本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控領(lǐng)域的具體應(yīng)用，尤其涉及基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，Internet技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)?；贗nternet的遠(yuǎn)程測控將更多地應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)過程的管理中，專業(yè)技術(shù)人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)來管理和維護(hù)生產(chǎn)過程，提高設(shè)備的可用率，最終降低生產(chǎn)成本、提高效益。借助于遠(yuǎn)程測控技術(shù)可以將企業(yè)內(nèi)部的信息網(wǎng)與控制網(wǎng)有效地連接起來，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)、運(yùn)營情況的隨時掌握，把生產(chǎn)運(yùn)營狀況同企業(yè)的經(jīng)營管理策略緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的綜合自動化。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員無須親臨現(xiàn)場或惡劣的環(huán)境就可以監(jiān)視并控制生產(chǎn)系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及各種參數(shù)，方便地利用本地豐富的軟硬件資源對遠(yuǎn)程對象進(jìn)行高級過程控制，以維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端的無人或少人值守，達(dá)到減員增效的目的。

目前，國外的遠(yuǎn)程監(jiān)測已從理論走向了生產(chǎn)實(shí)踐，歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已將設(shè)備故障診斷與狀態(tài)檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、航空、軍事、冶金、化工、石油以及汽車等各行各業(yè)，并取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外采用遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷的企業(yè)維修費(fèi)用平均降低15％~20％。目前，國外油田和大型企業(yè)基本上依靠設(shè)備的遠(yuǎn)程狀態(tài)檢測與故障診斷來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的動態(tài)管理，其中美國對故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的投入占其生產(chǎn)成本的7.2％，日本占5.6％，德國更是高達(dá)9.4％。

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制一般采用專線方式實(shí)現(xiàn)，是一個封閉的專用系統(tǒng)，即用戶自己架設(shè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)或向電信部門租用某條線路作為遠(yuǎn)程控制的通信線路，系統(tǒng)通信設(shè)備與協(xié)議都需要專門制定，這和集中、封閉的生產(chǎn)方式和規(guī)模是相適應(yīng)的。而基于嵌入式Internet技術(shù)的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)是以Internet網(wǎng)絡(luò)作為通信平臺的測控系統(tǒng)，借助于TCP/IP協(xié)議和WWW規(guī)范的支持，具有簡單、高效、跨平臺的優(yōu)點(diǎn)?；谝陨蠎?yīng)用背景，該發(fā)明提供了基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)相比，該發(fā)明具有打破時空限制實(shí)現(xiàn)資源和技術(shù)的共享的優(yōu)點(diǎn)，同時利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了真正的開放式遠(yuǎn)程測試與控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜、資源封閉、開放性差的特點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于，提供一種簡單化的、資源可共享的、相對開放的基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的功能模塊及硬件設(shè)備具體包括：S3C2440處理器、監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)、電源、FLASH寄存器、SDRAM芯片、現(xiàn)場設(shè)備功能模塊、USB接口電路、RS232電路、網(wǎng)絡(luò)適配器、JTAG接口電路、CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊、以太網(wǎng)控模塊；所述的基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)通過Web方式對嵌入式設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，該系統(tǒng)通過監(jiān)控?cái)z像頭采集被監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)時狀態(tài)畫面，同時通過現(xiàn)場設(shè)備功能模塊上的傳感器采集被監(jiān)控現(xiàn)場的物理數(shù)據(jù)，上述被采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理器各功能模塊的處理后，通過PC上位機(jī)進(jìn)行顯示，在嵌入式Web服務(wù)器的幫助下，客戶機(jī)可通過終端設(shè)備任意設(shè)置，只要能夠接入Internet并有權(quán)訪問嵌入式服務(wù)器，便可查閱現(xiàn)場設(shè)備信息并向現(xiàn)場設(shè)備輸出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及測控功能，使遠(yuǎn)程測試與控制成為現(xiàn)實(shí)。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)控?cái)z像頭與S3C2440處理器之間通過USB接口電路進(jìn)行連接；PC上位機(jī)同S3C2440處理器之間通過RS232接口電路進(jìn)行連接；所述電源通過導(dǎo)線接入系統(tǒng)的電路；所述FLASH寄存器與S3C2440處理器之間雙向連接；所述SDRAM芯片與S3C2440處理器之間雙向連接；所述現(xiàn)場設(shè)備功能模塊與S3C2440處理器之間雙向連接；所述USB接口電路、RS232電路以及網(wǎng)絡(luò)適配器作為S3C2440處理器的集成模塊，分別用于監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)同S3C2440處理器之間的連接；所述JTAG接口電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試時同外界的連接功能；所述CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊和以太網(wǎng)控模塊被嵌入在S3C2440處理器的板卡中。

在該嵌入式測控系統(tǒng)中，所述的S3C2440處理器采用三星公司生產(chǎn)的基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式處理器，其豐富的外圍設(shè)備包括：16KB指令Cache、16KB數(shù)據(jù)Cache、MMU、外部存儲器控制器、LCD控制器、4個DMA通道、3個UART通道、1個I2C總線控制器、1個I2S總線控制器、4個PWM定時器、1個內(nèi)部定時器、通用IO口、實(shí)時時鐘、8通道10位ADC和觸摸屏接口、2個USB主機(jī)接口、1個USB從機(jī)接口、SD/MMC卡接口。S3C2440處理器通過USB接口電路、RS232接口電路、網(wǎng)絡(luò)適配器、JTAG接口電路同其他模塊進(jìn)行連接，該處理器可以實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的運(yùn)算和控制功能，是整個系統(tǒng)的核心。

在該嵌入式測控系統(tǒng)中，所述監(jiān)控?cái)z像頭與S3C2440處理器之間通過USB接口電路進(jìn)行連接，用于監(jiān)控現(xiàn)場的視頻采集；所述PC上位機(jī)同上位機(jī)與S3C2440處理器之間通過RS232接口電路進(jìn)行連接，用于視頻圖像的接收以及顯示功能；所述電源采用5V輸入電壓，經(jīng)過低壓差線性穩(wěn)壓源芯片AS2815AR-3.3IC穩(wěn)壓后，給存儲器和外部I/O提供所需的3.3V電源；所述FLASH寄存器選用兩片三星公司K9F1208U0B，該FLASH寄存器的容量為64M，所述FLASH寄存器與S3C2440處理器之間雙向連接，用于存放Bootloader、Linux內(nèi)核、根文件系統(tǒng)以及用戶程序和數(shù)據(jù)；所述SDRAM芯片選用兩片MT的48LC16M16A2（16Mx16bit）拼成32位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM存儲器，該芯片的單片容量為32M，所述SDRAM芯片與S3C2440處理器之間雙向連接，用于系統(tǒng)文件緩存；所述現(xiàn)場設(shè)備功能模塊與S3C2440處理器之間雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集和發(fā)出控制信號；該模塊包括傳感器和執(zhí)行器兩部分；所述傳感器用于采集被監(jiān)控設(shè)備的各種物理量信號并以電信號的形式傳送至S3C2440處理器；所述執(zhí)行器可以是被監(jiān)控現(xiàn)場的工作設(shè)備或者設(shè)備的工作部分；所述USB接口電路、RS232電路以及網(wǎng)絡(luò)適配器作為S3C2440處理器的集成模塊，分別用于監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)同S3C2440處理器之間的連接。

在該嵌入式測控系統(tǒng)中，所述JTAG接口電路選用2.0mm間距的10腳調(diào)試接口電路，作為燒寫和調(diào)試代碼的工具和系統(tǒng)在開發(fā)階段的測試接口，開發(fā)完畢后則可以從電路中去掉，所述JTAG接口電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試時同外界的連接功能；所述CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊以8路10位CMOS A/D轉(zhuǎn)換器作為核心元件，其參考電壓為3.3V，通過調(diào)整可調(diào)電阻PR2可以調(diào)整AIN2引腳的輸入電壓，所述CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊被嵌入S3C2440處理器的板卡中用于視頻數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換；所述以太網(wǎng)控模塊選用DAVICOM公司的DM9000以太網(wǎng)控制器，DM9000可以在內(nèi)存模式和I/O模式下工作。當(dāng)配置成內(nèi)存模式時，DM9000的內(nèi)部寄存器和幀緩沖區(qū)映射到主機(jī)內(nèi)存中容量為4KB的連續(xù)塊中，主機(jī)可以通過這個塊直接訪問DM9000的內(nèi)部寄存器和緩沖區(qū)，所述CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊被嵌入S3C2440處理器的板卡中用于同互聯(lián)網(wǎng)之間進(jìn)行信號交換。

本發(fā)明的有益效果是：

基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的功能模塊及硬件設(shè)備具體包括：S3C2440處理器、監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)、電源、FLASH寄存器、SDRAM芯片、現(xiàn)場設(shè)備功能模塊、USB接口電路、RS232電路、網(wǎng)絡(luò)適配器、JTAG接口電路、CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊、以太網(wǎng)控模塊；該系統(tǒng)通過Web方式對嵌入式設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在嵌入式Web服務(wù)器的幫助下，客戶機(jī)可通過終端設(shè)備任意設(shè)置，只要能夠接入Internet并有權(quán)訪問嵌入式服務(wù)器，便可查閱現(xiàn)場設(shè)備信息并向現(xiàn)場設(shè)備輸出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及測控功能，使遠(yuǎn)程測試與控制成為現(xiàn)實(shí)。所述的基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問，能夠通過Web網(wǎng)頁對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行測試與控制，打破時空限制實(shí)現(xiàn)資源和技術(shù)的共享，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了真正的開放式遠(yuǎn)程測試與控制且具有很強(qiáng)的通用性與可擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。

圖1是基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)框架圖；

圖2是電源供電電路原理圖；

圖3是JTAG接口電路原理圖；

圖4是RS232接口電路原理圖；

圖5是DM9000以太網(wǎng)控制器接線電路原理圖；

圖6是A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施方式為：基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)通過Web方式對嵌入式設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，該系統(tǒng)通過監(jiān)控?cái)z像頭采集被監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)時狀態(tài)畫面，同時通過現(xiàn)場設(shè)備功能模塊上的傳感器采集被監(jiān)控現(xiàn)場的物理數(shù)據(jù)，上述被采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理器各功能模塊的處理后，通過PC上位機(jī)進(jìn)行顯示，在嵌入式Web服務(wù)器的幫助下，客戶機(jī)可通過終端設(shè)備任意設(shè)置，只要能夠接入Internet并有權(quán)訪問嵌入式服務(wù)器，便可查閱現(xiàn)場設(shè)備信息并向現(xiàn)場設(shè)備輸出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及測控功能，使遠(yuǎn)程測試與控制成為現(xiàn)實(shí)。

圖1是基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)框架圖，在該嵌入式測控系統(tǒng)中，所述的功能模塊及硬件設(shè)備具體包括：S3C2440處理器、監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)、電源、FLASH寄存器、SDRAM芯片、現(xiàn)場設(shè)備功能模塊、USB接口電路、RS232電路、網(wǎng)絡(luò)適配器、JTAG接口電路、CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊、以太網(wǎng)控模塊；所述S3C2440處理器通過USB接口電路、RS232接口電路、網(wǎng)絡(luò)適配器、JTAG接口電路同其他模塊進(jìn)行連接，用于完成整個系統(tǒng)的運(yùn)算和控制功能；所述監(jiān)控?cái)z像頭與S3C2440處理器之間通過USB接口電路進(jìn)行連接，用于視頻采集；所述PC上位機(jī)同S3C2440處理器之間通過RS232接口電路進(jìn)行連接，可實(shí)現(xiàn)視頻接收及顯示功能；所述電源通過導(dǎo)線接入系統(tǒng)的電路，用于給存儲器和外部I/O提供所需的3.3V電源；所述FLASH寄存器、SDRAM芯片與S3C2440處理器之間雙向連接，F(xiàn)LASH寄存器和SDRAM芯片用于存放Bootloader、Linux內(nèi)核、根文件系統(tǒng)以及用戶程序和數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的緩存；所述USB接口電路、RS232電路以及網(wǎng)絡(luò)適配器作為S3C2440處理器的集成模塊，分別用于監(jiān)控?cái)z像頭、PC上位機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)同S3C2440處理器之間的連接；所述JTAG接口電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試時同外界的連接功能；所述CMOS A/D轉(zhuǎn)換模塊和以太網(wǎng)控模塊被嵌入在S3C2440處理器的板卡中，分別用于視頻數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換和用于同互聯(lián)網(wǎng)之間進(jìn)行信號交換。

圖2是電源供電電路原理圖，在該嵌入式測控系統(tǒng)中，S3C2440A處理器內(nèi)核供電電壓為1.2V，存儲器供電電壓為1.8/2.5/3.3V，外部I/O供電電壓為3.3V。本系統(tǒng)采用5V輸入電壓，經(jīng)過低壓差線性穩(wěn)壓源芯片AS2815AR-3.3IC穩(wěn)壓后，給存儲器和外部I/O提供所需的3.3V電源。在核心板上，采用低壓差線性穩(wěn)壓源芯片MAX8860EUA18進(jìn)一步降壓后給內(nèi)核供電。

圖3是JTAG接口電路原理圖，在該嵌入式測控系統(tǒng)中，S3C2440內(nèi)部集成JTAG電路模塊，可以通過外部JTAG調(diào)試電纜或仿真器與目標(biāo)板連接調(diào)試。JTAG(Joint Test Action Group)是1985年制定的國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，主要用于檢測PCB和IC芯片。JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路TAP(Test Access Port，測試訪問端口)，通過專用的JTAG測試工具對內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試。通過JTAG接口，可對芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問，為了減少擴(kuò)展板的占用面積，該系統(tǒng)選用2.0mm間距的10腳調(diào)試接口電路。JTAG作為燒寫和調(diào)試代碼的工具和系統(tǒng)在開發(fā)階段的測試接口，開發(fā)完畢后則可以從電路中去掉，所述JTAG接口電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試時同外界的連接功能。

圖4是RS232接口電路原理圖，在該嵌入式測控系統(tǒng)中，RS232接口不僅可以作為一種雙機(jī)通信接口，很多時候還可以作為一種調(diào)試手段。在本系統(tǒng)中，RS232接口連接上位主機(jī)，借助主機(jī)上的串口工具軟件SecureCRT觀察實(shí)時操作系統(tǒng)的啟動和應(yīng)用程序的執(zhí)行情況。此外，RS232接口也是一個很通用的接口設(shè)備，通過RS232接口可以和很多其它設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)充連接。考慮到嵌入式系統(tǒng)空間的局限性，選用9針接口，最大傳輸距離可達(dá)30m，最大傳輸速率20kb/s，適于距離較近設(shè)備之間的通信。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)定義-15V~-3V表示邏輯“1”，+3V~+15V表示邏輯“0”。之所以選擇-15V~-3V和+3V~+15V這個范圍而不采用TTL邏輯（0V～5V），主要是為了提高抗干擾能力和增加傳輸距離。

圖5是DM9000以太網(wǎng)控制器接線電路原理圖，在該嵌入式測控系統(tǒng)中，S3C2440內(nèi)部沒有以太網(wǎng)控制器，需要外接以太網(wǎng)控制芯片以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入功能。系統(tǒng)選用DAVICOM公司的DM9000以太網(wǎng)控制器，DM9000芯片內(nèi)部集成了一個通用處理器接口，一個10/100M自適應(yīng)PHY和一個容量為4KB的16位寬SRAM。DM9000還提供了介質(zhì)無關(guān)接口，以連接所有家用電話線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及提供介質(zhì)無關(guān)接口的其他收發(fā)器。DM9000支持8位，16位和32位接口訪問內(nèi)部存儲器，以支持不同的處理器。DM9000物理協(xié)議層接口完全支持10Mbps下3類、4類、5類非屏蔽雙絞線和100Mbps下5類非屏蔽雙絞線，這完全符合IEEE 802.3u規(guī)格。它的自動協(xié)調(diào)功能可以自動完成配置以最大限度地適合其線路帶寬，此外DM9000還支持IEEE 802.3x全雙工流量控制協(xié)議。DM9000的網(wǎng)絡(luò)編程非常簡單，所以用戶可以方便的將端口驅(qū)動程序移植到任何操作系統(tǒng)。DM9000可以在內(nèi)存模式和I/O模式下工作。當(dāng)配置成內(nèi)存模式時，DM9000的內(nèi)部寄存器和幀緩沖區(qū)映射到主機(jī)內(nèi)存中容量為4KB的連續(xù)塊中，主機(jī)可以通過這個塊直接訪問DM9000的內(nèi)部寄存器和緩沖區(qū)。

圖6是A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖，S3C2440A芯片內(nèi)部集成了8路10位CMOS A/D轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為3.3V。為了實(shí)現(xiàn)基于S3型處理器和CMOS的嵌入式測控系統(tǒng)對模擬信號的采集實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一路直流電壓值采集電路，通過調(diào)整可調(diào)電阻PR2可以調(diào)整AIN2引腳的輸入電壓。

除了上述以外本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實(shí)施例都可以進(jìn)一步變動結(jié)合。雖然本發(fā)明是就其較佳實(shí)施例予以示圖說明的，但是熟悉本技術(shù)的人都可理解到，在所述權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可對本發(fā)明做出多種改動和變動。