基于ARM处理器与GPRS技术的水厂监控系统 (1)2011-05-30 13:46:07来源:互联网
目前远程监控主要有以下方式： 短距离长线监控、通过市话网、通过Internet 网络、通过自组网络(CDPD网)及通过数传电台监控。
短距离长线监控和通过自组网络自行建设通信网络， 信号质量得以保证， 但建网初期投资巨大， 运营期间维护耗费较高； 通过市话网和Internet 方式， 通信效果好， 信号量大， 运营费用相对低廉， 但接入网络受到限制， 且网络运行效果取决于网络运营商， 难以达到工业现场覆盖面； 数传电台出现较早、应用广泛， 信号传输实时性好、运行费用低， 但建网初期投资巨大、传输范围有限， 易受空间无线信号干扰。
通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Ser -vice) 是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务， 目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。
1 系统的总体结构
监控系统由现场数字量和模拟量采集及处理、GPRS 组网通信、监测中心上位机软件三部分构成。其中， 现场数据采集由系统监控终端完成， 终端同时具有分析、记录采集数据供上位机查询， 并在现场出现异常事件时主动上传报警信息的功能；GPRS 通信网络是监测中心与现场监控终端之间数据传输的桥梁， 使现场相关数据及时传送到监测中心计算机； 监测中心软件一方面通过GPRS 网络与现场监控终端进行双向通信， 另一方面为用户提供一个可视化界面。监控系统的结构如图1 所示。
系统总体结构图

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图1 系统总体结构图
由于GPRS 网络的工作方式是以IP 地址寻址为基础的， 所以上位机作为网络的服务器端， 指定固定的IP和端口号， 而终端只需要简单接入Internet ，具备公网动态分配的IP 地址即可。终端接入Internet 具备IP 之后，主动向上位机发送数据进行连接。当连接通道建立以后， 上位机和终端即可以进行双工数据传输。
上位机根据用户要求， 通过GPRS 网络向终端发送数据帧。终端接收到数据帧后， 先分析内容， 再执行相应命令。
系统的具体控制目的是在水厂监控中心与水源地之间利用GPRS 网络实现远程监控， 在水源地处每口井都用继电器模块4060 控制潜水泵的启停， 电量模块采集电压及电流等信号， 控制器MCU通过GPRS 模块与控制中心进行数据交换。控制系统分为三个单元： 控制中心(一水厂)、水源地及二水厂。
2 系统硬件设计
2.1 控制器选型
控制器MCU选用PHILIPS 公司最新推出的基于32位ARM7TDMI -S 、LQFP48 封装的LPC2103 ， 其带有32KB 嵌入的高速Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。在完全掉电模式下， 达到6 μA 的低功耗水平， 与高级51 系列单片机相比，LPC2103 具有极高的性价比优势， 尤其是价格与单片机相差无几。
多个32 位和16 位定时器、一个改良的10 位ADC、所有定时器上输出匹配的PWM 特性、以及具有多达13个边沿或电平触发的外部中断管脚的32 条高速GPIO线，使这些微控制器特别适用于工业控制和医疗系统中。
2.2 EsayJTAG-H 仿真器
EasyJTAG-H 仿真器是一款新型的仿真器， 目前， 可以支持LPC2103 微控制器和部分ARM9 芯片，支持ADS1.2集成开发环境， 支持单步、全速及断点等调试功能， 支持下载程序到片内Flash 和特定型号的片外Flash，采用ARM公司提供的标准20 引脚JTAG 仿真调试接口。这款仿真器需要H-JTAG 软件(调试代理)的支持。
H-JTAG 是一款简单易用的调试代理软件， 功能和流行的MULTI-ICE 类似。H-JTAG 包含两个工具软件：
H - JTAG SERVER 和H - FLASHER 。其中，H - JTAGSERVER 实现调试代理的功能，H-FLASHER 则实现了Flash 烧写的功能。
H-JTAG 支持ARM 公司的RDI 接口。通过RDI 接口，H -JTAG 能够支持大多数主流的ARM 调试软件。
JTAG 调试接口如图2 所示， 调试结构如图3 所示。


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图2 JTAG 调试接口


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