工程机械智能监控器设计.ppt

嵌入式系统原理与应用 嵌入式系统设计实例 工程机械监控器 设计步骤 需求分析与评估 功能定义与软硬件选型 概要设计与软硬件划分 软硬件协同详细设计 集成调试 维护与升级 需求分析与评估 沥青路面施工机群 存在突出问题 资源配置不合理，施工过程施工过程质量、进度控制不到位； 设备运行状况不能及时掌握，故障不能及时排除； 分期付款控制技术； 智能控制，动力平衡，安全操作 主要需求 监控器最重要，及时掌握设备运行状况，并进行必要故障诊断； 其次是智能控制，动力平衡，安全操作； GPS定位与GSM通讯，是一个很好演示，尽量选用汽车使用模块； 协同控制，机群化资源配置，并提高施工过程施工过程质量，控制进度，目前仅仅是一个发展方向，还不实用。 监控器成本，建议控制在2000－3000元，才有竞争力。 开发时间，6个月 功能定义与软硬件选型 8－10台单机智能化，搅拌机、装载机、自卸机、摊铺机、压路机等，设计具有GPS/GSM监控器; 建立通讯网络 设立机群化控制中心，数据库、显示屏、施工调度算法、工艺文件管理等； 单机智能化采用监控器，网络通讯采用现成设备，中继站或短消息，控制中心PC，数据库Ms－SQL，投影仪等； 其中这里讨论智能化监控器 机群通讯与定位方案 概要设计与软硬件划分 该课题的研究目标 研究智能化的监控器： 可视化，多级界面 可控化，具有人机接口 内嵌的故障诊断，结合数据库进行 通讯功能 通过实际测试，提高其可靠性，产品化 降低成本，提高性能，最终取代国外产品 国外同类产品 工程机械智能监控器的功能 监控器的硬件选型——CPU 32位CPU将成为未来各种电子设备的核心 ARM系列具有精简指令集，在各种行业中已经获得了广泛的应用 各种开发、仿真支持工具比较完善，国内也应经形成了开发热潮 监控器的硬件设计方法-1 接口：串行口、CAN总线是主要的通讯接口 功能：首先是自动显示状态参数、报警，并具有通讯功能。 以通用硬件平台为基础 首先平台对于监控器开发适用：人机接口、通讯扩展等 已有的研发工作使我们的开发更为快捷 而且硬件可以裁减、扩充 监控器的硬件设计方法 在这一平台上我们进行功能裁减、扩充 CAN总线扩充 扩展性能 I/O接口预留，A/D口预留，必要时可以扩展采集数据 总线预留，便于使用总线扩展芯片扩展接口 监控器的硬件结构 ARM为CPU，８M内存，16MFLASH存储器 两个UART分别连接GPS、GSM模块 USB高速下载，JTAG调试口 扩展CAN总线接口 监控器的软件需求分析 监控器软件的特点： 图形界面重要：数字化仪表、模拟显示仪表 加强操作性能：可以控制、菜单显示 多种方式报警：声、图像显示 通讯功能强大：本地通讯和近远程通信 操作系统选型分析 操作系统选型主要考虑如下几个方面： 辆设备要求实时操作系统 外设很多，所以必须支持多任务 根据不同的车辆软件可裁剪 开发工具要完善，能够快捷的开发 监控器的软件设计方法 采用?COS-II作为操作系统 它是一个实时内核 支持多任务管理 扩展的文件管理系统 扩展的各种设备驱动 免费使用 工程机械智能监控器体系结构 软硬件协同详细设计 设计智能化监控器的指导思想 功能和可靠性是工程机械监控器的两大要素，必须在两者之间寻找一个契合点。 可靠性设计要求：一体化设计，软件精简 基本功能软件考虑：模板设计，实用简单 解决的方法： 列举各种功能，保留必要，去除冗余，插接可靠 构件设计，对象封装，功能的模块化，软件的模板化，便于调用。 使技术人员能够快速编程学习 模块化设计方法 划分功能模块：系统驱动模块、通讯模块、图形显示模块、数据处理模块等，在大的模块下面又分为小的模块。 根据功能加减模块：比如机群智能化就要求具有GPS和GSM功能模块，而在以后的复杂机器中还要有控制功能模块等。 模板化使用方法 首先作出一台机器的软件，对其进行提炼作为系统模板：比如首先设计摊铺机的软件，根据它提炼功能模块，并设计压路机和装载机的软件。 软件模板要求结构清晰，我们的软件模板简单结构如下图，用户可以根据该模板并参考程序添加代码，完成专用机型的软件。 监控器的功能要求 能实时接受总线信息(CAN)，简单处理后在液晶屏上动态刷新 能够针对息进行故障诊断、可以自动报警(液晶屏) 接受GPS地理位置信息，确定当前位置 定时发送GSM信息，包括地理、状态信息，接收中心站的GSM指令 手动输入故障和需要停机时间 监控器的功能模块 1.GPS数据处理：使用NMEA0183 2.GSM数据处理：使用AT指令集 3.CAN总线数据处理 4.键盘消息处理 5.数据显示 6.GSM数据发送：使用GSM模块 软件的实现和技巧 采用多任务 任务一：串行口扫