【正文】 其內(nèi)核及組成μC/OSII系統(tǒng)的大部分程序都是源代碼開放的，具有豐富的軟件資源，完善的網(wǎng)絡(luò)通信、圖形和文件管理機制，支持大量的周邊硬件設(shè)備，驅(qū)動豐富，并且大小功能都可定制。最后，我們選擇了高性能、低功耗的Philip ARM7TDMI核的LPC2104作為系統(tǒng)的微控制器，它是高度集成化的嵌入式處理器。本課題的任務(wù)是設(shè)計一個基于ARM核處理器的嵌入式網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器應(yīng)用系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)本身所具備的網(wǎng)絡(luò)和人機交互的能力，使得它有可能取代以往基于微控制器的控制方式。此外，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)化己經(jīng)成為發(fā)展趨勢。結(jié)束語嵌入式系統(tǒng)以其小型、專用、易攜帶和可靠性高的特點，己經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)過程控制。該通信模塊可以直接嵌入傳統(tǒng)傳感器，構(gòu)成嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感器，作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個感知節(jié)點，“即插即用”，實現(xiàn)“一網(wǎng)到底”；也可以和智能傳感器或“啞傳感器”分開使用，完成網(wǎng)關(guān)功能。選擇合適的MCU、網(wǎng)絡(luò)接口、數(shù)據(jù)采集裝置和嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式協(xié)議棧，可實現(xiàn)低功耗和微小體積的網(wǎng)絡(luò)傳感器。在對比分析的基礎(chǔ)上。系統(tǒng)消息隊列是由μC/OSII的消息隊列派生出來的系統(tǒng)消息傳遞機制，用以實現(xiàn)各個任務(wù)之間及應(yīng)用和系統(tǒng)任務(wù)之間的通信?；讦藽/OSII擴展的網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器軟件總體結(jié)構(gòu)如圖9所示。μC/OSII為占先式內(nèi)核，能夠很好地滿足實時性需求。與其它實時操作系統(tǒng)相比，μC/OSII結(jié)構(gòu)簡單、容易移植并且適于學(xué)習(xí)[15]。為了應(yīng)用程序良好的移植性以及多傳感器采集任務(wù)分配與調(diào)度，使用了一個嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核μC/OSII。在這里我們引入了一個新的實時操作系統(tǒng)μC/OSII，在此我們先了解一下什么是實時操作系統(tǒng)μC/OSII。所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器系統(tǒng)的軟件是在實時操作系統(tǒng)μC/OSII支撐下構(gòu)建的，而μC/OSII提供的僅僅是一個任務(wù)調(diào)度內(nèi)核。圖6 線路簡圖 軟件設(shè)計網(wǎng)絡(luò)傳感器的軟件總體可分為以下三大部分：嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧、傳感器數(shù)據(jù)采集處理及遠程控制。通過對地址AAA0作不同的調(diào)整，一片控制器可直接控制8片傳感器，接法如圖6所示。由于DS1624的SDA、SCLK兩端子均為漏極開路I/O，所以必須給其加上拉電阻。它有兩種工作方式：單次溫度測量和連續(xù)溫度測量方式。它內(nèi)部帶有256B的E178。DS1624支持I2C總線協(xié)議，測溫范圍是55℃～+125℃，℃。用數(shù)字溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬溫度傳感器進行數(shù)據(jù)采集，避免了信號在傳輸過程中所受的各種干擾，使測量更準確、電路更簡單。硬件連接用標準的RS232電平轉(zhuǎn)換模塊與MCU進行通信，對于不同的MCU設(shè)置相應(yīng)的串口控制寄存器。本設(shè)計以RS232作為網(wǎng)絡(luò)接口，物理層使用通用的RS232標準協(xié)議，在此基礎(chǔ)上數(shù)據(jù)鏈路層使用簡單的SLIP協(xié)議。(2) 通過短信對傳感器采集周期、精度、型號進行設(shè)置和控制。主要功能如下：(1) 利用其短信功能進行遠程監(jiān)控可以使客戶端離線監(jiān)測，并實現(xiàn)低級別的安全機制。另外，可充分利用TC35模塊短信功能，實現(xiàn)遠程短信監(jiān)控功能。(2) 客戶端有兩種接入方式：① 通過有線調(diào)制解調(diào)器撥號瀏覽傳感器信息網(wǎng)頁；② 將手機通過數(shù)據(jù)線與 PC 連接，通過手機撥號瀏覽傳感器信息網(wǎng)頁。它設(shè)計小巧、功耗很低、功能強大，與嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感器通信模塊通過RS232串口連接，向用戶提供標準的AT命令接口,為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的無線傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖5 所示。例如以太網(wǎng)接口、無線以太網(wǎng)卡、藍牙模塊、56kbpsModem、TC35IT無線通信終端等。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。網(wǎng)絡(luò)接口在RS232串口上運行SLIP協(xié)議進行通信。但這種處理器沒有開放的數(shù)據(jù)、地址線，一般不外擴Flash和RAM，片內(nèi)自帶128KB的Flash和16K的RAM(同時Philips有管腳兼容的LPC210PC2106分別有32K、64K的RAM)。10%V)，兩個低功耗模式空閑和掉電，通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒，外設(shè)功能可單獨使能/禁止實現(xiàn)功耗最優(yōu)化，片內(nèi)晶振的工作頻率范圍10MHz～25MHz，片內(nèi)PLL允許CPU以最大速度運行，可以在超過整個晶振工作頻率范圍的情況下使用。LPC2104的基本特性：ARM7TDMI2S處理器，128 K片內(nèi)Flash程序存儲器，帶ISP和IAP功能，F(xiàn)lash編程時間1ms，可編程512字節(jié)，扇區(qū)擦除和整片擦除只需400ms，最多可達64K靜態(tài)RAM，向量中斷控制器，仿真跟蹤模塊支持實時跟蹤，標準ARM測試/調(diào)試接口兼容現(xiàn)有工具，雙UART，其中一個帶有完全的調(diào)制解調(diào)器接口，高速I2C串行接口400kb/ s，SPI串行接口，兩個定時器分別具有4路捕獲/比較通道，多達6路輸出的PWM單元，實時時鐘，看門狗定時器，通用I/ O口，CPU操作頻率可達60MHz，雙電源，～(177。由于具有大的緩沖區(qū)規(guī)模和強大的處理能力，它非常適用于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、軟件調(diào)制解調(diào)器、低端的圖像處理。LPC2104是一款高性能的32位RISC體系結(jié)構(gòu)的微處理器。Power PC價格較高，主要應(yīng)用于高端嵌入式系統(tǒng)中；Dragon Ball雖然價格較低，但是處理速度也低，主要應(yīng)用于PDA；ARM系列處理器在各種嵌入式處理器中，不但價格低廉，而且功耗超低、處理速度快，應(yīng)用前景廣泛，比較適合網(wǎng)絡(luò)傳感器需求[17]。嵌入式開發(fā)的硬件平臺的選擇主要是嵌入式處理器的選擇[11]。圖 3 嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感器結(jié)構(gòu) 微控制器的選擇作為嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，要能運行嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式TCP/ IP協(xié)議棧。本文采用ARM體系結(jié)構(gòu)微處理器、嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OSⅡ核、輕量級TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧lwIP等嵌入式組件技術(shù)，提出了一種基于Internet技術(shù)的嵌入式Web傳感器網(wǎng)絡(luò)通信模塊的實現(xiàn)方案[12]。所以，網(wǎng)絡(luò)傳感器的設(shè)計是適應(yīng)社會科技迅速發(fā)展的需求的，選擇合適的MCU、網(wǎng)絡(luò)接口、數(shù)據(jù)采集裝置和嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式協(xié)議棧，可實現(xiàn)低功耗和微小體積的網(wǎng)絡(luò)傳感器。 總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信源壓縮已成為發(fā)展的趨勢。此外，傳感器種類繁多，針對不同應(yīng)用場合需要不同種類的傳感器；在軍事應(yīng)用、空間探索等特定應(yīng)用場合下，更是需要大量的不同種類的傳感器協(xié)同合作來完成特定應(yīng)用事件。 應(yīng)用特點網(wǎng)絡(luò)傳感器應(yīng)用有其自身的特點，主要有以下幾個方面：小尺寸和低功耗、并發(fā)密集操作、有限的物理并行性和控制層次、多樣化的設(shè)計和使用。軟件方式是開發(fā)者將TCP/IP協(xié)議嵌入到特定的芯片中；硬件方式是直接使用已經(jīng)嵌入了TCP/IP協(xié)議的芯片。網(wǎng)絡(luò)接口模塊：網(wǎng)絡(luò)接口模塊用來實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)的遠程傳送及接收遠程控制命令等。圖2 網(wǎng)絡(luò)傳感器硬件結(jié)構(gòu)圖傳感模塊：傳感模塊將各種物理量轉(zhuǎn)換為電量，主要由具體的傳感單元來實現(xiàn)，如溫濕度傳感單元、光敏傳感單元及氣敏傳感單元等，其輸出包括模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量等。網(wǎng)絡(luò)傳感器工作原理：像經(jīng)典傳感器一樣把要采集的物理量變?yōu)殡娦盘枺娏鳌㈦妷侯l率及數(shù)字量；經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒖刂破魈幚?，同時運行嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式TCP/IP能夠接收的數(shù)字量，由微控制器對所采集數(shù)據(jù)進行協(xié)議棧；由網(wǎng)絡(luò)接口將網(wǎng)絡(luò)傳感器接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)傳感器的網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享。STIM主要由電子數(shù)據(jù)表單、傳感器接口、現(xiàn)場傳感器、功能模塊、TII接口以及STIM核心控制器模塊等組成。節(jié)點不僅完成采集信息 融合并傳送數(shù)據(jù)的功能，節(jié)點中的電源模塊還負責(zé)節(jié)點的驅(qū)動，是決定網(wǎng)絡(luò)生存期的關(guān)鍵因素。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點組成的，它們能夠協(xié)作地實時監(jiān)測，感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和微機械技術(shù)的不斷進步，低功耗、低價格、多功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，使得制作微小、有彈性、低功耗的傳感器節(jié)點成為現(xiàn)實。為了解決傳感器與各種網(wǎng)絡(luò)相連的問題，該標準是在控制網(wǎng)絡(luò)和傳感器之間定義一個標準接口，使傳感器的選擇和網(wǎng)絡(luò)的選擇分開，實現(xiàn)真正意義上的即插即用。網(wǎng)絡(luò)傳感器作為現(xiàn)場級的數(shù)字化傳感器，在現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FCS)中得到了廣泛的應(yīng)用，如，控制局域網(wǎng)(CAN)、局部操作網(wǎng)絡(luò)(Lon Works)、基金會現(xiàn)場總線(FF)等?！熬W(wǎng)絡(luò)化智能傳感器”即在智能傳感技術(shù)上融合通信技術(shù)和計算機技術(shù)，使傳感器具備自檢、自校、自診斷及網(wǎng)絡(luò)通信功能，從而實現(xiàn)信息的“采集”、“傳輸”和“處理”真正統(tǒng)一協(xié)調(diào)，是一種新型智能傳感器。傳感技術(shù)與通信技術(shù)、計算機技術(shù)相互結(jié)合而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)，為傳感技術(shù)的發(fā)展開辟了一個新方向，并以精度高、可靠性好、能夠與計算機通信等特點，在過程控制中將得到很廣泛的應(yīng)用。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題。但RS23RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應(yīng)用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設(shè)備類型，程序不具備通用性。由于在計算機系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。有了對這種背景的了解，我們對RS232C標準與計算機不兼容的地方就不難理解了。但目前它又廣泛地被借來用于計算機（更準確的說，是計算機接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標準。 在討論RS232C接口標準的內(nèi)容之前，先說明兩點： 首先，RS232C標準最初是遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（Data Communication Equipment)而制定的。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。RS232C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。但都是在 RS232標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。RS232接口電路如圖1所示。標準指出DTE應(yīng)該擁有一個插頭（針輸出），DCE擁有一個插座（孔輸出）。嚴格地講RS232接口是DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）之間的一個接口，DTE包括計算機、終端、串口打印機等設(shè)備。“RS232”是其最明確的名稱。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。RS232C標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、7100、150、300、600、12