基于EWS的EPA藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計-新品速遞

精品文檔-下載后可編輯基于EWS的EPA藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計-新品速遞摘要針對基于EPA協(xié)議的工業(yè)現(xiàn)場遠程訪問和監(jiān)控問題，簡述基于MPURabbit2000的EPA藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理，利用MPU內部的TCP／IP協(xié)議棧和DynamicC開發(fā)工具，給出有關軟件實現(xiàn)的代碼框架結構。在此基礎上，進行系統(tǒng)的嵌入式Web服務器設計。通過CCI通信程序的設計及在系統(tǒng)界面瀏覽中的應用，驗證設計的可行性。該設計對嵌入式系統(tǒng)應用于工廠現(xiàn)場的無線Web接入具有重要的參考價值。關鍵詞EPAEWSRabbit2000動態(tài)C嵌入式Web服務器HTTP協(xié)議引言EPA(EthernetforPlantAutomation)基于以太網(wǎng)(IEEE802.3)、無線局域網(wǎng)(IEEE802.11)和藍牙(IEEE802.15)等信息網(wǎng)絡COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術以及TCP(UDP)／IP協(xié)議，是一種適用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)裝置與儀器儀表間，以及工業(yè)自動化儀器儀表間數(shù)據(jù)通信的工業(yè)控制網(wǎng)絡技術。藍牙技術是一種線纜替代短距離無線通信技術，工業(yè)現(xiàn)場某些工業(yè)設備需要安裝在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，采用藍牙技術可以避免工業(yè)現(xiàn)場布線遇到的問題。嵌入式Web服務器的出現(xiàn)滿足了工業(yè)控制網(wǎng)絡低成本遠程控制的需要。本文將兩者結合起來設計和開發(fā)了滿足EPA工業(yè)控制網(wǎng)絡需求的藍牙數(shù)據(jù)采集器，以嵌入式Web服務器EWS(EmbeddedWebServer)技術為基礎，結合Rabbit2000的網(wǎng)絡通信功能，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術(如HTTP、CGI、SSI等)，將藍牙無線方式采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送到服務器端，服務器以網(wǎng)頁的形式，提供給遠程用戶使用。

1基于嵌入式Web服務器的藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計基于嵌入式Web服務器的藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模型如圖l所示。藍牙數(shù)據(jù)采集器是基于EPA協(xié)議的。遠程監(jiān)控用戶通過企業(yè)內部網(wǎng)絡連接到嵌入式Web服務器上，控制藍牙芯片完成數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)返回嵌入式Web服務器，顯示在遠程管理終端的Web瀏覽器上。

2.1系統(tǒng)硬件結構設計基于EPA協(xié)議的藍牙數(shù)據(jù)采集器的系統(tǒng)結構如圖2所示。它包括微處理器、藍牙模塊、數(shù)模(D／A)轉換模塊、模數(shù)(A／D)轉換模塊、液晶顯示模塊、Flash存儲器以及以太網(wǎng)控制器模塊，其中：藍牙模塊、數(shù)模(D／A)轉換模塊、模數(shù)(A／D)轉換模塊以及液晶顯示模塊通過其接口電路分別與微處理器的串行通信接口連接。藍牙模塊采用的串口波特率是57600bps；微處理器的工作主頻率是11.0592MHz、從頻率是32.768kHz；藍牙模塊的工作電壓是3.3V，這需要一個5V到3.3V的電壓轉換電路；圖2中芯片沒有標明電源引線的都需提供5V電壓。

2．2工作原理①打開藍牙數(shù)據(jù)采集器的電源開關時，系統(tǒng)進行自檢。②系統(tǒng)自檢通過后，藍牙數(shù)據(jù)采集器對藍牙進行初始化，并在其覆蓋范圍內搜尋另外帶有藍牙芯片的現(xiàn)場設備。③若發(fā)現(xiàn)上述設備，各自的鏈路管理器就會發(fā)現(xiàn)對方，就可以在需要時鑒權和后建立通信關系。④在需要進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集時，將A／D轉換模塊的輸入端口通過外圍接口電路與被采集對象相連。A／D轉換模塊獲得啟動命令后，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并交給微處理器進行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過藍牙模塊發(fā)送給相關控制設備，也可以將處理后的數(shù)據(jù)傳給嵌入式Wek·服務器。⑤同時，系統(tǒng)還配有一路D／A轉換輸出，在需要模擬量輸出時，可將D／A轉換器的輸出端口通過外圍接口電路與被控對象相連，程序將控制指令發(fā)給D／A轉換模塊，D／A轉換模塊接收到控制指令后轉化為模擬量傳送給現(xiàn)場設備，使現(xiàn)場設備按照控制指令進行工作。2．3軟件總體設計基于EPA協(xié)議的藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件結構示意圖如圖3所示。

3嵌入式web服務器的實現(xiàn)3．1嵌入式web服務器體系結構該系統(tǒng)的嵌入式Web服務器體系結構如圖4所示。嵌入式Web服務器在本系統(tǒng)中處于用戶和應用系統(tǒng)的中間。嵌入式Web服務器必須提供若干機制實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)視和控制，為瀏覽器提供和發(fā)送Web頁并處理瀏覽器提交的數(shù)據(jù)[引。嵌入式Welh服務器設計難點之一是利用Rabbit2000來實現(xiàn)通過瀏覽器進行遠程訪問的能力，本系統(tǒng)采用cGI和SSI技術來實現(xiàn)；難點之二是嵌入式通信程序開發(fā)。本系統(tǒng)以Rabbit2000微處理器作為控制芯片，利用z—world公司提供的支持TcP／IP協(xié)議的通信子程序庫，在Dynamicc集成開發(fā)環(huán)境下可以實現(xiàn)快速開發(fā)。

3.2前臺FORM表單的編制和界面設計用戶提交的各種命令請求主要是采取F()RM表單形式提交給cGI程序的[引。Fc)RM是HTML，(超文本標記語言)的一種標識，可以用任何一種文本編輯器來編輯，存為．html文件可以被w’WW瀏覽器識別。數(shù)據(jù)輸入盡量采用下拉框輸入，界面友好。3.3HTTP協(xié)議處理流程HTTP協(xié)議處理的設計是嵌入式Web服務器系統(tǒng)的部分。CGI是一個用于定義Web服務器與外部程序之間通信方式的標準，可以用作一個擴展Web服務器功能的接口，通過CGI可以實現(xiàn)與訪問Web網(wǎng)頁的用戶交互。從本質上講CGI就是一個服務機制。當用戶通過Web瀏覽器向HTTP服務器發(fā)出一條具有GET或POST命令格式的請求，服務的具體步驟如下：①前臺客戶機利用瀏覽器使用TCP／IP協(xié)議，與服務器建立連接，發(fā)送URL請求；②服務器調用存入Rabbit2000芯片里的CGI程序，使用客戶機傳遞的參數(shù)作為CGI程序的參數(shù)；③CGI以能被識別的格式返回處理結果給HTTP服務器；④HTTP服務器將數(shù)據(jù)返回客戶端處理，并通過瀏覽器顯示CGI執(zhí)行的結果。圖5顯示了上述瀏覽器和服務器通過CGI程序實現(xiàn)交互的全過程。

服務器端附件(SSI)是一種簡單的動態(tài)Web頁面生成技術。SSI定義了一組可以嵌于HTML文本中的標記，在送往客戶端瀏覽器前，Web服務器先作預處理?？梢园裇SI想象成嵌于HTML頁面的特殊程序。下面舉一個藍牙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行藍牙芯片初始化的例子，其中SSI的命令字為exec，參數(shù)為showinitial，通過HttpSpechttp_flashspee[]里的{HTTPSPEC_FUNCTION，“showinitial”，0．show_initial，0，NULL，NULL}語句與主程序里面CGI函數(shù)中的intshow_initial(Http-State*state)建立關系，并返回此函數(shù)結果在HTML文本里面顯示。FORMACTION=”initial，egi”METHOD=”POST”TABLETRTD1NPUTTYPE=”SUB-MIT”VALUE=”初始化”／TD!一一#execcmd=”showinitial”一一／TR／TABLE／FORM／TD3.4后臺DynamicC程序實現(xiàn)EPA協(xié)議中采用了UDP協(xié)議來傳送報文，不需要證實，滿足工業(yè)現(xiàn)場的實時要求。使用DynamicC編譯環(huán)境實現(xiàn)UDP報文傳輸通信程序主框架代碼如下：htp_init();init_dateform();／／設置靜態(tài)數(shù)據(jù)init_dynamicwebdata();//初始化動態(tài)Web數(shù)據(jù)tcp_reserveport(80);//標志80端口為服務器端while(1){tcp_tick(NULL)；http_handler();／／處理HTTPcostate{waitfor(udp_peek(sock,udi));tcp_tick(NULL);Handle_Udp(sock,udi);}}在Web服務器程序中編寫用戶的自定義函數(shù)，用來處理從用戶端瀏覽器發(fā)送過來的CGI請求。在DynamicC中通過結構HTTPSPEC_FILE將動態(tài)網(wǎng)頁與靜態(tài)網(wǎng)頁結合起來，通過結構HTTPSPEC_FUNCTION將用戶自定義函數(shù)和每一個CGI請求聯(lián)系起來。這樣，當一個CGI請求被觸發(fā)且送到Web服務器上時，服務器程序就將尋找相應的函數(shù)進行處理，并返回結果。{HTTPSPEC_FILE，“／index.html”，index_html，NULL，0，NULL，NULL}，{HTTPSPEC_FUNCTION，“／initial.cgi”，0,initial，0，NULL，NULL)，{HTTPSPEC_FUNCTION，“／setuplink.egi”，0，setuplink，0，NULL，NULL}，界面顯示效果部分代碼如下：var=sspec_addvariable(“getdata2”，getdata[1]，PTRl6，"％s"，SERVER_HTTP)；var=sspec_addfv(form，var)；sspec_setfvname(form，var，“藍牙地址”)；sspec_setfvdesc（form，var，“藍牙本地地址”）；sspec_setfvlen(