發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 14:37

【摘要】：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的儀表、傳感器一般由電池供電采用低功耗設(shè)計(jì),且不具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送能力。因此工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控傳統(tǒng)方式主要依靠人工完成數(shù)據(jù)采集和傳送,導(dǎo)致時(shí)效性差且成本高。通過引入具有遠(yuǎn)程通信和控制功能的終端設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和信息傳送的全過程實(shí)時(shí)化和自動(dòng)化。所采用的終端設(shè)備受現(xiàn)場(chǎng)供電和通信條件限制,必須實(shí)現(xiàn)高效的低功耗和節(jié)能管理,同時(shí)針對(duì)移動(dòng)通信信道穩(wěn)定性差的情況,需實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信能力。 本文詳細(xì)研究了基于MSP430超低功耗嵌入式微控制器硬件平臺(tái)的遠(yuǎn)程終端設(shè)備的軟件開發(fā)過程。軟件采用C語(yǔ)言開發(fā),實(shí)現(xiàn)嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)備的所有功能,主要包括GPRS無線模塊的驅(qū)動(dòng)和管理,低功耗電源管理,智能儀表和模擬傳感器的管理,以及系統(tǒng)參數(shù)的本機(jī)配置管理等功能。 研究過程中,對(duì)下述問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究并獲得較為理想的實(shí)現(xiàn)效果: ①軟件框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。MSP430微控制器具有較強(qiáng)的計(jì)算處理能力和優(yōu)秀的低功耗特性,但提供的內(nèi)存空間只有2K字節(jié),因此程序未使用嵌入式操作系統(tǒng),而是設(shè)計(jì)了前/后臺(tái)的程序框架,結(jié)合可嵌套的中斷服務(wù),保障了程序運(yùn)行的可靠性和實(shí)時(shí)性。 ②低功耗設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。野外現(xiàn)場(chǎng)的特殊應(yīng)用環(huán)境要求終端設(shè)備必須具有極低的整機(jī)功耗。在實(shí)現(xiàn)過程中,充分研究了各項(xiàng)功能的執(zhí)行流程和特點(diǎn),結(jié)合MSP430的工作模式切換機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了核心部分的低功耗。同時(shí),對(duì)外圍電路和接口電路應(yīng)用按需供電的節(jié)能策略,最大程度地提高了整機(jī)供電效率. ③移動(dòng)數(shù)據(jù)模塊可靠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)采用M590移動(dòng)數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)通信,對(duì)該模塊的應(yīng)用由程序根據(jù)其AT指令來完成。針對(duì)GPRS通信的特殊性,驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)了自動(dòng)心跳包連接和連接狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能,保障GPRS通信的穩(wěn)定性和可靠性。 ④遠(yuǎn)程監(jiān)控功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用軟件工程方法和技術(shù),合理規(guī)劃并設(shè)計(jì)了監(jiān)控協(xié)議,包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控、參數(shù)配置和系統(tǒng)管理等功能。 ⑤系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控所必需的底層功能驅(qū)動(dòng)、參數(shù)配置和存儲(chǔ)。 測(cè)試結(jié)果表明嵌入式遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)終端設(shè)備軟件達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,可靠性高、靈活性強(qiáng)、代碼效率高,是傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)技術(shù)改造的優(yōu)選方案,具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和工程實(shí)踐參考價(jià)值。
【圖文】：

通過斷點(diǎn)設(shè)置、單步執(zhí)行、變量觀察等手段，能方便有效地幫組程序開發(fā)者分析并診斷程序代碼執(zhí)行效果。MSP430 系列微控制器以高性能、廉價(jià)、耗能低等有點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制控制、消費(fèi)電子、移動(dòng)式應(yīng)用等多種領(lǐng)域。支持 MSP 微控制器的集成開發(fā)軟件一般采用 IAR Embedded Workbench，包括：高效便捷的 MSP430 驅(qū)動(dòng)庫(kù)、源程序編輯器和項(xiàng)目管理器；具有高度優(yōu)化的 C/C++編譯器、匯編編譯器和鏈接器。圖 2-3中是 IAR Embedded Workbench 集成開發(fā)環(huán)境的典型應(yīng)用及布局，該環(huán)境實(shí)現(xiàn)了源代碼編寫、編譯和調(diào)試的集中統(tǒng)一，高效開發(fā) MSP430 的嵌入式應(yīng)用程序。

57圖 4-2 串口 0 自適應(yīng)波特率測(cè)試參數(shù)配置是終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)的重要系統(tǒng)功能，完成對(duì)服務(wù)器域名、端定上報(bào)周期間隔等參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)配置可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)通過串口 1 完成。圖 4-3 是通過串口 1 實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)參數(shù)配置過程，界面分是讀取參數(shù)操作執(zhí)行的結(jié)果，下半部分以 ASCII 字符的形式顯示協(xié)幀的接收和發(fā)送情況。通過上述測(cè)試，充分表明 EEP 存儲(chǔ)器件操作、串口驅(qū)動(dòng)、串口自適
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TP368.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2636623