论文部分内容阅读
远端自动抄表系统发展至今,已有近30年的历史。在这30年间自动抄表系统的形式发生了很大变化,先后出现了公众电话网自动抄表系统、电力线载波自动抄表系统、无线自动抄表系统、以太网自动抄表系统。随着嵌入式Internet时代的到来,基于以太网的嵌入式系统已被广泛应用于家庭、工业等各个领域,抄表系统也逐渐向嵌入式以太网方向发展。因此,对基于单片机的嵌入式以太网抄表系统进行研究,符合技术的潮流和社会的需求。
本课题是以山东省自然科学基金资助项目“基于互联网络的热工参数测控关键技术研究”(2006ZRB01001)为背景展开的,涉及到了远程测控技术、数据库管理技术、嵌入式TCP/IP系统及数据采集与处理等诸多问题,关键问题有如下几点:
1.嵌入式系统网络协议栈应用层协议、采集数据动态存储及文件格式问题。当前,所采用的网络协议栈应用层协议主要有:发送Web网页的HTTP(超文本传输协议)、发送文件的FTP协议(文件传输协议)、发送电子邮件消息的SMTP(简单邮件传输协议)或POP3(邮局协议)、及用户自定协议。由于网络协议栈应用层协议、采集数据动态存储及文件格式涉及测控管理数据库的动态更新,并且具有较强的实时性,是采用标准协议还是自定协议,需要深入研究。
2.嵌入式网络参数、I/O参数配置问题。众所周知,PC机接入Internet需要配置网关、IP地址等网络参数,因此基于Internet的智能I/O设备不仅需要配置网络参数,还需要根据现场传感器配置上/下限参数等。为降低成本,减小体积,I/O设备不设显示和输入装置,因此,如何通过远程管理系统配置相应参数是I/O设备正常工作的关键。
3.嵌入式系统网络通讯、数据采集及控制任务的并行运行问题。由于嵌入式系统往往具有程序存储和动态存储空间的局限性,这就限制了系统软件的大小及中间数据的数量。因此,如何优化程序代码成为解决该问题的关键。
论文首先介绍了远端抄表系统的发展状况、各种抄表系统的基本组成结构、原理,论证了由飞思卡尔(Freescale)公司生产的16位单片机MC9S12NE64是一个单芯片的以太网微控制器解决方案,是一款经济的基于以太网的嵌入式系统的开发芯片,然后提出了基于MC9S12NE64单片机的抄表系统的设计架构。
其次阐述了嵌入式系统的发展,指出了基于单片机的嵌入式WebServer是一个低成本、高可靠性且符合潮流的技术方案。给出了单片机实现嵌入式WebServer的前提、方法和原理,又从MC9S12NE64的硬件支持、软件支持两方面论证了实现基于MC9S12NE64的嵌入式WebServer的可行性,并结合飞思卡尔公司提供的免费协议栈NE64_OpenTCP,介绍了如何实现将网页嵌入、链接及在线更改IP等问题。
最后谈到了基于NE64的Web服务器如何接收从浏览器和管理中心的计算机传来的参数和命令,并对Web服务器与采集器之间实现数据传输的方式也给出了描述和说明。
论文用到的知识点较多,其中包括网络技术、嵌入式技术、Web技术、网页知识、单片机知识、VB编程,数据库知识,RS485总线等,给出了这些知识点在本设计中的关联和作用。在文章最后对全文的工作进行了系统的总结,指出了其中的不足,并就今后的研究工作内容作了展望。