平台将自动返回相应的信息，其帧格式为第6至4位为“001，这是信息数据的识别位，其余位为不同类型的定义。对于硬件复位命令，测试端返回1EH；链路检测为1FH。3详细实现31网络接口设计嵌入式系统和微型计算机系统一样，必须通过TCPIP协议转换才能接入Internet。在这里数据通信的设计主要表达在串口的设计2，将MCU的数据按照预先定义的格式通过与转换芯片连接
8、的串行接口发送或者接收即可。设计中只要MCU的串口和EM2000网关的交换速率匹配即可，按照字节方式逐字发送和接收。另外，EM2000网关的接口电平与TTL兼容，这就省略了电平变换电路，使得设计实现起来更简便。32MCU的软件设计嵌入式MCU系统软件主要由MCS-51汇编程序编写。为了实现本地键盘控制与异地远端控制同步工作，需要对局部软件进展重新编写。主要包括初始化程序、扫描程序、执行程序、串口中断调用程序、协议翻译程序等。1存储单元初始化的特殊要求众所周知，测试主程序首先对系统所用变量进展初始化，包含堆栈栈底的指针设定、存放器、状态字的初始值设定、串口形式状态字的初始设置等，但在这里由于远程
9、通信的特殊情况，具有特殊要求。固然局部存储单元在从加电到复位完成时，单元值已经被置位，但是仍需再置位。这主要考虑当在平台运行期间，各个存放器和存储单元都会有不断变化的新值存入，这样，当进展远端复位操作时，有些存储单元的值不会自动复位，假如按原程序执行就会发生不确定的问题。为保证存储单元内容的一致性和可控性，对存放器空间进展初始化是必不可少的。2子程序间的通信机制在处理键盘控制和远端控制同步运行时，嵌入式实时操作系统常采用邮箱查询方式。首先扫描及防抖程序3负责对键盘的操作进展扫描，经消除抖动和干扰影响后，将键盘值放入35H，并向邮箱发送“键盘动作事件的信件；同时，串口通信程序不连续扫描端口数据，
10、假如判断有命令数据注入，那么将命令值放入36H内，同时向邮箱发送。串口命令发惹事件的信件。这样通过对主程序信箱的查询，假如发现有信件存在，那么对信件进展相应翻译，变成机器可以执行的代码，对设备进展动作调度和相关信息处理。33TCPIP端口配置TCPIP端口相当于挂在Internet网上的一块标准网络设备，具有惟一的全球识别MAC地址，可以接入任意的网段而不受限制。在配置网络参数时，只要知道通信双方的网络IP和路由，即可以轻松实现网络连接。该模块设置了1B的缓冲区，通信速率为2400bs，进步了IP包传输效率。34远端诊断终端的设计远程诊断终端主要为软件程序设计，该局部采用VisualBasic
11、，等语言进展编写，主要分为2个局部。1通信模块配置网页的设计及上传在远程测试之前，需要对通信模块相关参数进展网络配置，使远程软件可以对测试终端进展访问和控制操作。本设计采用语言编写了Web网页风格的界面，上载至模块FLASH存储器，用户可通过阅读器对硬件访问和网络配置。为加强保密平安，还增添了Password入口参数的设置。2远端终端主程序的设计主程序采用MicrosoftVisualBasic语言编写，主要功能包括控制和测试2局部。测试前，先输入分配到的IP地址与要侦听的端口号，然后根据网络状况，利用VB语言中WinSock插件的Connect方法在本地计算机与测试平台之间建立一个Socke
12、t，以便完成控制等数据的传送和接收。各项操作的运行状态和操作结果都将由当前状态框实时显示。当本地计算机与远程测试平台连接正常之后，便可以开场测试。4应用验证首先测试通信模块，在单台计算机上建立2个超级终端，一个与串口建立连接，另一个与Socket建立连接。在超级终端的一窗口内输入数据，另一窗口即时响应，讲明网络接口模块功能正常。其次测试MCU串行通信性能，通过电平转换电路建立与计算机的串口连接，用超级终端进展数据传输验证。完成后，对全系统进行联调，先进展直连试验，即将测试终端与诊断终端通过穿插网线直连，验证功能的正确性；然后将测试平台接入Internet网，通过异地连接，验证功能的正确性。目前，经太多项调试验证，可以建立诊断终端与测试终端的连接，并可进展异地的各项状态显示、控制测试、复位等功能，实现了原设计目的。IMG=测试界面/uploadpic/THESIS/2007/12/2007120711360774250I.jpg/IMG5结论本文介绍的方法，可以非常容易地实现将嵌入式系统与互联网相连。研发人员不用精通TCPIP协议和详细的网络知识，即可以设计出具有网络功能的电子产品，大大缩短开发周期。该方法在远程监测、网络监控、远程诊断等方面具有很大的应用空间。目前，该项技术正在向单位相关领域推广。0