基于嵌入式遙控遙測警報系統(tǒng)控制中心的設(shè)計

1、    基于嵌入式遙控遙測警報系統(tǒng)控制中心的設(shè)計    顏頤欣呂實誠陳鋼強摘要：設(shè)計是對原有的一種基于pc機平臺的遙控遙測警報系統(tǒng)控制中心的改進。提出一種基于arm硬件平臺和嵌入式windows ce.net操作系統(tǒng)的警報控制中心的原理設(shè)計。關(guān)鍵詞：嵌入式無線windowsce警報tp332.3a：1002-2422(2007)03-0006021系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)在本系統(tǒng)中，控制中心和終端控制器需要實現(xiàn)的主要任務(wù)都是數(shù)據(jù)傳輸和音頻的處理，所以在硬件資源選擇上，中心和終端可以使用同一套硬件設(shè)備。在系統(tǒng)組網(wǎng)時，只需在中心控制器和終端控制器上安裝不同的應(yīng)用軟件即可

2、完成系統(tǒng)要求。所以在設(shè)計開發(fā)中，一旦實現(xiàn)了控制中心的功能，也就是基本上完成了終端的設(shè)計任務(wù)。2系統(tǒng)硬件軟件資源的選擇21系統(tǒng)選擇為了能方便的實現(xiàn)音頻的處理功能，加快系統(tǒng)的開發(fā)時間，選擇windows ce作為控制器的操作系統(tǒng)。雖然windows ce是一個軟實時的操作系統(tǒng)，但是完全可以滿足本系統(tǒng)對實時性的要求。能使系統(tǒng)顯示出很大的優(yōu)越性。22硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制中心的cpu選擇intelxsale pxa255微控制處理器它遵從arm 5v.te體系構(gòu)架，運行速度高達400mhz，intel超流水線技術(shù)和獨特的動態(tài)功率管理技術(shù)，使她成為高性能與低功耗的完美結(jié)合。為了達到嵌入wince操作系統(tǒng)的要求

3、，系統(tǒng)配置64m的sdram和32mhash。系統(tǒng)還配置lcd顯示系統(tǒng)和觸摸屏。音頻控制器采用，公司的tsc2301 audio codee芯片，該芯片支持ac97標(biāo)準(zhǔn)20位立體聲編解碼、支持可編程采樣率、輸入輸出增益和數(shù)字音響處理功能，同時集成觸摸屏控制功能。3windows ce操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序31系統(tǒng)的制定每一個windows ce操作系統(tǒng)都是基于固定的硬件平臺來運行的。一個完整的windows ce操作系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括以下幾個方面：1、bootloader，用于加載windows ce操作系統(tǒng)的程序；2、cpu初始代碼，基于特定的cpu系列；3、驅(qū)動程序，包括鍵盤、鼠標(biāo)、聲卡、co

4、m等等，不同的硬件設(shè)備可能有不同的設(shè)置，驅(qū)動程序分別由windows ce和硬件廠商提供；4、用戶界面接口；5、完成特定功能的應(yīng)用程序。wince的制定是在platform builder下完成的，在此過程中需要選擇特定的開發(fā)板支持包bsp和相應(yīng)的應(yīng)用程序和服務(wù)組件，在選擇過程中為了節(jié)約硬件資源，使內(nèi)核在能到達要求的前提下盡可能的小，需要盡量精簡應(yīng)用程序和組件.32應(yīng)用程序應(yīng)用程序主要是繪制人機交互界面，實現(xiàn)串口通信功能，并具有聲音的采集、編碼和播放功能。應(yīng)用程序是在embedded visual c+的環(huán)境下編輯的。win ce同桌面windows系統(tǒng)一樣也是一個圖形界面的操作系統(tǒng)，可幫助我

5、們設(shè)計出豐富的圖形界面，win ce提供了功能強大的圖形設(shè)備接口(gdi)，利用gdi函數(shù)可以方便地繪制出點、線、矩形、多邊形、橢圓、位圖、以及文本等，同時和visual c+一樣，embedded visual c+也提供了許多常用的控件。所以繪制人機交互界面的工作相對簡單。33 windows ce的串行口通信程序在visual c+中實現(xiàn)串口通信可以簡單地使用mscomm控件，但是在embedded visual c+中沒有此控件，所以串口的實現(xiàn)相對復(fù)雜。但是win ce提供了豐富的api函數(shù)庫，在evc的編輯環(huán)境中可以使用api函數(shù)來實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)控制器和無線數(shù)傳模塊的通信。具體過程是

6、：先對串口進行初始化，其中包括使用createfile函數(shù)打開存在且沒有被占用的串口資源，設(shè)置設(shè)備的屬性例如波特率，數(shù)據(jù)位數(shù)，校驗方式等。然后設(shè)置串口的讀寫時間，指定端口監(jiān)測的事件集。在串口的讀寫過程中，因為寫是可以控制的，而讀的時候無法確定數(shù)據(jù)什么時候能收到，所以可以在程序的主線程中寫數(shù)據(jù)，同時創(chuàng)建一個輔助線程專門用來讀數(shù)據(jù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，使用writefile函數(shù)向已打開的串口寫需要發(fā)送數(shù)據(jù)。而在輔助線程中，用waitcom-mevent來檢測線路狀態(tài)，當(dāng)檢測到收到一個字符的事件發(fā)生時調(diào)用readfile函數(shù)對串口進行讀操作。讀取數(shù)據(jù)后，為了觸發(fā)事件響應(yīng)以完成數(shù)據(jù)處理，可以在輔助線程

7、中使用postmessagebox函數(shù)向應(yīng)用程序主窗體類郵遞一個自定義消息，這樣就可以在主線程中完成消息響應(yīng)過程值得注意的是win ce操作系統(tǒng)是一種unicode環(huán)境，它只支持unicode的應(yīng)用程序和控件，這也是為什么同樣是32位機，具有基本類似的api函數(shù)，很多在win-dows下能運行的控件在wince環(huán)境中無法正常工作的原因，所以在進行串口數(shù)據(jù)發(fā)送的時候需要把數(shù)據(jù)由uni-code字符串轉(zhuǎn)換為ansi字符串，可以使用api函數(shù)，widechartomulitbyte進行轉(zhuǎn)換。另外，wince操作系統(tǒng)中不支持重疊i/o模式，所以在打開串口的時候需要選擇以非重疊i/o方式打開，但是在同步

8、方式下如果有一個通訊api在操作，另一個會被阻塞，直到上一個操作完成，所以當(dāng)讀數(shù)據(jù)的線程停留在wait-commevent的時候。wfitfile就無法繼續(xù)執(zhí)行。為了解決此問題需要在調(diào)用wfitfile函數(shù)之前使用terminatethread函數(shù)先終止寫線程，在發(fā)送完數(shù)據(jù)后再次創(chuàng)建同樣的寫線程用來等待數(shù)據(jù)接收事件。因為無線數(shù)傳模塊就是被設(shè)計成使用半雙工方式進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，所以使用非重疊方式是合理的系統(tǒng)進行警報發(fā)放時，由控制中心向終端發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包被定義為如下格式：終端接收到數(shù)據(jù)頭后，判斷設(shè)備地址是否為本機地址，如果是則讀取命令，根據(jù)命令字，發(fā)送不同的警報，如果地址不是本機地址則丟棄數(shù)據(jù)包

9、。34 windows ce中聲音播放程序的實現(xiàn)在檢測時需要系統(tǒng)在終端進行聲音播放和錄入，再通過無線網(wǎng)絡(luò)把錄入的聲音文件傳送到控制中心。在應(yīng)用程序中，聲音的錄入和播放使用波形音頻編程接口來實現(xiàn)，通過這個接口可以對音頻以脈沖編碼調(diào)制(pulse code medu-lation，pcm)的方式進行壓縮編碼，并能使應(yīng)用程序精確地控制波形音頻的輸入輸出設(shè)備。聲音的錄制過程如下：l、使用waveinopen函數(shù)打開一個音頻輸入設(shè)備；2、用wavehdr結(jié)構(gòu)體分配錄制聲音時所需的內(nèi)存，然后調(diào)用waveinprepareheader函數(shù)準(zhǔn)備一個音頻輸入的數(shù)據(jù)頭；3、調(diào)用waveinaddbuff函數(shù)為音頻

10、輸入設(shè)備準(zhǔn)備一個緩存數(shù)據(jù)塊；4、使用waveinstart函數(shù)開始錄制音頻；5、錄音結(jié)束時使用wavelnunprepareheader函數(shù)釋放音頻輸入緩存區(qū)，并調(diào)用waveinclose函數(shù)關(guān)閉音頻設(shè)備。音頻的播放過程如下：l、使用waveoutopen函數(shù)打開一個音頻輸出設(shè)備；2、用wavehdr結(jié)構(gòu)體分配錄制聲音時所需的內(nèi)存，然后調(diào)用waveoutprepareheader函數(shù)準(zhǔn)備一個音頻輸出的數(shù)據(jù)頭；3、用waveoutwrite函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)塊到音頻輸出設(shè)備；4、錄音結(jié)束時使用waveinunprepareheader函數(shù)釋放音頻輸入緩存區(qū)。并調(diào)用waveinclose函數(shù)關(guān)閉音頻設(shè)備。相對來說音頻錄入比輸出更為復(fù)雜一些。將模擬的(連續(xù)的)聲音波形數(shù)字元化(離散化)的過程，主要包括采樣和量化兩個方面。數(shù)字音頻的