嵌入式通信

嵌入式通信（精选十篇）

嵌入式通信 篇1

随着科学技术的进步, 智能电网 (Smart Power Grids) 概念不断深入和推广, 高级组态软件及嵌入式系统在智能电网领域得到了广泛应用, King SCADA组态软件因其首次引入模型化概念, 在智能电网领域得到了广泛应用。Win CE嵌入式系统在智能电网领域也得到了较为广泛的应用, 本文将详细介绍Win CE嵌入式系统与King SCADA组态软件通信中用到的Modbus通信协议及其程序实现。

1 Modbus通信协议

标准的Modbus-TCP协议报文格式规定如下:2字节交互标识、2字节协议标识、2字节报文长度、1字节设备标识、1字节功能码, n字节有效数据。Modbus协议报文分Modbus RTU报文格式和Modbus ASCII模式, 数据通信采用标准串行通信协议, 两者之间不同的是, ASCII方式用“:”标识帧起始, 用“CR LF”标识帧结束, 校验采用LRC方式, 相当于将RTU帧中一个字节的内容换成了两个ASCII字符。Modbus-TCP中的设备标识, 功能码等于Modbus RTU相同, 可以认为是在Modbus RTU报文前加了一个帧头, 去掉了尾部CRC校验。Modbus协议定义了4种基本数据类型:可读写位数据、只读位数据、只读16位数据、可读写16位数据。这些数据都是一个从地址1开始的数组, 访问时需要指明从哪个地址开始访问, 访问多少个数据。Modbus协议相当复杂, 但是常用的命令主要有:01、02、03、04、05、06、15、16号命令, 这些功能号详细定义请参见Modbus协议规范。

2 Win CE下Modbus通信协议及程序编写

Modbus-TCP通信协议是一种主 (Master) 、从 (Slave) 半双工通信模式的通信协议, 通信体系中需要一个做主 (Master) 程序, 一个做从 (Slave) 程序。在本通信拓扑结构中, King SCADA充当Maser角色, 工作于TCP Server模式, 因此只需要在Win CE系统中编写一个工作于Slave角色的TCP Client程序就可以实现通信。

Win CE系统中Modbus-TCP协议编程实际上很大程度上依赖于TCP Client程序, 因此在程序实现上首先完成TCP Client模式通信程序, 然后在此基础上封装上Modbus协议即可。关于TCP Client程序流程比较简单, 这方面的资料比较多, 可以参考资料[3]中435页详细介绍Win CE下TCP客户端和服务端程序编写。为了避免不同的程序模块耦合, 实现程序模块化的设计, 在程序中定义一个专用TCP Client类CTCPCustom_CE, 该类提供了五个回调函数, 这样方便用户使用CTCPCustom_CE类。这五个回调函数是On Client Connect、On Client Read、On Client Close、On Client Error、On Server Error。这五个函数分别实现的功能是客户端连接成功事件、客户端接收数据事件、客户端断开连接事件、客户端错误处理事件、服务端错误事件。

要实现Modbus通信, 最关键的是如何接收上位机发出的命令, 然后下位机根据这些不同的指令做出相应的回应。为了便于程序实现, 在VS2005智能设备应用程序中需要创建一个基于对话框名叫CSmart State Power Grid Dlg应用程序, 为了方便起见, 以下都叫该应用程序为上层应用程序。在上层应用程序中On Client Read回调函数发送的WM_RECV_TCP_DATA消息映射到上层应用程序On Recv TCPData函数, 当上层应用程序收到消息后, 系统调用On Recv TCPData函数, On Recv TCPData函数会从On Client Read回调函数指定的缓冲区获取数据, 然后将这些数据拷贝到新的缓冲区进行解析处理。

Win CE系统中On Client Read回调函数程序代码比较简单, 当TCP客户端类CTCPCustom_CE接收到上位机King SCADA下传命令时, Win CE上层应用程序收到该消息后, 从指定位置拷贝数据, 然后进行解析。Win CE上层应用程序会根据收到的指令不同做出相应的回应。这些指令区别是通过功能码进行区分的, King SCADA中常用Modbus功能码主要有3个, 即3号、6号、16号功能码。3号功能用于轮询下位机状态或读取数据, 6号命令用于发送二进制命令数据, 如开关控制信息, 16号功能用于下传模拟参数, 如设定温度, 压力等数据。On Client Read回调函数示例代码如下:

Modbus协议解析程序相对要复杂得多, 程序复杂程度取决于解析功能码的个数, 为了简单起见, 程序用流程图表示。实际上King SCADA常用是3、6、16号功能码, 因此, 本程序流程只设计了这三个功能码处理流程, Modbus-TCP协议解析流程图参见图1, 从图1来看, 程序流程含义如下, 当On Client Read回调函数收到上位机数据时, 首先保存数据到临时缓冲区, 然后发送WM_RECV_TCP_DATA消息通知Win CE上层应用程序, Win CE上层应用程序收到该消息后, 执行On Recv TCPData函数, 初始化缓冲指针, 动态分配内存空间, 从On Client Read回调函数指定的缓冲区中拷贝数据, 开始检查是否是有效Modbus协议指令数据, 如果是合法指令数据, 获取设备地址、功能号等信息。如果是3号功能, 该功能表示上位机轮询下位机状态和数据, 下位机将状态和数据按照Modbus协议要求封包, 然后上传给King SCADA, 上传完后释放内存资源, 退出程序;如果是6号功能, 该功能表示上位机传送的是开关命令, 下位机获取开关命令信息, 解析开关命令, 开始执行开关命令操作, 最后释放内存资源, 程序退出;如果是16号功能码, 该功能码表示上位机下传模拟数据, 下位机解析数据, 然后向上位机发送应答指令, 最后释放内存资源, 退出程序;如果是非法或未定义指令, 下位机不予处理, 直接释放内存资源, 退出程序。

3 通信测试

Win CE嵌入式高压开关柜与King SCADA数据通信测试, 在实际通信测试中, 需要在King IOServer中创建一个基于Modbus Master链路, 然后创建一个基于Modbus TCP的通信设备, 设置好通信参数, 在设备诊断中添加各种变量。在King SCADA中数据词典创建若干个IO变量, 以便于这些变量与King IOServer设备诊断中变量一致, 然后把这些变量关联到对应的开关或状态显示点, 启动King Io Server就可以实现通信。通过实验测试, Win CE智能开关柜中的各种状态信息, 能正确上传到King SCADA中。

需要注意的是, 由于在Modbus协议中一般规定寄存器数据按字 (Word) 存储, 即一个寄存器占2个字节空间, 而King SCADA中规定Long型数据或Float型数据使用2个字, 即4个字节, 浮点数采用IEEE-754标准, 存储一个浮点数占用4字节存储空间, 这4个字节上传有四种组合方式, 具体可以参考King SCADA驱动帮助文档。因此, Win CE上层应用程序在发送Long型数据或Float数据时, 应注意字节顺序。如果在同一组数据变量中, 有Word型变量和Long型变量或Float变量混合时, King SCADA会将不同类型的数据分成几个数据包轮询。否则, 通信可能会带来意想不到的问题。

4 结论

由于Modbus协议是一种基于主 (Master) 、从 (Slave) 模式半双工通信方式的协议, 因此该协议仅仅适用于数据传输量不大、实时性要求不高的工业控制设备中。实验证明Win CE嵌入式高压开关柜与King SCADA通信采用Modbus通信协议数据传输非常稳定可靠, 完全满足高压开关柜的各种状态及控制命令传输, 但是对于非周期性数据及实时性极强的数据, 如断路器合闸线圈电流、断路器合闸行程参数、断路器分闸线圈电流、断路器分闸行程参数、储能电机电流等突发性极强的数据, 仅仅通过Modbus通信协议传输这些数据是非常困难的, 要解决这些问题, 必须在这个基础上做一些技术改进。由于King SCADA支持ODBC和OLEDB方式快速访问数据库, 用户可以将这些具有突发性的数据先写入数据库中, 然后King SCADA通过ODBC或OLEDB方式访问数据库实现数据传输, 通过这种方法能很好地解决这个问题。

摘要：本文详细介绍了WinCE嵌入式智能高压开关柜与KingSCADA组态软件Modbus通信协议程序实现。为了便于读者更好理解Modbus通信协议, 文中简要介绍了Modbus通信协议。WinCE与KingSCADA之间Modbus通信实验过程中遇到的不少问题, 本文针对这些问题做了较为详细的阐述, 并提出了自己的解决方案, 这为需要做这方面应用研究工作提供了宝贵的经验。

关键词：KingSCADA,Modbus,IED,WinCE

参考文献

[1]王德文, 阎春雨, 毕建刚, 袁帅.变电站状态监测通信网关中Modbus与IEC61850的映射方法[J].电力系统自动化, 2012 (19) .

[2]尚秋峰, 陈于扬, 姚国珍, 李灏.基于Wince嵌入式内核的新型电力参数实时测量系统[J].电力系统保护与控制, 2010, 38 (22) .

通信类嵌入式实验教学构思论文 篇2

嵌入式系统是计算机技术、通信技术、微电子技术等先进技术和具体应用对象相结合的更新换代产品。嵌入式系统面向具体的应用领域，随着产品智能化、小型化的普遍需求，嵌入式系统已经渗透至各个行业，具有广阔的市场前景[1]。近年来，各高校信息自动化计算机类专业逐渐将嵌入式系统纳入重要专业课程范围，尤其在嵌入式实践教学体系方面进行了深入的探讨[2-4]。考虑到通信类学生的培养与实际就业情况的需求，在嵌入式教学中，除了使学生掌握基本的通信技术原理和嵌入式软件设计的一般方法和流程外，还应注重培养学生的实际应用开发能力。因此，嵌入式教学应该倾向于实践而不是仅仅局限于只是传授理论知识。本文针对本专业嵌入式实验教学中普遍存在的专业针对性弱、设备缺乏、课程系统性和层次性的不足等问题，利用研究所自主研发的嵌入式实验教学平台，设计了具体的实验教学方案。

1嵌入式实验教学中存在的问题

嵌入式系统课程的实践性非常强，为了加强学生对嵌入式系统理论知识的认知，提高学生解决实际问题的能力和创新能力，实验教学在嵌入式课程教学中有着至关重要的作用。到目前为止，在嵌入式实验实际教学中发现了以下问题。缺乏针对性强的实验平台。嵌入式课程教学和人才培养具有高度的实践性，通常情况下，教学所用的实验平台(实验箱)是委托科教仪器公司开发的。由于教学投入不足，经常出现设备板子烧毁，讲义资料不全，实验箱不完善导致能开设的实验不多，由于部分源代码不开源等现象，所以相关实验基本上都是演示性的实验，或者与其他学科共同使用一套实验设备，没有本学科专业特色，很难实现视频采集、音视频压缩、网络传输等功能。这些因素皆不利于通信专业学生实践能力的培养。其次，缺乏灵活的实验设计及讲义。在嵌入式系统应用领域，嵌入式系统中的软件开发困难，既要考虑不同平台的差异，又要具备一定的稳定及易行性条件。以往这些类型的软件开发都是由硬件厂商包办，且提供的嵌入式系统软件解决方案五花八门。而实验设计应侧重于主流操作系统下软件的实践和创新。此外，大多数学生照着详细的实验指导书按部就班，缺乏自主创新的意识，甚至不深入思考实验现象背后的理论知识。这显然与培养学生创新性思维和能力的目的背道而驰。而实验课时少也是实践教学中亟待解决的一个问题。嵌入式系统课程对学生的专业知识要求较高，学生先要学习单片机原理及应用、C/C++程序设计、DSP原理及应用等嵌入式相关课程，等到具备了一定的实验操作和编程能力之后，在大三下半学期或大四上半学期开设嵌入式系统课程。理论性教学和实验教学交叉进行，再加上总课时的限制，使得学生自主实验时间大大减少。虽然已从原有实验课时占较少课时的状态，调整到实验课时占总课时一半的状态，课内实验还是远不能满足对学生的培养需求。

2实验教学配套设施

本研究所自主开发的嵌入式系统实验平台是一套功能完善的实验箱，选用ARM处理器+Linux操作系统的主流配置。实验箱上提供有教学系统采用的各种测试点(包括图像视频采集输入、I/O输出等)，方便教学中使用示波器等测试仪器;多路数字信号源(包括四路视频输入功能);ARM开发系统功能等众多功能。此套基于双核处理器架构(双核处理器架构，是指采用一个ARM核及一个SoC图像处理核的架构芯片)的四路DVR教学实验箱，可以实现视频采集，H.264压缩，音频压缩，网络传输以及嵌入式Linux操作系统等功能，主要为高等院校通信工程类专业、电子信息类专业等高年级学生的通信专业课程设计、通信专业大型实验、毕业设计、电子设计竞赛以及研究生的数字通信实验而设计，也可供相关专业的本专科毕业班学生使用以及自学使用。此外，还配有教学资料光盘，以及分层次、系统的实验指导书。实验系统构架如图1所示。由于嵌入式系统涉及的知识广、综合性强和应用性强，且软硬件技术不断革新，这就需要授课老师具有一定的项目开发经验。而本套实验箱正是由授课老师参与研发，对于一些新进的通信类教师也开放学习与研究。在对嵌入式实验平台有个系统的认识之后，遇到突发问题也可以及时解决，这大大降低了教师的授课难度，提高了实验课效率。

3实验教学设计

结合理论教学，嵌入式系统实验的重点放在软件的开发上。充分考虑到嵌入式软件系统的结构、开发内容和方式的特殊性，从而设置多种配置方案、多层次实验项目的实验教学内容。学生边学习理论知识，边进行实验操作，设置一些基础型和模块化的实验使其对原理有更透彻的认知。当学生理论知识积累到一定的程度，可通过设置综合型的实验使学生进行系统学习与提高。此外，为了达到学生自主创新能力提高的目的，创新型实验的设置也必不可少。减少基础型实验，同时增大综合型和创新型实验的比例，并加入可选项，学生可根据自己的能力兴趣，自主制定实验内容。另外，为了适应本专业学生的培养，除了需要掌握嵌入式系统基本的方式方法之外，还在综合型实验中设置了较多通信类实验课程。这样，学生在实验过程中，由浅到深、由基础到综合地进行实践操作，符合渐进性的教学规律。为了解决课时少的问题，设置了一部分课外可操作的实验，使一部分有兴趣而不满足于课内学习设计的学生有更广阔的学习时间与空间。

3.1基础型实验基础型实验多为验证型实验，其目的是为了让学生掌握基本的理论知识以及嵌入式软件的一般开发流程，熟悉开发工具与开发环境，为之后的综合型实验和自主创新型实验做好准备。这部分实验指导书较详细，学生能够扎实地掌握嵌入式系统的基本软件开发知识。基于本实验系统设计的基础实验主要如下。ADS环境下的汇编指令实验。本实验介绍了ADS环境下用汇编语言进行编程和调试的一般流程，以及使用汇编语言实现对GM8180开发板进行初始化的方法。目的是为了让学生熟悉和掌握ADS开发环境。建立Linux虚拟机及熟悉常用命令实验。通过本实验，学生需要掌握如何在Windows系统下面搭建Linux服务器，并学会基本的`Linux命令和操作。Linux交叉编译平台实验。通过在Linux下建立交叉编译平台和使用交叉编译平台编译源代码的方法，使学生熟悉和理解交叉编译的原理和概念，学会建立Linux交叉编译平台。程序下载烧写实验。本实验介绍了配置和编译BootLoader(ARMBOOT)和Linux内核的方法，从而学生可以掌握下载编译好的BootLoader(ARMBOOT)和Linux内核的方法以及建立NFS文件系统的方法。Mount挂载(nfs/usb/sd)实验。通过本实验，学生能掌握配置linux下nfs服务的方法和mount挂载usb/sd的方法。

3.2综合型实验综合性实验旨在培养学生的综合设计能力。根据之前的理论教学与基础性实验的练习，综合所学知识，具备基本的软件开发能力。这部分教学实践实行“教师逐步放手，学生动手去做”的原则，故实验指导书编写得简明扼要。为了达到综合培养的目的，既要包括多方面的知识与设计要求，又要有空间让学生自己发挥。ADS下混合编程。本实验让学生熟悉和掌握在ADS环境下C语言和汇编语言的混合编程和调试，巩固使用AXD和Mulit-ICE调试的方法。C语言程序设计与串口通信实验。通过本实验，学生可以掌握在ADS环境下的操作和JTAG的下载和调试，掌握使用C语言对GPIO端口控制。GPIO驱动实验、I2C驱动实验。在理解Linux驱动程序的结构、原理和I2C协议的原理，掌握Linux驱动程序的编程的基础上，学生能够掌握Linux动态加载驱动程序模块的方法。图像合成实验。本实验要求学生具有图像合成的知识，熟练进行实验设备的连接和调试、寄存器的设置，能够修改配置文件，深入理解图像合成的原理。MMC/SD驱动实验。在学生掌握了MMC/SD卡接口的基本原理、MMC/SD驱动的结构以及SD卡的挂载的方法和测试方法后，能够配置、编译Linux内核，在实验箱上烧写Linux内核，建立NFS文件系统，并运行测试程序进行SD卡的读写。视频网络传输实验。学生在了解了视频网络传输协议工作过程及原理之后，学会在IP网络中实现视频传输的方法。Web服务器实验、单Server多Client实验。在本实验之前，学生已经熟悉了Web服务器原理及工作过程，通过路由器将实验箱和PC机连接，编写简单的服务器代码，在PC机上运行IE浏览器，能够查看网页服务器是否运行;以及熟练开启Linux，能向多个客户端发送视频数据。远程控制视频实验。本实验要求学生理解远程控制的原理，通过本实验掌握在Windows下TCP客户端建立及通信的过程，及Linux下TCP服务器建立及通信的过程。

3.3创新型实验在嵌入式系统的应用领域里，嵌入式软件已经逐渐成为嵌入式产品设计创新和增值的关键因素，所以实验教学应侧重于软件实践和创新。理论和实践要相结合，而学生的创新能力要着重培养。针对本实验系统的可开放性，设计了一些具有创新型的实验，比如修改内核的内部代码，从而能使学生深入理解实时操作系统的一些机制，加深对理论知识的理解与巩固。再加上指导教师对实验系统原理的熟知，即使学生在操作的过程中导致实验系统瘫痪也能及时得以解决，让学生放心大胆进行实践设计。在实验课堂上，学生难免会依赖于实验设备以及教师的指导而缺乏自主思考的动力，再加上实验室开放场地和时间的限制，要在有限的时间和空间里完成自主创新设计有些困难。课程选用ARM处理器+Linux操作系统的主流配置，学生可以在课外利用PC机上的Linux进行代码编写，可行之后再利用实验箱进行验证。这样，一方面可以减少场地和时间的限制，加强学生对所学知识渗透性的认知，另一方面提高了学生自主学习能力，培养其创新能力。基于此，在课程设置上，加进了学生自主安排时间。

3.4课外实践鼓励学生参加院校级“建龙基金”、“运河杯”等课外科技立项活动。活动基金提供实验平台，而通信类学生可以根据自己的兴趣与长处设立通信网络与设备等的项目计划，申请资金设备并在导师的同意后获得实验室开放资源。此外，通过组织学生参加省级、国家级电子设计大赛及其他各种嵌入式应用型竞赛，让感兴趣、学有余力的学生得到更好的实践与创新能力锻炼的机会。

4结语

嵌入式通信 篇3

【关键词】嵌入式系统；无线通信；存储芯片

1.嵌入式系统的相关问题

1.1嵌入式系统的定义

对于嵌入式系统最普遍认同的定义是：将应用作为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、成本、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的操作系统实用性强、体积小、功能强、可定制、管理系统软件。近年来，嵌入式系统完成了从单一的非实时控制系统向多元的实时控制系统的转化，加之性能的不断完善，使它的运用范围更加广阔，例如，网络设备、信息电器、移动计算机设备、工控、医疗仪器等等。随着高新技术的不断发展和网络的普及，嵌入式系统必将朝着系统化和网络化的方向进一步发展。

1.2嵌入式系统设计所面临的挑战

通常情况下，简单的嵌入式系统并不需要用到嵌入式操作系统，例如单片控制等等。但是由于嵌入式系统复杂性的不断增加，操作系统必然会越来越重要，所以就需要对复杂的嵌入式软件系统实行更合理的控制。而对嵌入式实时操作系统有四个方面的要求，分别是实时性、系统可剪裁、轻量型网络支持、功能可扩展。嵌入式系统工业是专用计算机工业，将一切变得更为简单、方便、适用就是其需要达到的目的。本文主要研究的是嵌入式系统在无线通信技术中的应用。

2.本文研究目的

以目前的应用环境来看，有效利用无线通信技术来实现数据的无缝传输具有十分重要的意义，因为利用现有网络来实现大容量的数据通信环境的市场空间较大，需求量还很大，不仅在城市的无线通讯中应用广泛，尤其是在车载系统的无线通讯中嵌入式系统的运用已经得到人们的共识。虽然运用比较广泛，但在实际的操作中，还存在着数据大、传播速度慢、传播过程不稳定等问题，导致现有通讯方式的数据传输还存在着一定的阻碍。

随着高新技术的迅猛发展，交通越来越便捷，城市环境也日益复杂，城市中有的地方信号虽强，但是还存在干扰十分严重的问题。为了让车载系统中的无障碍数据通讯得到进一步的完善，本文对此提出了一种嵌入式无线数据通信系统的设计方案。

3.系统设计方案

因为嵌入式系统具有内核小、系统精简、专用性强的特点，所以通常需要专门的开发工具和运行环境。系统总体可以分为三个部分，分别是车载系统、嵌入式部分、后台部分。车载系统主要起到接收车内信息的作用，一般是通过发送天线的方式放出。嵌入式部分主要包括ARM芯片、接收天线、GPRS/CDMA模块、FLASH存储芯片。这个部分是系统实现的核心部分，比较关键，加之车载系统的环境相对复杂，所以车载信息是以地面设备的方式发送出来。后台部分则是包括后台服务器和Internet接入模块两个方面。

实施过程：将车载系统部分置于车上，道路和城市的关键节点处则需要置入嵌入式系统的硬件，这样一来就可以通过稳压电路而让整个网路的关键节点都能获取信息。后台部分需要置入在城市的监控中心，方便获取整个路网信息，通过充分利用Internet和GPRS网络的功能，让3G和4G实现无缝升级。

4.系统硬件与软件部分设计

4.1系统硬件

ARM芯片中ARM7内核、ARM9内核等为主流，其中由于ARM7内核拥有价格低廉、性价比高的优势而长期占据着垄断的地位。Flash存储芯片则具有低功耗、高密度、非易失性、可重复编程等方面的缺点，NOR Flash尺寸是NAND Flash尺寸的八倍，相对而言NAND Flash更适合于大容量数据存储的嵌入式系统。

根据上面所考虑的因素，本设计最终选用的是嵌入式系统是ARM7架构、LPC2220FBD芯片和16MNAND Flash存储器芯片K9F2808U0C存储介质为核心的架构。

GSM设备采用内置SIM300的工业级GPRS Modem。该产品内置有TCP/IP协议，对用户来说IP数据包的传输是透明的，对接口的设计进行了简化。而通信接口采用的是标准化的RS232接口，可以通过运用AT命令的方式来发起语音呼叫或是发送短信等功能。

4.2系统软件

可以说要保证嵌入式系统功能的实现，最关键的一点在于系统软件的实现。关于降低系统功耗这一点，嵌入式系统可以通过采用自动进入睡眠状态的方式来实现。而针对传输速度上的瓶颈问题，系统则是采用了分类法的方式进行解决。让所有的信息根据序号分配，通过实时、固定信息、可滞后信息的三种标准来讲信息划分为三个等级，其中值得注意的是传感、GPS的实时数据等相关的发送等级必须置于最高的位置，而图像和GIS等相关信息则在发送等级中置于较低的位置，接着在位置信息和车辆信息都完成传输工作后，最后再发送一些相对来说并不十分需要的信息。

取指令、译码、执行是ARM7的指令执行为的三个阶段。通常正常操作情况下，在执行一条指令的时候，后续的一个指令进行译码，而第三条指令则从存储器重选取指令。

流程分别是总初始化、端口的连接中断子程序、图片数据写入RAM、RAM写入FLASH、发送准备是让232收到connect_OK、232发送数据、清空FLASH。当这一系列的在读流程完成以后，LPC2220将K9F2808C中的数据分别送入SIM模块的RS232串口，这样就能实现数据的发送。

5.总结与展望

本文提出了是一种嵌入式的无线数据通信系统的设计方案，该方案具有数据稳定、传输量大等方面的优势，对实现车载系统的无线数据通讯起到了可实施性的作用。而设计中采用了两个串口的通讯方式，一个串口与GPRS模块进行通讯，另一个则是与无线接收模塊进行通讯，之后再将数据存于NAND FLASH中。因为采用这种方式使得其拥有数据存储时间长的优势，而且在实际的使用过程中数据的传输速度也得到了验证，这种数据通信方案还可以适用于城市道路系统的信息采集与传输等方面。

嵌入式系统的应用可以从军用和民用两方面来看，就军用嵌入式系统而言，其在实时性、小型化与规模化上发展到了一个崭新的阶段；而就民用方面来说，嵌入式系统的运用相当广泛，几乎遍布与现代生活的每一个方面，而嵌入式系统的产品主要集中在通信产品、信息家电、工业控制器、掌上电脑等领域。在不久的将来基于嵌入式的无线通信技术的市场也会变得越来越广阔。

【参考文献】

[1]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].清华人学出版社，2003.

[2]靳攀，张臻，吕斌斌.基于GPRS和嵌入式Linux的无线数据通信系统设计[M].子技术，2007，34（11）：3-105.

嵌入式蓝牙语音通信设备的设计 篇4

随着信息化进程地不断深化, 使得未来信息家电将主要向着家庭网络以及Internet的方向而发展呢, 以无线连接实现了双向传输, 属于一种具有一定智能的3C (Communication, Computer&Consumer) 相融合的信息化产品, 而蓝牙技术就是符合信息家电发展的优选技术, 具有一定的优势性。关于蓝牙技术的基本指标以及系统的参数可以用下表1所示:

2 嵌入式蓝牙语音设备的信息化管理

基于蓝牙的设备管理信息系统, 采用蓝牙技术实现对设备管理信息的实时监控和更新, 系统的结构如图1所示。系统的总体设计思想是为每台设备配备管理信息卡, 该卡具有通用性。设备管理员使用数据访问终端, 基于蓝牙无线技术, 控制设备管理信息卡, 实现与信息卡的信息交换。数据访问终端通过局域网与本地服务器相连, 对设备管理信息进行分析。本地服务器对管理信息卡的内容加以分析和备份。蓝牙设备管理信息系统设计的核心是设备管理信息卡和数据访问终端, 其他部分已有成熟的技术手段来实现。

3 嵌入式蓝牙语音设备的设计

3.1 嵌入式蓝牙语音通信设备的硬件设计

在对嵌入式蓝牙语音通信设备的硬件进行设计时, 首先要对蓝牙芯片的硬件参数进行科学地设置, 主要使用的工具为PSTool工具, 对蓝牙芯片的Persistent Store进行了设置, 如下表2所示:

将硬件参数设置好之后, 还应该对蓝牙模块和MSM7731-02的连接进行设计。主要包括如下两点:

(1) 关于P C M口地连接主要包括如下几种, 即PCM-CLK、PCM-OUT、PCM-IN以及PCM-SYNC, 首先将上述几种PCM端口进行设置好后, 然后将蓝牙模块与MSM7731-02进行连接;

(2) 与MSM7731-02的MCU端口进行连接:

将蓝牙模块的P I O[8]~P I O[11]设置成S P I口和M S M7731—02的S P I口连接。对MSM7731-02采用MCU设置方式。运用PIO[8]~PIO[11]作为SPI端口的时候, 在程序中需要加入:

3.2 蓝牙免提系统和语音通信网关的软件实现

建立点对点之间的通信, 要有一个主设备方和从设各方。由主设备方发起通信请求, 从设备响应通信请求, 通信流程包括:

3.2.1 初始化 (Initialization)

蓝牙初始化设备主要流程如下图2所示:

2.2.2查询 (Inquiry)

(1) CM—INQUIRY_REQ/CFM:应用程序需要规定查询的时问 (Timeout) 及所需要的特定响应的最大数量。连接管理器在指定的查询时间内完成多个查询。当最大响应数已经达到时, 终止查询返回查询结果。

(2) CM_INQUIRY_RESULT_IND:CM在定义的Timeout内执行若干次查询特定设备 (COD) 的任务, 并将查询结果以CM-INQUIRY-RESULT0IND进行返回。

摘要：近年来在通信领域兴起的蓝牙技术, 得到了各大领域及行业的广泛应用, 而且受到了普遍地关注。例如在石油石化企业, 可以运用嵌入式蓝牙语音通信设备, 对企业生产运营提供有效的帮助。

嵌入式通信 篇5

作者姓名：逍遥剑客 单位：中移建设有限公司**分公司工程部 作者简介：逍遥剑客（1967-）男（汉族）吉林**，现职务项目经理，助理工程师，铁道通信专业，大专文化、中共党员。1988年入职与**电务段,2004年至今就职于****分公司（建设）工程部，主要从事通信工程和内业管理工作。

联系电话：****-*******

摘要：建立嵌入式廉洁风险防控体系，是对基层管理部门权利互相监督和预防腐败的重要手段。从源头抓起，建立风险点场景准确掌控廉洁风险点，在所涉及到的岗位、制度上全流程嵌入。有意识的地通过集中排查、自查整改、讨论交流、反向对比，形成明确的职责，提前做好制定有效的防控措施和事中防范监督制度。实践证明，深入推进嵌入式廉洁风险防控机制是全面落实从严治党的要求，实现管控关口前移的重要抓手和途径，增强了廉洁风险防控能力。结合**分公司近年来的探索与实践，从重点部门、重点环节入手,排查廉政风险,健全内控机制,构筑制度防线。未雨绸缪、防微杜渐结，旨在对通信工程的项目管理、队伍建设组织、后评估等工作进行嵌入式管理,形成以积极防范为核心、强化管理为手段的科学防控机制。

关键词：通信行业: 廉洁从业: 廉洁风险: 防控机制

嵌入式廉洁风险防控体系的建立，是中移建设管理的重要途径，与中移建设管理特点、业务特点相结合。将防范廉洁风险的管控措施嵌入到业务流程中，是对原有制度优化和整合，建立嵌入式防控机制的过程，也是在业务流程上力求做到廉洁风险事故没有条件、没有机会发生，切实维护到制度的权威。

近两年来，中移建设**分公司工程部根据总部和省公司相关要求，扎实部署、认真开展，从每个岗位、每个节点入手，与个人签订计划建设领域嵌入式廉洁风险防责任清单。推进廉洁风险防控体系的建设，在省公司、分公司党委、纪委的指导监督下，不断思考总结，不断探索完善，初步形成了几个方面的经验。

一、排查风险防控重点

1、对照《廉洁风险防控责任清单》梳理每个岗位的交叉点，找出各岗位的风险区段，把主管领导和部门中层及以上管理人员，作为查找风险的重点。

2、圈定风险点的范围，把具有管理权、审核权、考核权等重要业务岗位人员，以及劳务分包、综合、财务、物资采购等岗位上的人员作为查找风险的重点。

3、结合廉洁风险防控特点，进行流程穿越式查找，把工作人员在工程立项、物资采购、劳务分包等活动中进行监管的关键环节作为查找风险的重点，避免遗漏情况。

二、廉洁风险点的查找

1、通过自查、同志间相互提醒，部门主管领导严格审核，纪委、党小组部门的监管。

2、通过信访举报，财务审计、岗位责任制落实、民主评测、综合考察等。

3、围绕“三重一大”事项对比查找个人思想道德，岗位责任的风险，充分采用民主集体决议权。

三、找准防控镶嵌节点：

1、劳务分包采购：通过“三重一大”，以施工项目“摘牌制”和施工队伍考核方式等任务分配办法，按中标额度，并加强统计分析。明确关键环节审批责任，记录各环节完成情况，杜绝无正当理由随意增减中标额，违背分包比例原则，造成公司利润减少或亏损的，根据《中国移动通信集团公司员工违纪违规处分条例（试行）》规定问责，批评整改，做好风险预警。做到“掐紧瓶颈”、事前防范确保结果的落实。

2、劳务分包费预算：必须通过“三重一大”会议决策后，由项目经理、主管工程师提报《**施工项目劳务分包费用预算调整审批表》，并附“三重一大”会议纪要，经公司主管领导审批通过后方可执行，存在廉洁问题，根据《中国移动通信集团公司员工违纪违规处分条例（试行）》规定问责，批评整改，做好廉洁风险预警。

3、工程施工进度：与分包单位签订《施工承诺书》建立项目整体进度控制机制，明确项目管理全流程各环节的职责分工、输出成果、时限要求。在项目施工管理过程中，由于劳务分包单位原因造成工程施工进度滞后，影响项目进度和预期效益，并存在廉洁风险。对于延期情况，下发整改通知书及时进行提醒，对造成公司经济损失的应及时追究经济责任。根据《中国移动通信集团公司员工违纪违规处分条例（试行）》规定问责，批评整改，做好风险预警。

4、劳务分包费支付：根据相关规定，随时核查各施工单位单项工程安全生产费的使用情况，不能提供依据的不予支付。在初验款付款环节，有可能受其他因素影响，在项目未具备合同付款条件时提前启动付款，严控提前启动付款的情况。造成公司经济损失和存在廉洁风险。违背分包费比例支付原则的，造成公司利润减少或亏损的，根据《中国移动通信集团公司员工违纪违规处分条例（试行）》规定问责，批评整改，做好风险预警。

5、工程质量管理：在项目施工过程中，由于劳务分包方原因，工程出现偷工减料情况，造成严重质量隐患，使公司利益受到影响。项目经理部、质检员、劳务分包单位对其承担的工程质量管理不力责任，根据《中国移动通信集团公司员工违纪违规处分条例（试行）》规定问责，根据情节严重性批评整改和终止分包工程，加强分包单位后评估工作，做好风险预警。

6、工程竣工验收：在验收过程中，对履行工作职责不力，未达到质量标准的单位有倾向性的给予包庇维护，不能很好的落实质量管控，不能更好的督促省分公司提高质量，损害公司利益。根据《中国移动通信集团公司经理人员问责实施办法（试行）》，采取问责，责令书面、停职检查、引咎辞职、责令辞职、免职，调整岗位、解聘、取消荣誉称号等组织处理及党政纪处分问责的方式。

7、还应运用约谈、任前谈话、诫勉谈话、通报批评、书面检讨、口头批评等手段，做好风险预警。严格执行质量监督管理相关管理办法及细则，有关领导人员要加强监督，将监督检查责任分解落实到各层级领导和具体工作岗位，确保责任明确。

四、加强制度建设：

1、对缺失或不完善的制度规定进行补充完善，保证各项工作开展的制度健全。同时，将各项工作、各个重要环节及其所要求的的规范制度以列表的形式一一对应，确保将各项工作及重要环节的行为都有相对应的制度规范作为开展工作的行为依据，并能使岗位人员能够直观地了解应该按照什么要求和规范去做某一项工作。

2、坚持民主集中决策，权利的过分集中是产生腐败的总病根。工程部涉及的风险领域，集中了分包资源。如果使用这些资源的决策权，集中在某一个人手里，那么极有可能产生腐败。而坚持“三重一大”决策制度，将集中在某一个人手里的权利，放在民主、公开、透明的集体讨论决策的机制下，是杜绝产生腐败的有效手段。

3、坚持数据说话，正确的决策依赖于可靠的防控信息，准确的数据是正确决策的依据。工程部是分包工程决策部门之一，所涉及风险防控领域面之广、人员复杂。不能以个人客观主义断定决策，决策前要进行分析、跟踪调查，决策后要进行或评估，已数据指导决策行为。

五、强化风险机制：

1、模拟式查找，根据风险点和防控嵌入节点的描述，形成全流程印象。关键岗位人员是否触及防控机制，通过评估确定结果，确定最终嵌入环节，2、空有优越的机制，不执行或执行不力，达不到预期的目的，潜在着廉洁风险。只有强化制度执行力，对照《廉洁风险防控责任清单》认真学习监督交流，才能发挥它的防控能力，形成一道有力的防线。

3、加强风险领域岗位人员的廉洁教育，提高岗位人员自律意识。发挥岗位人员的自觉性、防范性，主动杜绝风险行为的操作。

4、细化落实制度，通过规范执行流程，定期开展自查等方式，是每名岗位人员自觉或不自觉地执行制度要求。与时俱进不断地优化、提升，才能发挥它的防控能力。

5、定期召开分析会，共同探讨掌握风险点，在风险点发生前及时启动防控机制，避免嵌 入环节和时机不对，未能起到防控作用。

六、执行监督落实：

1、完善廉洁制度，实行权力监督制度化，逐步建立人事、物资、分包、付款等管理流程配套的监督制度。建立科学管理有效管控的机制，形成纪委监察制度。将预防腐败的管关口前移，最大的降低腐败风险。

2、收集信息，通过各种有效途径,分析部门和岗位人员风险方面存在的问题。及时进行提醒谈话、责令整改、帮助和督促及时纠正工作中的失误和偏差，并制定整改方案，堵住工作漏洞，避免发生违纪现象。

3、岗位人员定期进行述廉报告，主要制度执行情况、廉洁自律情况、“三重一大”执行情况。

4、做好重大事项的报告，包括个人收入、配偶工作、子女留学及婚丧嫁娶，直系亲属有没有直接参与分包工程和工程转包情况，是否贯彻落实党的路线方针、政策和遵守“三重一大”。

5、把好“制约关”以孔控为手段，利用述廉、重大事项报告、集体决策、签订责任书、公开承诺等，建立廉洁风险防控机制。打造监督制约防线，形成对腐败风险的有效监控措施。

基于3G通信的嵌入式图像传输系统 篇6

随着嵌入式技术的飞速发展以及消费电子需求的逐年增长, 嵌入式处理器的应用越来越广泛。同时, 人们的需求已从简单的文字消息传输、浏览网页等转向对带宽要求更高的网络应用, 如:文件传输、图像传输等, 而GPRS低速率的网络传输已经不能胜任大数据量的高速传输应用。当前, 3G通信技术以其传输速率高、通信质量高、信号覆盖范围广等优势, 更适合于大数据量的传输应用。互联网和无线通信网络已成为人们获取信息和人际沟通不可或缺的基础设施[1]。本文提出一种基于3G通信的嵌入式图像传输系统设计, 适合多种特殊监控场合, 如高速公路图像监控、野外深林火灾监控、关键位置监控等, 能基本满足实时监控的要求。

1 系统整体硬件结构

本系统采用的是C/S服务模式, 其整体结构如图1所示:服务器运行在PC电脑上, 电脑可以使用有线接入互联网或无线WIFI接入互联网, 而且需要有对外开放的端口, 以供对外的服务器使用;嵌入式图像采集终端使用以ARM11为核心的嵌入式处理器S3C6410, 图像采集设备使用OV公司的OV9650摄像头, 而3G通信模块则采用华为公司的EM770W M2M模块, 其中, EM770W M2M模块的接口包括一个USB接口和一个串口接口, 虽然使用串口开发可以大大降低设计难度, 但由于串口的通信速率比较低, 不适用于大数据量的图像实时传输, 故本系统使用USB接口与3G通信模块通信[2,3]。华为EM770W模块的USB使用USB2.0接口, 数据传输速度满足图像传输需求;图像显示终端的运行平台可自由地选择, 或运行在PC电脑上, 或运行在嵌入式终端上, 图像显示终端可通过有线、无线WIFI或也使用3G模块接入互联网。

2 系统整体软件结构

2.1 系统软件整体流程

本系统整体的软件流程如图2所示。

系统基于TCP/IP协议, TCP/IP协议的重要特点[4]是:开放的协议标准、免费且不受任何计算机硬件或操作系统的限制;不受限于特定的网络硬件;通用的寻址方式, 使每一个TCP/IP设备都能通过独一无二的地址, 找到整个网络中的其他设备;各种标准化的高层协议, 可以广泛而持续地提供多种用户服务。

服务器端, 首先初始化socket, 建立一个TCP服务器, 然后进入等待图像采集端和图像显示端连接。每当服务器接收到一个连接, 则为该连接建立一个新的线程, 并建立一个线程共享的缓冲区, 用于缓存图像采集端发送过来的数据。

图像采集端, 由于图像采集端使用的3G网络联网, 需要先进行PPP拨号以获取3G的IP信息, 包括自身的IP地址、网关地址以及DNS服务器地址等信息, 然后将PPP拨号进入后台运行状态, 处理网络数据的交互, 关于3G的PPP拨号问题将在下文提到。接着, 图像采集端初始化socket建立TCP连接并登录到服务器, 通过OV9650摄像头采集图像。而OV9650采集到的是RGB的原始图像数据, 数据量比较大, 为了减少发送的数据量, 本系统调用IJG库对原图像数据进行JPEG压缩。最后, 将压缩后的JPEG图像数据发送至服务器端, 待收到对方的应答后, 再次重复图像采集步骤。

图像显示端:先初始化socket建立TCP连接, 并登录到服务器, 然后进入等待接收图像数据状态。每当接收完完整的一帧图像数据后, 调用IJG JPEG库对JPEG图像进行解压操作, 还原出原始的RGB图像数据, 然后再将图像信息显示在屏幕上, 并向对方发出应打响应, 再次进入等待接受图像数据状态。

2.2 3G模块的PPP拨号上网

2.2.1 为内核添加驱动支持

为了实现ARM11通过3G[5,6]模块接入互联网, 首先要安装对应的EM770W3G模块的USB驱动。本系统的Linux内核版本为Linux2.6.36, 此版本内核已经支持“USB driver for GSM and CDMA modems”, 故此不需要修改内核源代码, 只需要修改一下内核的配置即可。另外, 除了为Linux内核添加3G模块的驱动外, 还需要配置对PPP协议的支持:

(1) 清除之前的编译信息:make disclean

(2) 进入内核编译配置界面:make menuconfig

(3) 添加对EM770W的支持:在“Device Driver”→“USB support”→“USB Serial Converter support”→“USB Generic Serial Driver”中勾选“USB driver for GSM and CDMA modems”, 这样Linux内核就添加了EM770W的USB驱动程序。

(4) 添加对PPP协议的支持:在“Device Drivers”→“Network device support”→“PPP (point-topoint protocol) support”中勾选所有选项, 至此Linux内核便支持PPP协议。

(5) 编译内核:make z Image, 然后将内核映像文件下载到ARM11开发板上。

Linux启动完后, 把EM770W模块接上, 此时终端将会出现如图3所示调试信息, EM770W模块在Linux设备中映射为三个虚拟串口, tty USB0、ttyUSB1、tty USB2, 其中tty USB0就是人们拨号时候用到的串口。

2.2.2 添加PPP拨号脚本

本文需要三个脚本文件, 分别是用于建立协议、生成网络接口的pppd的脚本文件wcdma和实际与EM770W模块交互AT指令的chat脚本文件wcdma-connect-chat。其中wcdma脚本中, 比较关键的参数是指定串口号, 即/dev/tty USB0;波特率, 选择921600;用户名:wcdma模块的用户名为3gnet。而wcdma-connect-chat脚本文件中关键脚本如下:

完成后脚本文件的编写后, 通过pppd call wcdma即可进行拨号, 在终端会打印拨号连接的信息, 包括IP和DNS地址, 也可以在连接成功后通过ifconfig ppp0命令检查当前是否已经配置好网络参数。

2.3 IJG JPEG图像压缩库

图像采集终端从OV9650摄像头中获取的图像数据为RGB原始图像数据, 如果直接将原始图像数据发出去, 不但浪费宝贵的带宽资源, 而且将不能满足实时传输图像的需求, 因此必须要对原始的RGB图像数据进行压缩。本系统的图像采集终端采用IJG库对原始的RGB图像数据进行JPEG压缩, 如图3所示。程序首先初始化压缩变量, 包括压缩结构体、原始图像数据缓冲区指针等, 绑定压缩错误信息结构体, 设定原始图像参数, 包括原始图像的色彩空间RGB、图像的宽度、高度和每一像素所包含的字节数, 设定压缩输出图像文件名和图像压缩率参数。所有压缩参数都配置完之后, 就可以通过扫描方式, 开始压缩图像, 完成压缩之后, 需要对之前申请的动态变量进行释放操作, 防止内存泄漏, 对应的输出文件便是经过IJG压缩的JPEG文件。

2.4 图像的分块传输

不同的图像、不同的压缩比率设置使得压缩后的图像大小并不是固定大小的, 因而, 接收方并不能以固定大小的方式接收图像数据。本系统采用以下发送方式:将要发送的数据分成网络帧。每一个网络帧都以固定的格式填充数据:每一帧的开头都以0x FF作为帧标识头;网络帧的第二字节标识此帧的类型, 其中N代表文件名帧、D代表图像数据、T代表此帧为当前图像数据的最后一帧, A是接收方接收到完整一帧之后, 给对方发送的应答帧, 表示可以继续发送, 由于TCP连接是保证顺序的, 所以不需要为帧添加帧号标识, 以节约网络资源;第三、四字节表示此帧后面包含的数据长度, 是一个四位无符号整数, 其中第三字节为长度的低位;网络帧最后的数据为实际图像数据, 接收方需要根据识别的数据长度来读取数据, 否则将出错, 如图4所示。接收方, 如果在接受过程中, 如发现没找到帧标识头0x FF或网络帧标识位不是N、D、T, 那么, 很可能出现错误, 则进入逐字节扫描寻找网络帧头模式, 直到找到帧头为止。最后接收方向发送方发送应答帧, 如果接收出错也需要向对方发送应答帧, 应答帧数据段包含重发请求。

3 系统性能分析

整体测试:服务器运行在电脑PC上, 使用有线网络接入互联网;图像显示终端运行在电脑PC上也是通过有线网络接入互联网;而图像采集终端则运行在嵌入式板上, 通过EM770W3G模块接入互联网。测试效果良好, 网络延迟7秒左右, 图像帧率为2~3帧每秒, 基本满足了一般的实时图像采集系统的要求, 图5为图像显示终端正在接收并显示图像。

然而本系统还有需要改进的地方, 比如:本系统采用的TCP连接, 虽然, TCP连接为本系统提供了稳定而又可靠的连接。但由于TCP使用的是流式传输方式, 一旦数据流中某个数据在网络传输过程中丢失, 则需要多次重发以保证其接收方接收数据的准确性, 这样后面的数据必须要等待前面的数据完全正确传输才能发送。而如果采用UDP连接的话, 由于UDP没有流的概念, 而是数据报文, 发送过程中不需要进行确认, 速度会相应提高。然而, 需要上层程序对乱序、丢失的数据报文进行处理, 解决数据不完整的恢复问题。另外还需要对整体系统作优化, 使整体系统更加稳定和良好地运行。便携式3G图像采集系统具有广泛的市场前景, 是一个非常值得研究的课题。

4 结束语

本文论述了基于3G通信的嵌入式图像传输系统设计, 图像传输稳定, 网络延迟低。本文重点论述了嵌入式Linux如何实现通过3G模块上网以及使用IJG JPEG压缩库对原始RGB图像进行压缩, 以降低网络数据量, 提高图像传输速度。本系统适合于一些便携式的图像采集系统, 如一些在没有有线网络覆盖而有3G信号覆盖的区域进行图像采集的系统等。

参考文献

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嵌入式多媒体通信终端设计及实现 篇7

关键词：多媒体,嵌入式,终端设计

0引言

在信息技术和数字技术不断发展的同时,互联网和多媒体通信的需求快速增长,专注于宽带通信网络和无线通信通信技术也随之而发展。所以GPRS的应用非常的广泛,比如在互联网创新、监控方面的应用以及随着现代技术崛起的移动管理方面。另外,比如在处理器方面,可以通过精确的认识获取性能的最优化处理,获取电路板设计和调试的硬件功能。又比如在软件方面,主要用于在TCP/ IP协议的套接字(Socket),可利用现场仪表的数据采集编程和通信协议来完成下位机的数据采集功能。

我们可以认识到,通过GPRS网络,客户端应用程序和服务器应用程序建立起了与Internet的连接,从而达到了访问的目的。所以,嵌入式多媒体终端能够同时在多个终端设备与媒体进行沟通,并能够捕捉各种媒体,通过较强的信息处理能力,来完成编解码器和媒体的沟通。随着现代技术的发展,嵌入式处理器加工能力也有了长足的进步 , 使多媒体通信终端可以在嵌入式系统上实现,而Linux,Win CE下,Palm和其他一些嵌入式操作系统也得到了快速发展。嵌入式处理器、嵌入式操作系统和各种应用软件的支持,使得嵌入式多媒体终端设备的设计和开发变得更加便捷高效,为嵌入式多媒体终端的发展提供了极大的便利。本文介绍了一个基于Linux的操作系统的嵌入式多媒体终端(以下简称终端),并给出了具体的设计。终端的硬件电路由PXA250嵌入式处理器内核,CPLD等可编程逻辑控制装置构成,还配备了相应的存储设备和其他外围电路。因为嵌入式系统的并发特点,是“受控器件内部完全嵌入,专为特定应用设计的专用计算机系统。”根据英国协会的定义,嵌入式系统控制,监视或辅助设备,帮助机器或设备的工厂运营。

1嵌入式系统的特点

第一,小的内核。例如,Enea的OSE分布式系统,内核只有5K。第二,专用性强。结合高度个性化的嵌入式系统,其硬件系统和软件系统是非常接近的。对于一般系统硬件的移植,即使在同一品牌,同一系列的产品也需要不断修改其硬件结构和系统。通常针对不同的任务,需要通过编译器和系统整合下载来更改系统,但这种修改和通用软件的“升级”完全是两个概念。第三,该系统被简化。在嵌入式系统的分析中,我们能够认识到系统和软件的差别,复杂的情况下,能实现对系统的认识,主要对成本的认识,从而能够对系统的安全有一个良好的保证,这是系统的优势。第四,通过时效性非常强大的系统来实现软件的更新,在这种情况下就能够对相关的固态存储有一个良好的认识,提高他们的质量。单片机开发过程中开发的嵌入式系统,包括硬件工具和软件工具两个基本工具。

2嵌入式多媒体通信终端简介

在嵌入式系统的认识中,通信终端在整个通信系统中有着最核心的位置。这样来说,要想实现通信系统的作用就要对通信终端进行完善。通信功能的实现主要是基于图像的传播和声音的传播,通过文件的传输实现了通信系统任务的进行,其中还有短信息的形式,这样的形式能够促成终端的无线电发送。嵌入式系统的终端能够收到一些基础的信息,这样来说是非常到位的,电子白板的相关信息进行处理之后就能够形成整个系统信息的传播,通信系统通过Intel公司的相关系统就能够形成整个系统的完善。这里的处理器用的是PXA250核心处理器 . 这样的处理器能耗非常的低,还支持外围接口的插入,就能够形成一种非常强大的能力。除此外还有很多的接口,这些接口对于整个系统来说都是很好的支持。PXA250为核心处理器的系统中,主要有一些芯片以及液晶的显示屏来支持基本系统配件,系统的能力就被大大的提升,具有了很强的可塑性,不仅具备音频的能力并且还在这个过程中能够完成一种图像的处理,在一个界面上形成了多方位的处理模式。

3终端硬件设计

软件的功能非常的多,这主要是取决于硬件系统的功劳,所以,在对计算机的分析中,要考虑到处理器的能力,还要对硬件的能力进行综合的评价。另外,存储能力也代表了计算机的一个重要能力,对于接口以及硬件系统的分析占到了我们对于硬件支持的研究的很大比重。这样的终端设计对于计算机的相关功能有很好的辅助,此外还能够根据对白板的相关认识,通过对语音以及图像的支持获得系统性能的优化。为了达到一定的标准,系统为标准的网口提供了一些可能性。在进行语音业务优化的时候,要进行语音的采集,还要对语音进行充分分析。另外,未来电子白板和短信息传递的内容,以及在进行触摸屏以及对键盘的设计中,也要对硬件的相关优化做出考虑,选择最佳的设计方案。基于对这个软件系统的认识,我们把终端分为了几个重要的模块,主要包括图像的处理模块、语音处理模块、逻辑控制模块、通信模块以及处理器模块,通过对这几个模块的研究设计我们就能够得出一些非常有效的结论。所以对这几个模块我们分别做出了分析,其中语音的处理模块就是实现对语音信号的处理,包括对语音信息的采集和对数字模块的分析。图像的处理模块跟语音的模块具有很大的相似之处,就是对图像进行收集以及处理。这两个模块都需要进行解码,即把一些具体的语音和图像编码破解成能被认识的图像或者语音。

通信模块的功能非常具有特点。在终端设计中通过电台和网络的信息传播,就能够实现对系统的各种设计。另外,嵌入式系统得需要良好的驱动来获取服务,这些驱动主要包括视频的驱动,语音的驱动以及网卡的驱动,这些驱动通过访问就能够完成对硬件系统的操作。

4终端软件设计

下面具体要介绍嵌入式系统的相关通信功能,这也是终端的最强大的功能,其中要进行各种硬件系统的分析,通过硬件系统接口的一些驱动来完成对整个系统的认识。

语音通信讲求时效性,图像的传输主要是静态的,另外还有电子白板以及短信息,有些时候还进行文件的传输。我们要通过对各项功能的分析来实现整个系统的协调,通过不同方向的研究来实现软件的设计。系统模块有很多,主要是多媒体的终端模块,语音处理部分,电子模块,短信模块、代码模块以及图形界面模块。

对于图像的认识,主要是对用户界面的进行相关分析,另外还要对协同的工作进行充分的认识。其中控制系统显得至关重要,它对实际的接受过程给予优化,这样来说整个系统就具有了很多方面的功能,比如进行短信息,文件以及电子白板的相关传播,进行通信功能的优化,从而对整个系统进行充分的优化。音频的部分主要是对声音的采集模块、处理的模块以及进行播放和传播的模块。另外还要根据具体的相关要求进行综合的设计,其中音频的解码是一种重要的方式,拥有自主的产权,并且能够优化到最好的状态。这时候的图像解码率可以达到300bps。在图像的处理方面,也分为很多的模块,比如图像的采集、图像的解码还有就是图像的播放,这方面的解码主要是利用了JPEG2000算法,可以实现图像的逐渐浮现。

通过这些数据的认识和分析,以及通过对数据包利用加锁的形式进行缓和,我们发现有些行业在对嵌入式平台利用上存在很多的缺点,比如在多媒体的行业中,运算能力明显是这个平台的缺点,需要对CPU进行比例分配,才能够保证各个系统的顺利进行。另外还需要针对特殊的情况,尽量根据相关任务的特点进行综合的优化。从平常的实例来分析,这个终端必须要实现语音功能,媒体通信最重要的是语音的传播,于是我们对这两项提出了很高的要求。另外还要保证精准性的控制,根据这方面的要求,我们就要对模块进行充分的认识,并且进行综合的优化,以保证准确的进行静态和动态图像的解码。

5结果与结论

嵌入式电力通信设备基础平台的研究 篇8

电力专用通信网是随着电力系统的发展逐步形成的,如今它已经是现代电力系统不可缺少的重要组成部分。电力通信业务已广泛应用各种通信技术,随着电网向智能电网的发展和企业信息化进一步发展,对电力通信提出了高带宽、高可靠性、容灾、广覆盖等新的需求[1,2]。在这些通信设备中,嵌入式系统得到了越来越多的应用,尤其是一些新技术的应用带来了人们对嵌入式系统开发的新思路和新需求。在屏蔽不同的硬件平台甚至不同操作系统基础之上,中间件、虚拟机等概念的引用形成了符合通信设备上应用软件不同需求的支撑平台,为上层的嵌入式应用软件的开发提供了统一接口,也为嵌入式系统提供了一种新的开发模式和实现思想[3,4]。

由于通信设备变得越来越复杂,导致嵌入式系统的复杂程度也越来越高,而当前的通信设备开发很多还是小作坊式的,重复开发严重,导致大量的资源浪费,同时也使得开发速度和产品质量难以满足市场发展的需求。如何通过平台技术简化软件的设计,通过模块重用的思想减少开发的工作量,提高系统的稳定性,成为了一项十分紧迫的任务[5]。经过多年的努力,中国电力科学研究院已经在嵌入式电力通信设备开发方面取得了一定的成果和经验,例如应用于智能变电站的工业以太网交换机、配用电通信中的无源光网络设备、辅助输电线路监测的CMA监测代理装置。在这种情况下,为使嵌入式电力通信设备开发朝着通用化、标准化、系列化、模块化、平台化的方向发展,为系统内外的互连、互通、互操作提供稳定可靠的保障,研究和构建嵌入式电力通信设备的基础平台是很有意义的。

1 研究内容

1.1 开发阶段的规范

基础平台的研发是为系列化的嵌入式设备开发而服务的,脱离设备开发的基础平台是缺乏应用价值的。这也就造成了基础平台研发与实际的设备开发密切相关、不可分割的状况。因此明确和规范基础平台在嵌入式设备开发的各个开发阶段的功能,对于构建基础平台是具有重要意义的。

根据设备开发经验的总结,归纳了五个开发阶段,基础平台按照这五个阶段进行更多的细化,明确职能分工,规范开发流程,定义各环节的边界和职能,形成开发流程的整体指导书,也便于更好地管理项目。这五个阶段是:前期的方案设计和验证;调试硬件,验证各功能板的基本功能;构建系统平台,在各功能板上建立相适应的系统,形成开发的基础;构建开发平台,在各功能板上以中间件为基础实现应用软件开发基础;辅助应用调试,为应用开发人员提供开发环境,解决平台相关问题。

1.2 处理器的规划和升级

在嵌入式通信设备领域,需要根据各设备的性能需求、功能需求、环境需求等应用特点,构建相适应的基于处理器的最小系统,这就是嵌入式设备的处理器平台。结合应用的需求分析对处理器平台进行整体的规划,分别制成相应的核心模块用于不同规模的应用场合,后续的开发和升级可对各档处理器平台中进行有针对性地开发。这样的开发思路有利于设备开发的模块化、标准化、系列化。

1.3 技术总线的构建

针对通信设备的特点,结合已有的设备开发的基础,总结了以下三条技术总线进行规范化开发,即千兆以太网交换总线、百兆以太网交换总线和面向控制的低速串行总线。这三条总线有其不同特点和特性,在通信设备中起着类似中枢神经的作用,保证了内部数据流和控制指令的顺利通畅。基于平台组合的思想,分别对三种总线进行了相应的硬件接口定义、驱动封装和面向应用的API规范,极大地提高了设备中的硬件模块和程序接口的复用度。

1.4 操作支撑层

如图1所示,基础平台在操作系统层的接口之上实现了OSL(Operating Support Layer)层用以支撑各种通信应用。它针对通信行业设备软件的一些特定需求,在平台中实现了可定制的组件和中间件模块,包括系统支撑模块、业务支撑模块、内存数据库、通用算法模块、协议实现模块。这样使得上层应用设计人员只需关心具体业务的实现,而不用深入了解底层的操作系统的细节[6,7]。

1.5 通信应用开发环境

基础平台实现了在Windows的操作系统下,参考Wind River开发环境基于Eclipse开发套件将功能组件和中间件的可视化配置、通信中有限状态机框架代码的自动生成、通信应用的测试仿真以及在线帮助功能等集成为通信应用统一集成的一套开发环境,作为基础平台的辅助工具集,形成通信应用的集成开发测试环境,以提高基础平台的开发规范性和测试效率[8,9]。

2 技术难点

2.1 基础平台的内涵外延

基础平台的概念相当宽泛,其内涵和外延中具有太多的属性,一般难以明确定义。在本项目中将其缩小为面向嵌入式通信设备开发的基础平台,换言之就是基于信通所已有的开发积累和以后的开发计划而定义的嵌入式通信设备基础平台,基于这一点明确内涵、外延,才能切实地发挥该基础平台在实际设备开发中的承前启后、软硬件协同的作用[10]。因此定义此基础平台的内涵外延要进行因地制宜的思考和归纳,才能使该项目发挥出应有的作用。

2.2 技术积累和沉淀

技术积累和沉淀是进行基础平台研发的一个重要目标,通过基础平台的研发构建一个面向嵌入式通信设备的开发体系架构,充分发挥其可重用、可移植的特性,朝着通用化、标准化、系列化、模块化、平台化方向努力,对于提升信通所的设备开发能力大有裨益。要明确该目标,在基础平台研发中贯彻该目标,才能真正发挥基础平台的作用和意义。至于如何进行技术积累和沉淀,在形式和内容上,都需要进行一定的思考和总结,形成一套行之有效的方法。

2.3 平台升级的技术风险

基础平台在归纳既有知识的同时,还需要根据设备开发的实际需要,进行同步的平台升级,这其中就会涉及硬件系统升级、操作系统升级、中间件升级等诸多方面。因此构建一个满足应用环境需求的稳定平台是一个较为复杂的事情,需要进行全面的需求分析,详细的设计规划,务实的开发执行,这其中存在着较大的开发风险[11]。

3 结 语

综上所述,基础平台存在着可管理、可重构、可复用、可移植等优点,从而为开发设备带来了诸多优点:节

约人力成本、加快开发速度、提高产品的稳定性和可靠性等。利用此基础平台能够很好地适应电力场合对通信设备不断变化的要求。因此,因地制宜地研究和构建面向应用场合的设备基础平台是大有裨益的。

摘要：由于电力各环节中的嵌入式通信设备日益复杂多样,传统的产品开发模式难以满足要求。在此基于多款电力通信设备的开发经验,进行深入分析和总结提炼,梳理了一种嵌入式电力通信设备基础开发平台的构建思路,着重阐述了其主要研究内容和开发方法,并对技术难点进行了分析。通过在实际开发中的应用,证明了基于该平台能够快速、高效地开发电力嵌入式通信设备,且对其他专业的设备开发亦有一定的借鉴意义。

关键词：基础平台,电力通信设备,嵌入式,支撑平台

参考文献

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嵌入式通信 篇9

1 系统概述

嵌入式实时语音通信系统应用微处理器S3C2440A、音频编解码芯片UDA1341TS和以太网控制器DM9000, 结合存储电路等其它电路构成嵌入式实时网络语音通信系统。系统主要解决语音采集、编码压缩、网络传输和解压回放等问题。系统主要包括:网络接口模块、语音接口模块、显示模块及存储系统等, 结构如图1所示。

系统采用Win CE 5.0嵌入式实时操作系统[3]进行管理, 系统语音的采集、编码、传输、解码以及回放都是在Win CE操作系统下的多线程操作。

2 系统硬件设计

系统的硬件电路主要由以太网接口电路和语音接口电路组成。

2.1 以太网接口电路。系统通过以太网[4]连接到互联网上, 系统选用功能强大成本效益高的DM9000以太网介质访问控制器。

2.2 语音接口电路。将S3C2440A的IIS即音频数据接口与U-DA1341TS[5]相连, 即可实现语音信号的输入与输出。

3 系统软件设计

系统的软件设计采用的是Win CE 5.0多任务、多线程实时操作系统, 开发环境使用VS2008。实时语音通信需要经历语音采集、编码、传输、解码和播放五个阶段, 调用API函数创建三个线程, 分别用于处理采集编码、传输、解码播放三个任务。

3.1 低层音频采集。

系统选用低层音频服务, 低层音频服务直接控制音频数据, 它直接操作音频驱动程序, 能够精确控制音频数据的每一位, 它提供与设备无关的低级接口, 灵活性高、实时性强, 所以系统采用低层音频服务。

对语音的采集和播放操作都是相应地对音频结构体的处理, 其中最重要的参数是lp Data, 它是存放语音数据的内存指针。在开始语音采集之前, 首先分配音频数据缓冲区, 对应分配WAVEHDR音频数据结构体, 然后把缓冲区的指针指向数据块结构的成员变量lp Data。当语音数据填满缓冲区, 语音数据块也就被填满, 通过消息机制传给消息处理函数处理, 消息处理函数执行完之后, 再通过消息机制通知音频设备驱动程序可以继续使用缓冲区, 采集语音数据。

录音录满缓冲区后, 应用程序调用G.729动态链接库中的编码函数对缓冲区中的语音数据进行编码压缩。

3.2 G.729编码。

语音信号采集采用的是PCM编码 (原始数字音频信号流) , 音频数据是按照WAVE格式进行处理的。WAVE格式音源信息保存完整, 音质好, 但数据量大, 这为存储和传输带来很大压力。因此, 为了降低传输和存储成本, 就必须对编码后的语音信号进行编码压缩。本文采用的是G.729[6]音压缩编解码算法, 具有相当于16:1的压缩率, 大大降低了传输费用。

3.3 语音传输。

网络语音数据传输[7]用套接字socket接口进行, 它能够通过网络实现不同机器上的进程间通信。系统使用TCP[8]议。由于系统既要发送语音数据, 又要接收语音数据, 所以传输线程中有两块程序, 分别为发送程序和接收程序。发送和接收主要步骤如下:a.初始化套接字资源;b.创建套接字, 并填写网络套接字地址结构;c.调用连接函数连接发送目的地的地址;d.调用发送函数发送语音数据。

3.4 接收端的语音播放。

接收端接收到语音数据之后, 首先调用G.729动态链接库的输出函数完成对语音数据的解码, 然后就可以进行语音的播放, 主要步骤如下:a.调用获取语音设备函数和打开语音设备函数输出设备;b.调用语音头准备函数设备驱动程序完成语音回放前的准备工作;c.调用语音输出将语音数据传送给输出设备, 完成语音播放。

结束语

本文设计了一种嵌入式实时语音通信系统, 系统以嵌入式S3C2440A微处理器为核心, 通过UDA1341TS芯片采集和回放语音数据, 并通过以太网实现实时传输。系统选用嵌入式实时操作系统Win CE, 采用多线程协调运作的软件方法实现语音的采集、传输和回放。该系统可扩展性高, 工作稳定, 体积小, 成本低, 特别适合如自动取款机、电梯等公共场所的信息求助语音通信系统。

参考文献

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嵌入式通信 篇10

移动计算是近年来计算机行业增长最快的领域。现在人们可以通过GSM, CDMA, IEEE802.11, Bluetooth等不同的技术来实现不同应用领域的无线通信需求。在计算机网络方面, IEEE802.11技术是最主流的技术, 因此一般无线局域网都是指IEEE802.11网络, 现在Wi-Fi相关的设备、软件、应用己经非常普及。使用便携式计算机或个人数字助理, PDA (Personal Digital Assistant) 的用户可以随时随地进行移动办公, 用户可以用便携式电子设备发送或接收E-Mail, 阅读远程文件, 浏览网页等。

Wi-Fi从通用领域的广泛应用到在嵌入式系统领域深入发展。例如在数据采集领域, 可以使用Wi-Fi把数据从采集终端使用无线网络传播的方式传送到上位机系统。嵌入式Wi-Fi技术应用领域广泛, 如Wi-Fi遥控器、航模、遥控汽车, 物流运输等领域, 由此看来, 嵌入式Wi-Fi已经开始深入生活中的方方面面, 极大地促进了科技的进步, 也提示我们有必要进一步深入研究。

二、无线局域网特点简析

(1) 使用方便:由于没有线缆的限制, 用户可以在网络资源附近的便利场所访问这些资源, 如家庭、办公室等场所。

(2) 移动性好:随着越来越多的地方开通无线网, 用户甚至可以在工作场所之外随意接入Internet。如:咖啡厅等地方即可便利的通过无线网接入Internet。

(3) 部署灵活:与有线网络相比, 无线网络不需要布线, 因此不会受到周围环境的影响。

(4) 扩展性好:在原有网络基础之上, 通过添加AP即可扩展网络。而有线网络除了添加交换机等设备外, 还要额外布线, 不仅成本提高, 而且灵活性差。

(5) 安全:使用共享密钥加密机制WEP (有线等效加密) , WPA, WPA2CWi-Fi网络安全存取等加密机制。无线局域网的网络类型有:点到点、桥接和分布式三种。

(6) 桥接 (Bridging) , 相当于一个中间过程, 充当桥梁的作用, 对网络数据进性相应包装并转发的过程, 是用于其中的桥接作用。

三、IEEE802.11b

3.1 IEEE802.11b基本概念

STA是指接入无线媒介的部分, STA提供了一系列新的自动化测试接口, 用来优化测试平台。每个STA都支持鉴权 (authentication) , 取消鉴权 (deauthentication) , 加密和数据传输等功能。

基本服务集BSS (Basic Service Set) 是IEEE802.11b局域网的基本构成单元, 基本服务集中可以包含多个STA。STA是BBS基本服务集的基本成员, 在BBS基本服务集的覆盖范围内, STA之间相互保持联系。

独立的基本服务集IBSS (Independent BSS) 是最基本的IEEE802.11b局域网类型, 一个最小的IEEE802.11b局域网可以仅仅包含两个STA。如此一来, IEEE802.11b的运行就变得比较灵活, 这种局域网不用随时进行安排, 这就使得高效得以实现。站点 (STA) 动态联系于基本服务集 (BBS) , 其开机关机都是自由的, 甚至可以自由地进入或离开BBS的覆盖范围, 具有灵活的运行模式。DSS (Distribution System Service) , 用于连接多个BSS。由于物理层覆盖范围的限制决定了所能支持的STA与STA之间的直接通信距离。DS (Distribution System) , 可以组合多个BSS构成一个扩展的网络, 从而解决这一问题。

ESS (Extended Service Set) , DS和多个BSS允许IEEE802.11构成一个任意大小和复杂的无线网络。因此可以很方便地扩展, 形成扩展服务集网络, 其服务功能也会虽其规模的扩大而增强。

3.2 IEEE802.11b的工作模式

IEEE802.11b有两种工作模式:Adhoc和Infrastructure模式。两种模式工作的客户端集合由不同的基本服务集来定义, 其中Adhoc由IBSS定义, infrastructure由基本服务集 (BBS) 定义。

在Adhoc模式中, 客户端不能直接和网络外其他的客户端通信。Adhoc模式的设计目的是使在同一个频谱覆盖范围内的客户间能够互相通信。如果一个Adhoc网络模式中的客户想要和该网络外的客户通信, 则该网络中必须有一个客户做网关并执行路由功能。

四、基于嵌入式Wi Fi技术的通信设计

嵌入式Wi Fi结构比传统有较大改变, 为了满足其通信设计的要求, 需要在各种处理器上进行不同程度的处理, 来实现所要求的功能。所以其结构要满足设计要求, 不同于标准的PC有多层次的微处理。

第一, 嵌入式Wi Fi通信的硬件设计。为了兼顾各种需求, 更方便地设计好的传感器, 还要考虑到之后的问题。在嵌入式的微处理器选择方面可以考虑使用PC8247处理器, 其CPU工作的主频率是266-400MHz。另外, 有两个负责通讯处理的模块, 这两个模块是相互独立的, 同是由MPC8247集成。这种独立的关系使得信息处理更加高效, 系统运行稳定。通讯处理模块负责联络2个快速通讯器、2个串行通讯器、2个串行管理器、1个串行接口电路以及1个I2C接口。由于CPM主要负责嵌入式Wi Fi通信网络的外围工作任务, 使用这种双处理器架构的设计功耗比较低, 要远远低于常规处理器架构的设计功耗, 能很好的节省功耗。选择使用高功率的无线PCI网卡, 其无线网卡工作频率可以选择2.4GHz或者是5.8GHz, 并且支持PCI插槽接口。

第二, 嵌入式Wi Fi通信的软件设计。Mpc8247CPU有着比较优异的时钟总线, 可以在满足存储器容量的同时, 更好地负责Linux系统的运行, 这样既能够使用无线网卡企业提供的驱动来应用Wi Fi网卡, 也能够为其他应用软件提供理想性能平台, 从而给嵌入式Wi Fi通信系统的开发带来很大便利。主要的系统软件包括通信数据采集软件、实时监控软件以及无线路由软件等。不同的系统软件采用不同的语言编写, 其中数据采集以及无线路由程序使用Linux下的C语言来进行编写, 而监控中心则使用Visual Basic编写。通信数据采集软件方面, 微串行二线接口应用于微处理器和传感器进行数据采集工作。

五、总结

嵌入式系统软件开发的一个重要特点是硬件相关性, 其软件系统必须是高效的, 需要针对有限的处理器和存储资源的使用进行优化。

除此之外, 嵌入式系统对时间限度上的要求比较高, 要求能够及时反应时间, 做出相关处理。不同的系统其简易程度不同, 对于简单的, 其要求较低, 设计简单。而对于复杂的系统, 为了更好地实现其功能, 其架构要严谨, 设计精密, 还有其他更高的要求。

摘要：近些年来, 无线通信技术领域发展相当快。其中, 采用l EEE802.11系列标准的无线局域网技术己经在应用中占据主导地位。Wi-Fi是wirelessfidelity的缩写, 指任何一种802.11网络。Wi-Fi除了在通用领域的广泛应用外, 在嵌入式系统领域也越来越受到重视。

关键词：嵌入式Wi-Fi,IEEE802.11技术,通信设计

参考文献

[1]吕婷, 吕召彪.IEEE802.11ad的增强技术及其在智能家居中的应用[J].世界电信, 2011 (9) :64-68.

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