无线远程监控控系统的核心的技术研究.docx

无线远程监控控系统的核心的技术研究无线远程监控系统是在原有嵌入式产品的基础上结合当前蓬勃发展的无线通信技术而形成的新型监测控制系统。本文比较系统地讨论无线远程监控系统设计开始采用的一些核心技术包括硬件电路的设计芯片选择、嵌入式操作系统的选择实时软件的设计无线通信网的组建控制中心应用软件的设计等。关键词:无线远程监控系统实现方式操作系统选择无线通信网无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。一般而言现有的无线远程监控系统大都符合“控制中心—监测站”的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心负责收集各监测站上传的监测信息发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境采用特定的技术形式比如单片机、DSP或者IntelX86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活可利用现有的无线通信网如GSM/GPRS网络CDMA移动网络等也可单独搭建专门的无线局域网。下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术主要包括三个方面:监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。1监测站的设计实现监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场只完成数据的采集、处理和控制任务相对单一、固定无须用詙大的台式机来完成;考虑到节能和布放方便监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能和对数据处理与对传感器控制能力的要求监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。1.1基于单片机的设计实现方式采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设具有良好的控制能力单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的在嵌入式市场上占据了最大的份额。基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高运算量不大的远程监控系统。根据需要单片机可以选用较为低端的4位机或8位机如8051等也可选用功能较强的专用芯片如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别编解码器可选用不同的芯生如CMX639(用于音频)或LD9320等也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机控制能力较低系统简单一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大各设备间交互复杂的系统而言大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互应用软件只是完成上层的数据处理等工作。1.2基于DSP的设计实现方式众所周知DSP的数字处理方面能力较强技术已经很成熟能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站可以完成高速率数据处理保证系统实时性方面的要求。这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是DSP除了作控制器以外还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单或根本没有到上层协议栈则这部分复杂的运算可由DSP完成。1.3基于MCU+DSP的设计实现方式显然这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能但由于系统中采用了两个处理器其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作才能充分发挥各自的优点;否则由于两者间的协调而耗费了大量资源整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。目前有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范