基于INTERNET的远程数据采集系统仪表计数器

基于INTERNET的远程数据采集系统

基于INTERNET的远程数据采集系统 2011年12月04日 来源： 摘 要：本文提出了一种利用单片机、网络控制芯片结合Internet技术实现控制系统远程监控的通用低成本解决方案。现场利用凌阳16位单片机进行实时数据采集，通过网络控制芯片上传至互联网，客户端利用B/S模式获取信息和实施监控。 关键词：数据采集 Web server TCP/IP协议 1 引言 Internet己成为现代社会重要的基础信息设施之一，是信息流通的重要渠道。如何通过Internet共享以单片机应用系统为中心的小型嵌入式设备的信息，成为当今电子界的热门话题。传统的Internet应用是以PC机为中心，随着Internet技术的飞速发展，人们期望各种嵌入式设备通过Internet联在一起，形成地球的“电子皮肤”，提供更为广泛的资源共享、信息通信和状态控制服务。据网络专家预测，将来在Internet上传输的信息中，有70%的是来自小型嵌入式系统。 远程监控是指利用计算机通过网络，实现对远程工业生产的监视和控制.工业生产过程的监控信息接入Internet , 在一定条件下就可以通过Internet 监视并控制生产系统和现场设备的运行状态和各种参数, 控制者就不必亲临现场，这样能够节省大量的人力物力。管理人员可以监视远程生产运行情况， 根据经营需要及时发出调度指令; 研究机构可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制。 本文采用单片机进行现场数据实时采集，将实时数据和控制信息通过以太网服务器进行交互，客户端使用浏览器通过Internet 访问Web 服务器(Browser/ Server , B/ S) 的模式构成远程监控系统, 是一种通用低成本的解决方案。2 系统方案 2.1 基于Internet的数据采集系统硬件平台 基于Internet的数据采集系统硬件平台如图1所示。

图1 系统硬件平台

2.2 主要构成部分介绍 (1) SPCE061A 是凌阳公司的一款16位结构的微控制器，内嵌32K FLASH，CPU时钟：0.32Mhz----49.152Mhz，系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电仅为2 µA，32位通用可编程输入/输出端口，7通道10位ADC和单通道声音模数转换器，内置在线仿真电路ICE(In-Circuit Emulator)接口。 (2)以太网控制芯片DM9000 ：和MCU 连接模式有ISA 8 bit / ISA 16 bit模式，并且支持3.3V 和5V 的I/O 控制，拥有4Mbit串行数据存储器及其接口。支持多种连接模式；电端口支持10M HALF/ 10M FULL / 100MHALF/100M FULL /AUTO(N-WAY)。(3)SPR4096 使整个系统增加了4M存储空间，大大增加了此系统的数据存储能力，可进行网络上的一些稳定数据的存储。 2.3 通信协议---UNIP协议栈 网络协议通常分层次进行开发，每一层负责不同的通信功能，标准的TCP/IP协议抽象分层如图2所示：

图2 TCP/IP的抽象分层

最底层，是专门用来传输IP包的物理层，即 NIC设备驱动程序；向上一层，是网络层，负责数据在网上的端到端传输；再向上，是我们熟悉的 TCP，UDP的传输层，一般的应用程序都是建立在传输层上的，例如Web服务、简单邮件服务；在应用层，用户可以选择HTTP，SMTP，DHTP中的任意一种作为单片机系统与Internet远程管理终端之间的通信协议，例如，用HTTP 协议可以构造Web服务器，用SMTP协议可以构造邮件服务的客户端。 unIP是运行在凌阳SPCE061a单片机上的一个精简TCP/IP协议栈。协议栈的初始版本由LwIP移植而来, 协议栈是以库的形式提供给用户, 对协议栈的使用也就是对协议栈所提供的各种API的调用.对于图1所示的硬件平台其运行的协议栈结构如下：应用层：HTTP,传输层：TCP，网络层IP，物理层Ethernet 9000 Driver。 2.4 工作流程和软件设计 RJ45是单片机系统与局域网的接口。DM9000是以太网协议处理模块，它使此系统可以直接通过RJ45连到以太网上。其数据的流向为：请求信息从局域网中来，通过RJ45送到 DM9000，处理后的数据包送入unip协议栈，由协议栈对数据包进行解析，得到原始请求信息。请求信息再经过SPCE061A的处理，产生回复信息。回复信息到以太网的过程与上面正好相反。 系统的软件流程如图3。

3 试验结果和应用 该方案将凌阳单片机系统通过DM9000与Internet相连。实现了将温度传感器采集到的温度值上传到互联网，客户端利用浏览器可以直接访问存放在单片机中的网页，观察现场温度的变化，发送控制指令，实现远程数据交换，实验结果表明该放案可行。该方案在工业控制方面，可以实现基于Internet的远程数据采集及环境自动监测，在交通运输体系中，可以开发出电子警察从而实现交通关卡无人值守，或者可以远程监视自动售货机的商品的数量。在智能小区管理方面则可以实现更多的功能，例如小区管理中心可以通过小区内联网实现网络自动抄表。在网络家电控制方面，可以用来实现家电电源控制、电视遥控和电风扇遥控等功能。 参考文献 1吕京建．嵌入式因特网技术的兴起与前景［J］．今日电子，2000．增刊：7－10． 2彭少熙．家庭网络中的嵌入式Internet方案［J］．电子技术应用，2001，(10) 3柴晓路，梁宇奇。Web Services技术、架构和应用［M］.北京：电子工业出版社 2003 4黄英 嵌入式Linux系统中的数据库连接方案 . 信息技术 2004 第5期 5罗亚非等 凌阳16位单片机应用基础 北京航空航天大学出版社(end)

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