《嵌入式网络监控系统设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式网络监控系统设计方案.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、嵌入式网络监控系统设计方案fenghy导语：本文介绍了一种合适于工业场合、基于客户机/效劳器模型的嵌入式网络监控系统的设计。本文介绍了一种合适于工业场合、基于客户机/效劳器模型的嵌入式网络监控系统的设计。效劳器采用32位的FreescaleColdFire系列MCF5272为CPU,以mClinux为操纵系统,客户机可以是网络上任何装有客户机软件的PC机，系统中的监控界面由客户端设计，可以通过晋级客户机软件来知足新的监控任务。该系统的通用性和灵敏性强，利于用户的二次开发。目前，嵌入式网络监控系统以其本身体积小、功能多、支持以太网技术等优点，已成为工控领域中的新热门。网络监控系统的方式可分为B/
2、S阅读器/效劳器和C/S客户机/效劳器两种。对于B/S形式，要求嵌入式效劳器的存储器容量足够大，而且对于监控设备构造调整或者对监控内容更改频繁的应用场合，就必须对嵌入式效劳器中的网页和CGI程序进展更改，这无疑会使普通用户在对效劳器进展维护和二次开发时碰到很大的困难。本文介绍的一种采用C/S构造的系统设计可以克制以上问题。由于监控对象和监控页面的设置都由客户机完成，效劳器只需进展数据收集、响应客户恳求、利用TCP/IP网络发送客户恳求数据等工作，同时客户机的监控页面采用通用的微软Windows风格，降低了对操纵人员的要求，利于二次开发。二、嵌入式网络监控系统的总体框架以工厂消费自动化中监控PL
3、C和CAN总线设备为例，为了实现工厂消费透明化，希望在任何地方都能通过网络监控消费情况，并可以随着工厂消费内容的调整更换监控内容，因此，可采用C/S形式使监控对象及监控页面由客户自己根据详细要求定义。效劳器由32位FreescaleColdfire系列中支持网络通讯的MCF5272芯片和专用于微控制的mClinux操纵系统构成。该系统由客户机发出对设备的监控命令，嵌入式效劳器接收并处理信息，根据客户机恳求对监控对象发出控制命令，或者通过串口和CAN接口获得客户机感兴趣的状态，并将此信息通过网络协议经过网络连接返回客户端，由客户端分析并与设计的监控界面建立动画连接或者将现场设备的运行状态显示在界
4、面上，并将此信息存储到客户端历史数据库供用户打印输出或者统计。三、客户端软件设计客户端系统要完成的任务是监控界面的制定和监控任务的执行，所以客户端软件有两个功能模块：界面开发环境和界面运行环境。本系统使用的是由VC6.0开发的组态软件，客户可以自定义监控界面风格，也可与国内消费组态软件厂商合作设计通用的客户端界面软件。客户端软件中界面开发环境的任务是生成监控的人机界面，开发环境应提供构成现场画面所需要的对象，如线、填充图形、文本及可直接调用的图库，对于有实际意义的图形运行界面，还将提供会话式的对话框来使这些图形与现场的控制单元建立动画连接。当用户通过开发环境自定义监控界面后，开发环境会根据此界
5、面建立一系列数据文件，并生成最终的图形目的应用文件，供运行环境使用。运行环境将开发环境生成的目的应用文件装入内存并投入实时运行，一般由多个线程来完成。界面运行线程接收用户恳求事件，将用户的恳求按一定的数据格式发送到运行与内存的上行/下行消息队列，实时消息治理线程将对消息队列进展治理并收发数据。为了知足监控对象的多样性，消息收发线程在将用户消息发送到效劳器时，就会根据开发环境提供的监控PLC类型，在监控设备协议解释层将发送消息根据此设备的通讯协议进展组织。利用此方式可以方便地监控各种设备。同时，驱动程序用动态连接库的形式给出，方便系统晋级。四、嵌入式效劳器端系统设计嵌入式效劳器采用32位Free
6、scaleColdfire系列的MCF5272加mClinux微操纵系统的方案。5272是Freescale消费的基于68K第二代Coldfire内核、可用于工业场合的嵌入式芯片，它集成以太网接口,运算速度66MIPS。ColdFire微处理器上可以运行很多操纵系统，但是mClinux可以讲是最适宜，性价比最高的操纵系统。本系统中效劳器端运行的mClinux系统的主要模块有TCP/IP协议、PPPD模块、以太网口、CAN驱动和串口驱动，应用程序有PPP拨号效劳器模块和经过网络通讯响应客户机恳求及与被控对象通讯的效劳程序。在编译mClinux内核时要参加所需组件，应用程序编译采用穿插编译的方式，
7、在运行REDHAT9.0的PC机上用FreescaleColdfire系列专用编译器编译后下载到效劳器的FLASH中。在以太网接收及与PLC的通讯驱动程序中，效劳器不断监听网络端口，将客户机发来的消息通过网络通讯得到，并将其转发到连接PLC的串口。定义客户机端发向效劳器的恳求消息就是符合该监控对象通讯协议的恳求消息，这样效劳器可连接任意系统支持的设备而不必设置监控对象的类型，由于该任务已经过客户机在设计界面时完成。PPP效劳器守护进程主要在客户机通过modem经网拨入建立网络连接时使用。五、网络通讯及冗余技术在监控系统的客户机上运行的Windows操纵系统中的客户机监控界面与嵌入式效劳器之间的
8、TCP/IP网络通讯编程方法是使用BSDSocket套接口界面编程。通过它，网络端点IP地址和端口地址以套接口的形式出现。这种套接IPC进程间通讯方式的设计是为了能让网络程序的设计独立于不同的底层通讯设施。本系统中客户机和效劳器之间的Socket通讯是在异构环境中进展的，客户机采用WinSocket，效劳器采用Linux下的Socket。为了保证通讯畅通，在利用以太网端口进展通讯的根底上，同时提供利用串口和modem拨号的方式作为与远端效劳器建立通讯链路的冗余。为了实现modem拨号连接，必须在客户机端运行拨号软件，在效劳器端运行拨号效劳器程序。客户机可以使用Windows自带的拨号软件，而在
9、效劳器端就必须在后台运行拨号效劳监控程序。拨号通讯采用的是PPP点对点协议，mClinux中带有这个协议组件，同时通过PPPD协议例程来提供PPP连接时的LCP链路控制协议、用户认证、和IPCP网络协议配置。运行在嵌入式效劳器端的拨号效劳器守护进程的工作机理如下：对串口进展设置并翻开串口，发送AT指令检查外部modem的存在；如modem正常，用标准AT指令设置自动应答形式，之后进入检测串口输入循环；当有远程modem拨入的铃流，即串口有RING字符收到后，软件将强迫摘机，进入物理链路建立连接阶段；连接成功后，串口出现CONNECT字符，此时程序将vfork一个进程，启动PPPD进入PPP连接
10、阶段与拨入客户机进展握手协商协议，用户认证、配置远程计算机IP，成功后将建立PPP连接；PPPD在连接成功后，将更改mClinux系统的路由表添加新的直接到达的路由途径，这样就可以在客户端和嵌入式效劳器端通过串口收发IP包进展网络通讯了。本文介绍的监控系统的效劳器端采用32位CPU加mClinux操纵系统的嵌入式方案，利于设备的小型化，采用C/S形式将监控界面交由客户端设计，并且系统对监控对象无依靠性，可通过晋级客户机软件来增加驱动以知足新的监控任务，这样的设计形式增加了该系统的通用性、灵敏性和产品生命周期，利于用户的二次开发。在嵌入式网络设备日益浸透到工业消费和各种监控应用中的趋势下，这种系统将会有很好的利用前景。