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案例頻道 摘 要：提出高山旅游纜車安全性能問題，對高山旅游纜車運行狀態(tài)進行監(jiān)測與診斷, 及時發(fā)現(xiàn)故障及隱患并采取相應(yīng)措施,基于Bluetooth無線技術(shù)以ARM微處理器使用嵌入式操作系統(tǒng)為核心，本系統(tǒng)的實現(xiàn)有兩個關(guān)鍵部分: 一是核心處理器的選擇; 二是藍牙模塊的選擇。通過程序的寫入設(shè)計了纜車監(jiān)測系統(tǒng)。通過實地驗證證本系統(tǒng)性能可靠，工作穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：纜車；Bluetooth；ARM；系統(tǒng)設(shè)計
高山旅游纜車安全性能是每個旅游者關(guān)心的問題，因此, 對高山旅游纜車運行狀態(tài)進行監(jiān)測與診斷, 及時發(fā)現(xiàn)故障及隱患并采取相應(yīng)措施, 是提高高山旅游纜車可靠性和安全性的重要手段。
電牽引高山旅游纜車多以PLC 為核心組建電氣控制系統(tǒng),因此對高山旅游纜車的監(jiān)控主要是針對PLC 數(shù)據(jù)的采集以及對PLC 本身的監(jiān)控。需要采集的數(shù)據(jù)有:需要采集的數(shù)據(jù)有: 供電電壓、變頻器直流母線電壓、變頻器輸出電壓、變頻器輸出電流、變頻器輸出轉(zhuǎn)矩、變頻器輸出頻率、變頻器溫度、以及PLC 的狀態(tài)。
一 下面介紹藍牙技術(shù)主要特點[1]
(1)可靠
藍牙采用了自適應(yīng)跳頻(Adaptive Frequency Hopping)方式擴展頻譜(Spread Spectrum),同時采用前向糾錯(FEC)編碼技術(shù), 減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響, 并應(yīng)用二進制調(diào)頻( FM) 技術(shù)抑制干擾和防止衰落。
(2)低功耗
藍牙設(shè)備由于定位于短距離通信, 射頻功率很低。在射頻等級為2 時, 工作狀態(tài)功耗一般為2.5mW( 4dBm) 。
二 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)由采集單元和集中單元兩部分組成, 如圖1 所示。
圖1
圖1
采集單元位于旅游纜車上, 直接與安裝于旅游纜車上的工控機RS232-c口連接, 將采集到的數(shù)據(jù)通過藍牙通道發(fā)送到集中單元; 集中單元再由RS22 接口通過電纜將信號轉(zhuǎn)發(fā)到地面監(jiān)控站。集中單元也可將數(shù)據(jù)保存在本地, 并通過人機接口在本地查詢、顯示。RS422在19Kps下能為能傳輸1200M。防止出現(xiàn)采集單元到集中單元間距離過遠或障礙物阻擋藍牙鏈路的情況, 故將多個中單元放置在不同地點, 以保證采集單元始終有可連接的集中單元。
三 系統(tǒng)硬件設(shè)計[2][3]
本系統(tǒng)的實現(xiàn)有兩個關(guān)鍵部分: 一是核心處理器的選擇; 二是藍牙模塊的選擇。
核心處理器需要提供足夠的處理能力、兩個串口控制器和LCD 控制器。選擇了ARM7的S3C44B0X處理器，S3C44B0X主要性能特點：
1）采用高性能CMOS技術(shù)，采用0.25微米工藝制造。
2)Thumb代碼壓縮器。
3）一個片上的CE斷點調(diào)試器,一個32位的硬件乘法器。
4）8KBCache和內(nèi)部SRAM、LCD控制器，IIS總路線接口同步SIO接口和PLL倍頻器。
藍牙模塊需要支持串口應(yīng)用模型, 同時提供支持二次開發(fā)的接口。經(jīng)過大量選型和比較, 最終采用了BRF6150藍牙模塊。BRF6150 是藍牙適配器之一,可選擇具體的型號支持串口、撥號網(wǎng)絡(luò)、耳機、免提、局域網(wǎng)\接入等應(yīng)用模型并滿足不同的射頻等級要求。選用ADM489實現(xiàn)與S3C44B0X接口。如圖2
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四 系統(tǒng)軟件設(shè)計
DSP的軟件環(huán)境采用的是TI公司提供的CCS，此軟件支持匯編語言和C語言[4]。軟件設(shè)計上, 系統(tǒng)以采集單元作為主機, 集中單元作為客戶機, 采用GSM07.10 復(fù)用協(xié)議構(gòu)建點對多點微微網(wǎng), 由采集單元完成微微網(wǎng)的建立、維護與釋放等工作。采用通道備份、應(yīng)答確認和可用目標信息實時更新的機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｍ瑫r, 將數(shù)據(jù)存儲在本地的集中單元內(nèi)，可通過PC機進行信息的查詢。使用嵌入式操作系統(tǒng)時, 應(yīng)用軟件只與上層代碼有關(guān), 與處理器無關(guān), 在進行軟件移植時僅需對與硬件相關(guān)的底層函數(shù)進行修改。因此這樣的應(yīng)用軟件具有良好的可移植性和穩(wěn)定的可靠性。
DSP的軟件環(huán)境采用的是TI公司提供的CCS，此軟件支持匯編語言和C語言[4]。軟件設(shè)計上, 系統(tǒng)以采集單元作為主機, 集中單元作為客戶機, 采用GSM07.10 復(fù)用協(xié)議構(gòu)建點對多點微微網(wǎng), 由采集單元完成微微網(wǎng)的建立、維護與釋放等工作。采用通道備份、應(yīng)答確認和可用目標信息實時更新的機制保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｍ瑫r, 將數(shù)據(jù)存儲在本地的集中單元內(nèi)，可通過PC機進行信息的查詢。使用嵌入式操作系統(tǒng)時, 應(yīng)用軟件只與上層代碼有關(guān), 與處理器無關(guān), 在進行軟件移植時僅需對與硬件相關(guān)的底層函數(shù)進行修改。因此這樣的應(yīng)用軟件具有良好的可移植性和穩(wěn)定的可靠性。
采集單元軟件流程：
集中單元軟件流程：
五 S3C44B0X參數(shù)設(shè)置
可編程的波特率，紅外收/發(fā)模式，1個停止位，8位數(shù)據(jù)寬度和奇偶位校驗。波特率發(fā)生器以系統(tǒng)主頻時鐘源。發(fā)送器和接收器包含16字節(jié)的FIFO和移位寄存器，被發(fā)送的數(shù)據(jù)被寫入FIFO再COPY到移位寄存器，被移位移出。
相關(guān)的軟件代碼為
void main (){Int i- uart () ; ∥初始化uart 接口, 驅(qū)動藍牙模塊Int i- device ( ) ; ∥初始化檢測器, 周期性獲取設(shè)備參數(shù)task- A P- Receive () ; ∥接收來自藍牙接入點的數(shù)據(jù)并更新指令task- device () ; ∥獲取檢測器的設(shè)備參數(shù)task- A P- Send ( ) ; ∥發(fā)送采集的數(shù)據(jù)給藍牙接入點}
本系統(tǒng)通過在安徽的一個山區(qū)的旅游纜車上實驗，驗證藍牙無線技術(shù)安全可靠、組網(wǎng)靈活的特點。說明了本系統(tǒng)適合絕對高度為1500M的山地纜車。
參考文獻：
[1]謝曉. 基于藍牙無線局域網(wǎng)的文件傳輸系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D ]. [碩士論文]. 北京: 北京郵電大學(xué)
[2]俞建新,王健,宋健健. 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M ].北京:機械工程出版社, 2008
[3]葛紉秋，韓字龍．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2008．
[4]黃智偉，藍牙硬件電路[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號