一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括服務(wù)器和物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)，所述服務(wù)器的軟件模塊包括協(xié)議棧、操作系統(tǒng)和壓縮文件系統(tǒng)，其特征在于，所述物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)由多個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)包括區(qū)域協(xié)調(diào)器、路由器和傳感節(jié)點(diǎn)，所述傳感節(jié)點(diǎn)上集成傳感器，用以獲取遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理參數(shù)，傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由器加入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)，路由器通過(guò)路由表建立好協(xié)調(diào)器、路由器、傳感節(jié)點(diǎn)的通信路徑關(guān)系，將數(shù)據(jù)包從傳感節(jié)點(diǎn)路由給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再通過(guò)串口線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到服務(wù)器上。
【專利說(shuō)明】
一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于S0PC的Web服務(wù)器，提供了Internet的訪問(wèn)接口和與ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的通信接口，成功融合了Inernet和物聯(lián)網(wǎng)的處理平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002] S0PC(System On Programmable Chip)系統(tǒng)是基于FPGA器件，通過(guò)Altera開(kāi)發(fā)的 Quartus II軟件添加Nios II軟核處理器和各種軟件自帶的IP Core或者是自己編寫(xiě)的IP Core構(gòu)建硬件平臺(tái)。該編譯文件Program到FPGA器件就構(gòu)成了（System On Chip)系統(tǒng)。
[0003] Altera開(kāi)發(fā)的嵌入式設(shè)計(jì)套件Nios II IDE給嵌入式設(shè)計(jì)提供了良好的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā) 資源。一方面IDE上集成了安全可靠、靈活性強(qiáng)、移植性強(qiáng)、使用方便、可固化、可裁減的搶占 式的實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)yC/0S-II;另一方面IDE中也集成了完備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 NicheStack TCP/IP協(xié)議棧。該協(xié)議棧是專門(mén)針對(duì)嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，具有代碼簡(jiǎn) 單，移植性強(qiáng)、與PC編程兼容等優(yōu)點(diǎn)，因此本系統(tǒng)就采用基于yC/0S-II以及Niche Stack TCP/IP協(xié)議棧設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
[0004] Altera公司的S0PC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)也為網(wǎng)絡(luò)文件的儲(chǔ)存和傳送提供了非常好的工具： Read Only Zip File System(只讀壓縮文件系統(tǒng)）。一般的嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)不支持海量文 件的存儲(chǔ)和讀寫(xiě)，比如在51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中我們只能以數(shù)組的形式儲(chǔ)存圖片、音響、視 頻等內(nèi)容，這就對(duì)這些對(duì)象的存儲(chǔ)以及使用帶來(lái)了很大的不便，而在S0PC的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，壓 縮文件系統(tǒng)可以很好地對(duì)這些文件進(jìn)行支持。將需要存儲(chǔ)的文件打包使用IDE的系統(tǒng)庫(kù)中 的Z只讀壓縮文件系統(tǒng)(Read Only Zip File System)，然后將文件通過(guò)flash下載器下載 至Ijflash中即可，最后應(yīng)用程序中通過(guò)簡(jiǎn)單的文件讀操作就可以使用。
[0005] yC/OS-II是專門(mén)為計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的，絕大部分代碼是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的。 CPU硬件相關(guān)部分是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的、總量約200行的匯編語(yǔ)言部分被壓縮到最低限度， 為的是便于移植到任何一種其它的CHJ上。
[0006] DM9000A是中國(guó)臺(tái)灣DAVI⑶Μ公司推出的一款高速以太網(wǎng)接口芯片，其基本特征 是:集成了 10/100Μ物理層接口；內(nèi)部帶有16Κ字節(jié)SRAM用作接受發(fā)送的FIFO緩存;支持8位 或16位兩種主機(jī)工作模式；通過(guò)HP認(rèn)證的AUTO-Mdix(支持直接互連自動(dòng)翻轉(zhuǎn)）功能；支持 TCP/IP加速（IPv4check sum offload)減輕CPU的負(fù)擔(dān)，提高了整機(jī)效能；10ns 1/0讀寫(xiě)時(shí) 間。DM9000A以太網(wǎng)控制器遵循IEEE頒布的802.3以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。該電路還集成了EEPR0M 接口，啟動(dòng)時(shí)通過(guò)EEPR0M輸入到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)初始化。
[0007] ZigBee協(xié)議棧由一組子層構(gòu)成。每層為其上層提供一組特定的服務(wù):一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí) 體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個(gè)管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過(guò)一個(gè)服務(wù)接入 點(diǎn)（SAP)為其上層提供服務(wù)接口，并且每個(gè)SAP提供了一系列的基本服務(wù)指令來(lái)完成相應(yīng)的 功能。IEEE 802.15.4-2003標(biāo)準(zhǔn)定義了最下面的兩層：物理層（PHY)和介質(zhì)接入控制層 (MAC) digBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層(APL)框架的設(shè)計(jì)。其中，應(yīng)用層的框架包括了應(yīng) 用支持子層(APS)、Zig Bee設(shè)備對(duì)象(ZD0)及由制造商制定的應(yīng)用對(duì)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] (1)發(fā)明目的
[0009] 本發(fā)明的目的在于為各種環(huán)境提供一種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，例如農(nóng)業(yè)大棚的遠(yuǎn)程智能 監(jiān)控系統(tǒng)、家庭遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)、山體滑坡遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)等 等。
[0010] 本發(fā)明提供了通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器IP地址，打開(kāi)服務(wù)器登錄界面。登錄用戶名 和密碼后，點(diǎn)擊登錄可以進(jìn)入控制界面。點(diǎn)擊相應(yīng)的超鏈接可以進(jìn)入實(shí)時(shí)參數(shù)顯示界面或 實(shí)時(shí)視頻采集界面。在服務(wù)器上安裝了一塊TFT觸摸屏用作備用監(jiān)控界面。TFT觸摸屏擴(kuò)展 了網(wǎng)頁(yè)上的功能，在黑客攻破網(wǎng)絡(luò)時(shí)，管理員能通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏斷開(kāi)和連接網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)點(diǎn)擊 調(diào)用歷史IP查找到非法IP登陸者以方便破案。
[0011] (2)技術(shù)方案
[0012] 本發(fā)明具體技術(shù)方案為:一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括服務(wù)器和物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)，所 述服務(wù)器的軟件模塊包括協(xié)議棧、操作系統(tǒng)和壓縮文件系統(tǒng)，其特征在于，所述物聯(lián)網(wǎng)子系 統(tǒng)由多個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)包括區(qū)域協(xié)調(diào)器、路由器和傳感節(jié)點(diǎn)，所述傳感節(jié)點(diǎn) 上集成傳感器，用以獲取遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理參數(shù)，傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由器加入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)，路由 器通過(guò)路由表建立好協(xié)調(diào)器、路由器、傳感節(jié)點(diǎn)的通信路徑關(guān)系，將數(shù)據(jù)包從傳感節(jié)點(diǎn)路由 給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再通過(guò)串口線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到服務(wù)器上。
[0013] 本發(fā)明利用Niche Stack TCP/IP協(xié)議棧、uC/OS-II操作系統(tǒng)、Zip File System、 多CPU技術(shù)和ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)而成。該系統(tǒng)以多塊CC2430模塊為監(jiān)控子節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)子節(jié)點(diǎn) 上集成了溫濕度、噪聲、光照、二氧化碳濃度等各種傳感器，用以獲取遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理參 數(shù)，并以無(wú)線的方式傳遞給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器再通過(guò)串口線將這些子節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞 到由DE2建立的Web服務(wù)器上，使得用戶無(wú)論離開(kāi)監(jiān)控環(huán)境多遠(yuǎn)都可通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng) 業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0014] Web服務(wù)器由NicheStack TCP/IP協(xié)議棧、yC/OS-II和Zip File System三個(gè)軟件 組件聯(lián)合設(shè)計(jì)而成。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)刷新、超鏈接、滾動(dòng)字幕等功能。不但能實(shí)時(shí)更新監(jiān)控?cái)?shù) 據(jù)，還可以向網(wǎng)絡(luò)中傳遞遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻。DE2上還設(shè)計(jì)了大量的控制電路，比如 蜂鳴器，觸摸屏，電動(dòng)機(jī)，繼電器等器件根據(jù)需要安裝。
[0015] 本發(fā)明的FPGA芯片中嵌入了兩個(gè)Nios II CPU，一個(gè)用于構(gòu)建Web服務(wù)器，一個(gè)用 于控制攝像頭，這樣做既減輕了 CPU的負(fù)擔(dān)，提高了執(zhí)行效率和穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí) 時(shí)性能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中自主開(kāi)發(fā)出3個(gè)IP核，并且寫(xiě)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。這3個(gè)IP核分別是 DM9000a Core，用于驅(qū)動(dòng)DM9000( 10M/100M以太網(wǎng)卡芯片）；TFT Core，用于驅(qū)動(dòng)TFT顯示屏； StepperMotor Core，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。
[0016] Altera公司沒(méi)有提供DM9000A芯片的IP Core和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序。在本發(fā)明中由自 己編寫(xiě)DM9000A芯片的IP Core和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序。在DM9000A芯片中共有200多個(gè)狀態(tài)或是 控制寄存器，每個(gè)寄存器有對(duì)應(yīng)著8個(gè)位，每一位的作用又各不相同，而且復(fù)位、讀、寫(xiě)必須 按照嚴(yán)格的過(guò)程進(jìn)行才能成功。下表1為DM9000A的軟件驅(qū)動(dòng)程序中函數(shù)作用。
[0017] 表1 DM9000A的軟件驅(qū)動(dòng)程序中函數(shù)作用
[0020] 本發(fā)明的備用監(jiān)控采用電阻式觸控屏，其驅(qū)動(dòng)芯片為ILI9325,觸摸屏控制芯片為 ADS7843。采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)連接ILI9325和ADS7843到Nios CPU的接口程 序，然后封裝成TFT屏的IP Core，最后在軟件平臺(tái)上通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。S0PC 開(kāi)發(fā)者需要使用TFT觸控屏只需要添加TPT Core和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)庫(kù)就能使用該TFT了。下表2 為T(mén)FT驅(qū)動(dòng)程序中函數(shù)作用。
[0021] 表2 TFT驅(qū)動(dòng)程序中函數(shù)作用
[0022]
[0023]本發(fā)明的控制電路里面使用了步進(jìn)電機(jī)，并為其編寫(xiě)了BJDJ Core和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng) 程序，能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正方向任意角度旋轉(zhuǎn)和反方向任意角度的旋轉(zhuǎn)，可供其他S0PC開(kāi)發(fā) 者使用。
[0024]本發(fā)明發(fā)明了一種Nios II CPU之間大規(guī)模傳送數(shù)據(jù)的方法，利用Mutex Core互 斥訪問(wèn)內(nèi)存實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸，最高一次能傳送Mutex Core訪問(wèn)內(nèi)存的容量個(gè)數(shù)據(jù)。 [0025]本發(fā)明基于Nios CPU的軟件編程實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁(yè)的動(dòng)態(tài)刷新方法，該方法是利用yC/ os-π操作系統(tǒng)創(chuàng)建的一個(gè)任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，終端PC機(jī)通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器后顯示相應(yīng)界 面，該界面可實(shí)現(xiàn)按指定時(shí)間刷新界面。
[0026] 本發(fā)明采用串口攝像頭PTC01采集實(shí)時(shí)視頻信息，通過(guò)在S0PC系統(tǒng)中添加UART Core，設(shè)置115200bit/s的速率，然后編寫(xiě)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序向串口攝像頭發(fā)送指令得到相應(yīng) 的圖像信息。該驅(qū)動(dòng)程序用法為開(kāi)發(fā)者在添加UART Core后，在Nios IDE的相應(yīng)軟件工程中 添加PtcOl .c和PtcOl .h就可以用于該攝像頭的開(kāi)發(fā)了。
[0027] 本發(fā)明的無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)是智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)和終 端控制采集模塊，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是建立在Texas Instruments公司的Z-Stack協(xié)議棧上進(jìn)行 設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)的工作首先由每個(gè)區(qū)域的Zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行信號(hào)能量檢測(cè)和信道集掃描，選 擇合適的通信信道，在確定好個(gè)域網(wǎng)絡(luò)的PAN ID網(wǎng)絡(luò)編號(hào)和MAC物理地址后，建立好了各自 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)；區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)PAN ID網(wǎng)絡(luò)編號(hào)來(lái)區(qū)分的，區(qū)域協(xié)調(diào)器附近的傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)信 道掃描，連接附近的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)獲得16位的短MAC物理地址，同樣路由器加入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)， 路由器通過(guò)路由表建立好協(xié)調(diào)器、路由器、傳感節(jié)點(diǎn)的通信路徑關(guān)系，將數(shù)據(jù)包從傳感節(jié)點(diǎn) 路由給協(xié)調(diào)器。環(huán)境數(shù)據(jù)的采集通過(guò)傳感節(jié)點(diǎn)，在軟件的0SAL層對(duì)傳感采集事件進(jìn)行自定 義：
[0028] #define MY_START_EVT 0X0001//加入網(wǎng)絡(luò)
[0029] #define SENS0R_EVT 0X0004//傳感采集
[0030]本發(fā)明ZigBee系統(tǒng)軟件通過(guò)輪循查找操作系統(tǒng)對(duì)事件進(jìn)行處理，來(lái)調(diào)用Sensonr_ App()函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及其發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。來(lái)自傳感節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)包由于傳輸距離有限，不能直接傳給協(xié)調(diào)器，因而，在中間加一級(jí)路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù) 路由，簡(jiǎn)單的路由就將接收到的傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包不做處理直接路由到下一級(jí)路由器或者協(xié) 調(diào)器，為了減小路由器一協(xié)調(diào)器的信道利用率和協(xié)調(diào)器單位時(shí)間數(shù)據(jù)負(fù)荷量，在路由器端 將來(lái)自區(qū)域傳感節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆包后獲取節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，重新整合成新的區(qū)域數(shù) 據(jù)包進(jìn)行發(fā)送傳輸，在協(xié)調(diào)器接收到路由器已打包好的整個(gè)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)包時(shí)，并對(duì)數(shù) 據(jù)包進(jìn)行拆包處理，獲得各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行串口傳輸，傳給Web server服務(wù)器。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1:基于S0PC的Web服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)圖 [0032]圖2:基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng) [0033] 圖3:通過(guò)Internet監(jiān)控服務(wù)器的終端設(shè)備
[0034]圖4:Web服務(wù)器中10個(gè)進(jìn)程之間的通信關(guān)系 [0035] 圖5:PTC01程序流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例子作詳細(xì)說(shuō)明，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為 了限制發(fā)明的范圍，及其應(yīng)用。
[0037]圖1是用DE2開(kāi)發(fā)板構(gòu)建的Web服務(wù)器的系統(tǒng)架構(gòu)圖，各個(gè)IP Core掛載到Avalon總 線上，對(duì)應(yīng)的IP Core掛載相應(yīng)的外設(shè)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。預(yù)留的外部接口有TFT屏(觸控 和顯示），UARTlCore(用于和ZigBee子系統(tǒng)通訊），UART2Core(用于采集視頻信息），網(wǎng)口（用 于)連接終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0038]該TFT屏為觸摸屏，在該系統(tǒng)中主要顯示開(kāi)發(fā)版本、系統(tǒng)操作方法、系統(tǒng)所有功能、 訪問(wèn)該服務(wù)器用戶的IP和各種傳感器值。用于控制主要有控制外部設(shè)備，如繼電器、直流電 機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、LED燈等。用于內(nèi)部進(jìn)程的控制，點(diǎn)擊斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于刪除內(nèi)部相關(guān)的網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)程用于切斷外部網(wǎng)絡(luò)攻擊，如果網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)安全可以點(diǎn)擊重新接入網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部進(jìn)程則重新 注冊(cè)。
[0039] Web服務(wù)器中子功能核UARTICore使用RS232三線通信協(xié)議，用來(lái)建立Web服務(wù)器與 ZigBee協(xié)調(diào)器之間的通信。Web服務(wù)器要準(zhǔn)確獲到ZigBee網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，必須制定嚴(yán) 格的通信協(xié)議，雙方通信是以數(shù)據(jù)包為單位進(jìn)行幀傳輸，如表3為Web server與ZigBee通信 數(shù)據(jù)包幀格式，數(shù)據(jù)包的幀頭和幀尾的值固定，節(jié)點(diǎn)的信息以結(jié)構(gòu)體為單位封裝到數(shù)據(jù)包。 當(dāng)S0PC上位機(jī)接收到ZigBee協(xié)調(diào)器信息后，在串口中斷中，用一個(gè)數(shù)組依次裝入接收到的 字節(jié)數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)指針來(lái)尋找?guī)^和幀尾，在找到幀頭和幀尾，并且滿足：
[0040]幀尾地址=幀頭地址+9時(shí)，拆開(kāi)數(shù)據(jù)包，取出電壓、溫度、濕度、光照等值。
[0041 ] 表3 Web server與ZigBee通信數(shù)據(jù)幀格式
[0043] Web服務(wù)器中子功能核UART2Core使用RS232三線通信協(xié)議向Camera發(fā)送指令，采 集視頻信息。
[0044] Web服務(wù)器的Dm9000Core連接到以太網(wǎng)口，通過(guò)網(wǎng)線可以將該網(wǎng)口連接到 Internet供遠(yuǎn)程終端訪問(wèn)，客戶只需要打開(kāi)瀏覽器，在地址欄輸入相應(yīng)地址即可進(jìn)入登入 界面。
[0045]圖2是基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起者，上電后協(xié)調(diào)器自動(dòng)搜 索終端節(jié)點(diǎn)，如果距離過(guò)遠(yuǎn)則需要加路由器路由轉(zhuǎn)發(fā)然后找到終端節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采 集各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)然后發(fā)往協(xié)調(diào)器，距離不夠的通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)。
[0046]圖3是將Web服務(wù)器的網(wǎng)口連接到Internet，由圖可知PC機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦等 設(shè)備都可以訪問(wèn)該服務(wù)器。
[0047]該發(fā)明使用的FPGA內(nèi)部嵌入的CPU1采用了 yC/OS-II操作系統(tǒng)基于多進(jìn)程或任務(wù) (進(jìn)程針對(duì)操作系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)，任務(wù)針對(duì)用戶術(shù)語(yǔ))的方式進(jìn)行編程用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，如圖4所 示：
[0048]進(jìn)程一 :WSInitialTask()，用來(lái)初始化系統(tǒng)并且創(chuàng)建其他的進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程會(huì)在 系統(tǒng)啟動(dòng)之后自動(dòng)刪除自己。之所以要這樣做，這是yc/os-n操作系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。
[0049] 進(jìn)程二：InetMain()，主要的NicheStack TCP/IP協(xié)議棧任務(wù)，被分配的優(yōu)先級(jí)為 2〇
[0050] 進(jìn)程三:Clocktick〇，NicheStack TCP/IP協(xié)議棧的時(shí)鐘管理任務(wù)，被分配的優(yōu)先 級(jí)為3。
[0051]以上這兩個(gè)進(jìn)程為NicheStack TCP/IP協(xié)議棧的內(nèi)部進(jìn)程，不屬于用戶的應(yīng)用進(jìn) 程，他們自己會(huì)占用yC/OS-II的64個(gè)優(yōu)先級(jí)中的兩個(gè)，而且是較高的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，默認(rèn)情況 下進(jìn)程二會(huì)占用的優(yōu)先級(jí)為2,進(jìn)程三會(huì)占用的優(yōu)先級(jí)為3。你也可以在ipport.h文件中修 改這兩個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。請(qǐng)不要再把這兩個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分配給其他的進(jìn)程。
[0052] 進(jìn)程四：WSCreateTask()，用來(lái)創(chuàng)建WSTask()、Task_Create_Main_Page()、Task_ Handle_RS232()、Task_PTC_to_DE2_Pic()、TFT_LCD320240_Task()、Task_Farm_Auto_Ctr ()這六個(gè)任務(wù)。任務(wù)WSCreateTaskO沒(méi)有while(l)的無(wú)限循環(huán)結(jié)構(gòu)，一旦啟動(dòng)，只運(yùn)行一次 就結(jié)束。
[0053] 進(jìn)程五:WSTask〇,這是系統(tǒng)最關(guān)鍵的任務(wù)，專門(mén)用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，在它里面會(huì)調(diào)用 socket、bind、listen、select、send、recv、FD_SET、FD_ZERO、FD_ISSET 等函數(shù)。
[0054] 進(jìn)程六:Task_Create_Main_Page()，這個(gè)進(jìn)程專門(mén)用來(lái)創(chuàng)建可以自動(dòng)刷新數(shù)據(jù)的 網(wǎng)頁(yè)。因?yàn)橐粋€(gè)網(wǎng)頁(yè)無(wú)非是用html語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的一些代碼經(jīng)過(guò)瀏覽器的解釋而形成的，要向 使網(wǎng)頁(yè)中的數(shù)據(jù)不斷刷新，我們采用的方法是不但把更新的溫度、濕度等參數(shù)添加到新建 的網(wǎng)頁(yè)的html代碼中。這樣就需要一個(gè)專門(mén)的進(jìn)程來(lái)不斷的創(chuàng)建新的網(wǎng)頁(yè)的html代碼。 [0055] 進(jìn)程七:Task_Handle_RS232()，專門(mén)用來(lái)分析從主ZigBee發(fā)給DE2的大棚環(huán)境數(shù) 據(jù)，并把這些命令傳送給了881^_〇63丨6_]\^；[11_?386，使它不斷創(chuàng)建更新了的網(wǎng)頁(yè)。因?yàn)橹?ZigBee和DE2之間通過(guò)RS232通信，主ZigBee把環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)給RS232,在DE2中就會(huì)有很多的 中斷，每來(lái)一個(gè)中斷，就會(huì)向接收緩存中寫(xiě)入一個(gè)數(shù)，并且同時(shí)把寫(xiě)指針向前推進(jìn)一步，這 是就需要一個(gè)讀接收緩存中的數(shù)據(jù)的進(jìn)程。該進(jìn)程根據(jù)接收緩存中的數(shù)據(jù)編碼來(lái)進(jìn)行分 析，從而得到主ZigBee傳給DE2的信息內(nèi)容。
[0056] 進(jìn)程八:Task_PTC_to_DE2_Pic()，這個(gè)進(jìn)程是專門(mén)用來(lái)讀取CPU2存到SRAM中的圖 片信息的，然后解碼分別存到三條緩存里面，別的進(jìn)程就可以調(diào)用這三條緩存把圖片上傳 到網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)瀏覽器解析出來(lái)。
[0057] 進(jìn)程九4?1'上〇)320240_了&4()，這個(gè)進(jìn)程主要用來(lái)進(jìn)行了?1'的初始化，只執(zhí)行一 次，核環(huán)境變量的動(dòng)態(tài)顯示，控制是用TFT觸摸中斷實(shí)現(xiàn)的，
[0058] 進(jìn)程十:Task_Farm_Auto_Ctr()，這個(gè)任務(wù)是根據(jù)上傳到web服務(wù)器的物聯(lián)網(wǎng)終端 的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行門(mén)限判斷，然后向物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送控制命令，控制相應(yīng)設(shè)備的打開(kāi)或關(guān) 斷。
[0059]該發(fā)明使用的FPGA內(nèi)部嵌入的CPU2重要用來(lái)實(shí)現(xiàn)視屏幀的采集，如圖5所示為 CPU2的程序流程圖。程序流程圖包括上電初始化流程和拍照流程。
[0060] PTC01攝像頭上電初始化流程：1、上電，2、延時(shí)2.5秒，3、發(fā)送復(fù)位指令，4、設(shè)置拍 照?qǐng)D片大小指令，5、設(shè)置拍照?qǐng)D片壓縮率指令。
[0061] 拍照片流程：1、發(fā)送拍照指令2、發(fā)送讀取所拍圖片長(zhǎng)度指令3、發(fā)送讀取所拍圖 片數(shù)據(jù)指令4、最后發(fā)送停止拍照指令。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括服務(wù)器和物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)，所述服務(wù)器的軟件模塊包括 協(xié)議棧、操作系統(tǒng)和壓縮文件系統(tǒng)，其特征在于，所述物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)由多個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成， 每個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)包括區(qū)域協(xié)調(diào)器、路由器和傳感節(jié)點(diǎn)，所述傳感節(jié)點(diǎn)上集成傳感器，用以獲取 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理參數(shù)，傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)路由器加入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)，路由器通過(guò)路由表建立好協(xié) 調(diào)器、路由器、傳感節(jié)點(diǎn)的通信路徑關(guān)系，將數(shù)據(jù)包從傳感節(jié)點(diǎn)路由給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再通 過(guò)串口線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到服務(wù)器上。2. 如權(quán)利要求1所述一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器芯片采用FPGA芯 片，并在所述FPGA芯片中嵌入了兩個(gè)Nios II CPU，一個(gè)用于構(gòu)建Web服務(wù)器，一個(gè)用于控制 攝像頭。3. 如權(quán)利要求2所述一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器上安裝了一塊TFT 觸摸屏用作備用監(jiān)控界面，所述服務(wù)器FPGA芯片上還包括TFT Core，用于驅(qū)動(dòng)TFT顯示屏； DM9000core，用于驅(qū)動(dòng)DM9000以太網(wǎng)卡芯片；StepperMotor Core，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī);UART Core，用于驅(qū)動(dòng)MAX232傳送RS232協(xié)議數(shù)據(jù)。4. 如權(quán)利要求3所述一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述UART Core包括 UARTICore和UART2Core兩個(gè)功能子核，UARTICore使用RS232三線通信協(xié)議，用來(lái)建立Web服 務(wù)器與ZigBee協(xié)調(diào)器之間的通信，UART2Core使用RS232三線通信協(xié)議向攝像頭發(fā)送指令， 米集視頻?目息。5. 如權(quán)利要求3所述一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控子節(jié)點(diǎn)為CC2430模 塊，在每個(gè)子節(jié)點(diǎn)上集成了溫濕度、噪聲、光照、二氧化碳濃度傳感器。6. -種如權(quán)利要求2所述遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的方法，包括： 1) 創(chuàng)建進(jìn)程WSInitialTask()，用來(lái)初始化系統(tǒng)并且創(chuàng)建其他的進(jìn)程，并在系統(tǒng)啟動(dòng)之 后自動(dòng)刪除； 2) 在協(xié)議棧內(nèi)部創(chuàng)建進(jìn)程InetMain()，分配的優(yōu)先級(jí)為2,進(jìn)程Clocktick()分配的優(yōu) 先級(jí)為3; 3) 創(chuàng)建進(jìn)程WSCreateTask()，用來(lái)創(chuàng)建WSTask()、Task_Create_Main_Page()、Task_ Handle_RS232()、Task_PTC_to_DE2_Pic()、TFT_LCD320240_Task()、Task_Farm_Auto_Ctr 0這六個(gè)任務(wù)； 4) 通過(guò)WSTask()實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信;通過(guò)Task_Create_Main_Page()創(chuàng)建可以自動(dòng)刷新數(shù) 據(jù)的網(wǎng)頁(yè);通過(guò)Task_Handle_RS232()分析數(shù)據(jù)，并把這些命令傳送給Task_Create_Main_ Page()，使它不斷創(chuàng)建更新的網(wǎng)頁(yè);通過(guò)Task_PTC_to_DE2_Pic()讀取CPU2存到SRAM中的圖 片信息，然后解碼分別存到三條緩存里面，其他進(jìn)程就通過(guò)調(diào)用這三條緩存把圖片上傳到 網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)瀏覽器解析出來(lái)；通過(guò)TFT_LCD320240_Task()進(jìn)行TFT的初始化；通過(guò)Task_ Farm_AUt〇_Ctr()，這個(gè)任務(wù)是根據(jù)上傳到web服務(wù)器的物聯(lián)網(wǎng)終端的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行門(mén)限 判斷，然后向物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送控制命令，控制相應(yīng)設(shè)備的打開(kāi)或關(guān)斷。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK106027612SQ201610300498
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】張軍
【申請(qǐng)人】北京中科海訊數(shù)字科技股份有限公司