來源：t&m world

    0、引 言

    嵌入式系統(tǒng)是指被嵌入到各種產(chǎn)品或工程應(yīng)用中以微處理器或微控制器為核心的軟硬件系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)與internet技術(shù)相結(jié)合，形成的嵌入式internet技術(shù)是近幾年隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及而發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù)。工程技術(shù)人員、管理人員或調(diào)試人員通過web而不用親臨現(xiàn)場就可以得到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，并對測控儀器進(jìn)行控制、校準(zhǔn)等工作。這里介紹利用嵌入式軟核處理器nios ii及廣泛應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)uclinux來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)參數(shù)的遠(yuǎn)程測控服務(wù)器的功能。

    1、功能及體系結(jié)構(gòu)

    圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中嵌入式web服務(wù)器和監(jiān)控端位于現(xiàn)場，它們之間的連接可以用串行口、并行口、usb等實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)場監(jiān)控端完成對目標(biāo)地區(qū)電網(wǎng)參數(shù)(電壓、電流、諧波等數(shù)據(jù))的檢測，并將檢測結(jié)果實(shí)時傳送至web界面，使得無論監(jiān)控人員在哪里，只要連接至internet網(wǎng)絡(luò)，便可對目標(biāo)區(qū)域電網(wǎng)參數(shù)實(shí)時觀測。其實(shí)現(xiàn)過程是：三相電壓、電流分別通過電壓互感器、電流互感器變換后，經(jīng)電路調(diào)理送至aid轉(zhuǎn)換，每周期采樣128點(diǎn)，dsp芯片對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行fir數(shù)字濾波、fft運(yùn)算、計(jì)算各參數(shù)值、存儲、顯示等操作。測量電路與nios之間的通信通過串口傳輸，根據(jù)事先約定的通信協(xié)議(基于modbus協(xié)議)可以方便地把所測數(shù)據(jù)發(fā)送至以nios ii處理器為核心的嵌入式服務(wù)器。通過cgi技術(shù)，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控端的命令傳輸及將測量數(shù)據(jù)實(shí)時傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控端。

    圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    2、硬件結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。硬件系統(tǒng)的核心是構(gòu)建于ahera cyclone fpga中的nios ii嵌入式軟核處理器。nios ii系列嵌入式處理器是一款通用的risc結(jié)構(gòu)的cpu，它定位于廣泛的嵌入式應(yīng)用。nios ii處理器系列包括了三種核心：快速的(nios ii／f)、經(jīng)濟(jì)的(nios ii／e)和標(biāo)準(zhǔn)的(nios ii／s)內(nèi)核，每種都針對不同的性能范圍和成本而優(yōu)化。這三種核都使用共同的32位的指令集結(jié)構(gòu)(isa)，都兼容二進(jìn)制代碼。

    圖2 硬件系統(tǒng)圖

    對于nios ii的配置在sopc builder中完成。通過配置所需要的外部/內(nèi)部元件，sopc builder將自動生成適合選定元件的cpu，以符合系統(tǒng)的需求。16m的cf卡作為系統(tǒng)的外存儲器，用來存儲測量數(shù)據(jù)，網(wǎng)頁文件和應(yīng)用程序。以太網(wǎng)接口芯片采用的smsc的lan91cl11芯片，這是一種非pci接口的單芯片網(wǎng)絡(luò)控制器，具有8k的fifo，可以實(shí)現(xiàn)和8位、16位、32位的cpu接口，廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。

    3、軟件結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。uclinux是一個完全符合gnu／gpl(通用公共許可證)公約的項(xiàng)目和完全開發(fā)代碼。它是標(biāo)準(zhǔn)linux的一個分支，現(xiàn)在由lineo公司支持維護(hù)。它專門針對沒有mmu的cpu，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。uclinux for nios是microtronics公司專門針對nios cpu 定制的uclinux操作系統(tǒng)，使用方便，不需要復(fù)雜的移植過程，并自動地集成于nios／nios ii的開發(fā)環(huán)境(ide)中。只要根據(jù)自身的需求對內(nèi)核和文件系統(tǒng)進(jìn)行配置即可，這里的web服務(wù)器、tcp／ip協(xié)議棧及底層的接口驅(qū)動程序即是集成于uclinux中的。除此之外，自行編寫cgi腳本來實(shí)現(xiàn)***頁的功能。cgi（common gate interface)***關(guān)接口是外部擴(kuò)展應(yīng)用程序與www 服務(wù)器交互的一個標(biāo)準(zhǔn)接口。按照cgi標(biāo)準(zhǔn)編寫的外部擴(kuò)展應(yīng)用程序可以處理客戶端(一般是ww w瀏覽器)輸入的協(xié)同工作數(shù)據(jù)，完成客戶端與服務(wù)器的交互操作�？梢跃帉慶gi外部擴(kuò)展程序來訪問外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)，客戶端用戶可以通過它和www 服務(wù)器來進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。cgi可以由perl、c及大部分的腳本語言來編寫，不過由于是用于嵌入式系統(tǒng)中的程序，而腳本語言又需要解釋器，故選擇c語言來編寫cgi腳本比較合適，還可節(jié)省很大的系統(tǒng)資源。

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