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嵌入式软件项目案例分析,邹昕光 哈尔滨工业大学自动化测控所 联系电话：86413532 - 8605 E-mail： xgzoudsp.hit.edu.cn,Agenda,数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统,项目简介,交通监视与机动车闯红灯抓拍系统 采用高分辨率数码相机,需求分析,对违章车辆进行检测和拍照 记录违章的信息：时间、地点等等 传输照片给远程控制端,系统结构,模块分解,前端路口车辆检测及拍照与通信子系统 控制管理中心子系统,子模块功能,前端路口车辆检测及拍照子系统 由嵌入式系统、地感线圈检测装置、高精度数码相机和相关通信附件组成。 微电脑芯片检测地感线圈的信号变化，及时准确地发出车辆违章信号。 控制数码相机的快门和闪光。 相片存储在SM卡中。 绿灯亮后，相片通过USB接口进行转存。转存入控制主机的存储器内。 照片传输到远端控制中心。,子模块功能,子模块任务划分,自动拍照任务 照片下载任务 自动远传任务,自动拍照任务,任务描述：控制相机对闯红灯的车辆进行拍照 工作原理,照片下载任务,任务描述：将数码相机中的照片下载到主控系统的存储器中 工作原理,自动远传任务,任务描述：上传违章照片 工作原理,子模块功能,控制管理中心子系统 接受数码相机转存的照片。 将违章时间地点和违章现场的数据保存在照片中。 事后对照片进行分拣。,子模块任务划分,核心数据库系统 违章照片接收系统 违章照片分拣系统 车辆档案加锁解锁系统 处罚管理系统 银行联网对帐系统 违章档案备份系统 公共查询系统 统计报表系统,模块间交互,前端嵌入式系统可以通过电话线、ISDN、DDN或光纤等多种方式将照片转存至远端的监控中心服务器。,Agenda,数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统,项目简介,一个基于以太网网络环境下的网络测试系统。可以测试网络设备的吞吐量，延迟等参数。,需求分析,生成特定的数据帧 帧类型：MAC、IP或PING。 帧长度：641518字节。超短帧长：60字节，超长帧长：1520字节。 帧速率：大于0的任意整数。 是否为广播帧：TURE/FALSE 目的IP地址：32bits数据。 收集测试信息 网络总体利用率。 网络整体帧速率 监视自身工作状态 心跳控制,系统结构,模块分解,流量发生模块 帧构造模块 帧发送模块 帧插入间隔模块 以太网接收挂钩处理模块 流量停止模块 统计模块,流量发生模块,模块描述：变量初始化、调用帧构造函数、加载以太网挂钩处理函数，发起两个任务：帧发送任务和插入时间间隔任务，最后返回。 工作过程：,帧构造模块,模块描述：根据用户指定产生不同的帧。 工作过程：,帧发送模块,模块描述：将构造好的数据帧发送出去。 工作过程：,帧插入间隔模块,模块描述： 让系统按照指定的帧速率发送数据帧。 工作过程：,统计模块,模块描述： 根据接收到的数据包产生的信息，利用相应的统计方法计算关于网络性能的一些统计参数。,监控模块,模块描述： 监控自身是否正常工作以及通信对方是否工作正常。 工作原理 利用软件或硬件看门狗来监控自身是否正常工作，如果没有正常工作，则及时重新启动。 利用心跳机制监控通信对方是否正常工作，如果没有正常工作，则报警。,以太网接收挂钩处理模块,模块描述：加载VxWorks提供的以太网接收挂钩函数（etherInputHookAdd）和卸载VxWorks提供的以太网接收挂钩函数（etherInputHookDelete）,流量停止模块,模块描述：设置流量停止标志位，卸载以太网挂钩函数,模块间交互,帧发送模块和帧插入间隔模块交互执行，优先级相同。 流量停止模块卸载以太网接收函数。,Agenda,数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统,工业数据采集监控和管理系统,工业数据的采集，监控，管理系统。 用户可以在工业现场和远程对数据进行监控与对工业设备进行现场和远程控制。 良好的人机交互界面。 基于多种通信链路。,工业数据采集监控和管理系统,数据采集模块 Data Acquisition - DAQ 控制模块 Control System 系统管理模块 System Management System - SYSM 用户接口模块 User Interface - UI,数据采集模块 DAQ,传感器 采集待监控物理量。热电偶、力传感器、加速度计、线性差动变压器。测量温度、机械应力、加速度以及位移。 信号处理阶段。信号放大、缩小、过滤及隔离处理。 数据采样、存储以及分析。 结果上报，异常报警。 接收SYSM发送的命令，包括取样率、分析参数等命令，并执行。,数据采集模块 DAQ,中型嵌入式系统。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 通过Ethernet或其他工业级联网接口，如：RS485、DeviceNet、ARCnet、Modbus、Profibus或Interbus。 使用CompactFlash或固有的flash设备引导，使用RAM磁盘或CRAMFS存储数据。 使用固定IP地址。,控制模块 Control,将SYSM发送的命令送达控制的硬件，并监控硬件对命令的反应。 向SYSM报告目前硬件的工作状态。,控制模块 Control,中型嵌入式系统 具有可以控制硬件的接口。 从CompactFlash或CFI Flash设备引导，使用RAM磁盘或CRAMFS存储数据。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 具有固定IP地址。,系统管理模块 SYSM,整个系统的控制管理中心。 在A链路上，SYSM模块从DAQ模块取回数据，存储全部或部分数据。对获得的数据进行分析。根据分析的结果和过程控制的现行状态，对控制模块下达控制命令。 在B链路上，提供DHCP服务，让各个UI模块启动时可以申请到IP地址；将适当的数据送至UI模块以便显示，接收UI模块的控制命令，命令分为两类：一类控制SYSM自己，比如发送或停止发送特定的数据给UI。另一类控制数据采集或控制模块。SYSM解析并转发这类命令给相应的目标。,系统管理模块 SYSM,对外部网络提供HTTPS和SSH服务。HTTPS服务让外部且经过认证的用户通过网页及表单，设定或监控整个系统。SSH服务让维护人员能够从远程登陆系统进行问题排除以及升级，可以同时降低设备制造商和客户的维护费用。,系统管理模块 SYSM,大型嵌入式系统。 具有三个网络接口：一个用在DAQ和控制模块上，即控制链路A；一个用在用户接口上，即控制链路B；一个用在外部网络上。 使用硬盘引导，并且具有传统工作站或服务器全部的特性，包括交换的功能。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 外部访问需要加密和认证，可以考虑使用SSL/TLS协议。 具有固定IP地址。,用户接口模块 UI,通过SYSM定时或非定时取回感兴趣的数据。 如果收到紧急事件会立刻显示。 发送用户的控制命令给SYSM。,用户接口模块 UI,小型嵌入式系统。 通过flash设备引导或通过网络引导。 地址动态通过DHCP协议获得。 需要经过认证UI才能注册到SYSM中。,额外功能,需要不断验证各个系统部件的连通性。从其他模块向SYSM模块送出keepalive信号或使用看门狗定时器。 为了缩小尺寸，希望能将DAQ、控制、SYSM等模块在单一设备中实现，例如在CompactPCI机架上插入由各个模块制成的插卡。 如果一条网络连接不能胜任DAQ模块产生的流量，需要额外加一条专门传送数据的链路。 基于质量控制考虑，保留监控数据的需要会越来越频繁，SYSM需要使用数据库系统。 为了能适应不同的通信链路，需要将通信模块封装，提供一个统一的API接口。,
