朱嵐

摘 要 本設(shè)計(jì)基于客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，arm6410嵌入式開(kāi)發(fā)板作為電梯服務(wù)器，pc機(jī)為客戶(hù)端，客戶(hù)端在Linux下開(kāi)發(fā)，客戶(hù)端和服務(wù)器端之間通過(guò)socket通信。系統(tǒng)在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)上構(gòu)建了一個(gè)電梯模型，模擬電梯運(yùn)行。開(kāi)發(fā)板作為服務(wù)器端，進(jìn)行電梯監(jiān)控，包括通過(guò)攝像頭對(duì)電梯內(nèi)部的視頻圖像采集和模擬電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，Linux機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)，接收服務(wù)器端數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)處理與顯示。

關(guān)鍵詞 電梯 監(jiān)控 嵌入式 Linux

中圖分類(lèi)號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

近年來(lái)，以嵌入式處理器為核心的智能電梯控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展和普及， 對(duì)電梯控制系統(tǒng)的主控制器在功能、實(shí)時(shí)性、可靠性和軟件編程的靈活性提出了更多、更高的要求。因此本文主要講述如何利用嵌入式技術(shù)構(gòu)建一個(gè)智能電梯的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要功能是遠(yuǎn)程控制電梯和電梯視頻監(jiān)控。

1系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)采用三星的S3C6410芯片作為電梯嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，通過(guò)USB攝像頭采集視頻圖像，實(shí)時(shí)了解電梯的運(yùn)行情況，模擬電梯和微處理器可以實(shí)現(xiàn)通信，可以實(shí)時(shí)控制電梯的運(yùn)行，采集到的視頻信號(hào)和電梯的底層數(shù)據(jù)可以通過(guò)Internet傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)控PC上，遠(yuǎn)端的PC也可以對(duì)電梯實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控等。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

圖2 電梯服務(wù)器硬件平臺(tái)框圖本設(shè)計(jì)是以采用 S3C6410為一款帶MMU的ARM微處理器，可在上面運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的Linux操作系統(tǒng)，以減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間。S3C6410集成了256M DDR RAM，SLC NAND Flash（1GB）或MLC NAND Flash（2GB）存儲(chǔ)器，使其有足夠的空間存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。DM9000網(wǎng)卡和RJ45接口為接入Internet做好硬件準(zhǔn)備，USB接口主要用于USB攝像頭。嵌入式電梯服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

3軟件的實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)上采用linux操作系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，linux操作系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，它主要實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理、定時(shí)器管理、存儲(chǔ)器管理、任務(wù)間通信與同步、中斷管理等功能。電梯嵌入式智能控制器中使用linux操作系統(tǒng)可以將應(yīng)用程序分解成多任務(wù)，簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，使得電梯嵌入式智能控制器的實(shí)時(shí)性得到保證，而且良好的多任務(wù)設(shè)計(jì)，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。以下主要介紹本控制器的主要模塊和核心部分。

3.1 模擬電梯模塊

模擬電梯模塊主要是根據(jù)擬定的電梯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用小鍵盤(pán)模擬電梯的內(nèi)部操作，采用同方向優(yōu)先的電梯算法使電梯正常運(yùn)行，運(yùn)行的過(guò)程就是電梯數(shù)據(jù)的變化，然后將實(shí)時(shí)變化的電梯數(shù)據(jù)存入電梯數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，等待監(jiān)控中心的連接請(qǐng)求，該緩沖區(qū)是一個(gè)擬定的電梯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。

3.1.1 電梯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

typedef struct elevator

{

int m_flag； //電梯運(yùn)行的標(biāo)志：1—運(yùn)行 2—停止

int up_down； //電梯運(yùn)行方向：上—1 下—0

int cur_floor； //電梯當(dāng)前所在的樓層

int des_floor[MAX]； // 電梯目標(biāo)層數(shù)組

/*des_floor[0]記錄目標(biāo)層的個(gè)數(shù)，des_floor[1-9]：值為代表有人要去該層即相應(yīng)樓層為目標(biāo)層，為0則表示沒(méi)有人去該層*/

}elevator；

該結(jié)構(gòu)體實(shí)時(shí)記錄電梯當(dāng)前的狀態(tài)和相關(guān)信息，它是電梯運(yùn)行控制的數(shù)據(jù)核心。監(jiān)控中心就是通過(guò)獲取該結(jié)構(gòu)體信息來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控電梯的。

3.2 鍵盤(pán)模擬電梯操作的處理過(guò)程

利用ARM6410開(kāi)發(fā)板上的小鍵盤(pán)來(lái)模擬電梯及操作過(guò)程流程說(shuō)明：首先打開(kāi)鍵盤(pán)設(shè)備/dev/mcu/kbd，如果返回鍵盤(pán)設(shè)備句柄就可以進(jìn)行初始化電梯數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入循環(huán)檢測(cè)狀態(tài)，檢測(cè)是否有數(shù)字鍵按下。有鍵按下則判斷該鍵是否符合已定輸入標(biāo)準(zhǔn)，判斷標(biāo)準(zhǔn)為：必須輸入1-9的數(shù)字鍵，而且輸入的數(shù)字不可以是當(dāng)前所在的樓層，同時(shí)還是非目標(biāo)層，然后將輸入的數(shù)據(jù)更新到電梯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體中，即增加了一個(gè)目標(biāo)樓層，若當(dāng)前電梯沒(méi)有運(yùn)行而此時(shí)需要運(yùn)行，則創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程來(lái)運(yùn)行電梯。

3.3 電梯的運(yùn)行控制

電梯的運(yùn)行過(guò)程是線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)的，這是本模塊的核心。

流程說(shuō)明：電梯在運(yùn)行過(guò)程中始終處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)束后處于停止?fàn)顟B(tài)，上述線(xiàn)程也就結(jié)束，所以在線(xiàn)程一開(kāi)始判斷電梯是否已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)，若是，說(shuō)明某個(gè)線(xiàn)程正在進(jìn)行電梯的運(yùn)行過(guò)程，則不能再有另一個(gè)運(yùn)行線(xiàn)程，于是結(jié)束。否則，根據(jù)目標(biāo)樓層數(shù)不斷循環(huán)來(lái)到達(dá)每一個(gè)目標(biāo)層，當(dāng)目標(biāo)樓層數(shù)為0時(shí)，電梯停止，線(xiàn)程結(jié)束。

運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)同方向優(yōu)先算法，先達(dá)到運(yùn)行方向上的目標(biāo)樓層，當(dāng)運(yùn)行方向上沒(méi)有目標(biāo)層或已經(jīng)達(dá)到頂端或低端時(shí)，才改變電梯運(yùn)行方向。若運(yùn)行方向上有目標(biāo)層時(shí)，則一直運(yùn)行直到達(dá)到某個(gè)目標(biāo)樓層，這是通過(guò)判斷達(dá)到的每一層是否是目標(biāo)層來(lái)確定的。只有當(dāng)達(dá)到某個(gè)目標(biāo)層或電梯改變運(yùn)行方向時(shí)，才重新根據(jù)目標(biāo)樓層數(shù)來(lái)判斷是否還有目標(biāo)層。

流程中的“到達(dá)標(biāo)志”用于標(biāo)識(shí)是否到達(dá)一個(gè)目標(biāo)層，當(dāng)確定某個(gè)方向上還有目標(biāo)層時(shí)，在到達(dá)一個(gè)目標(biāo)層前（即使有鍵按下，目標(biāo)層只可能增多，不會(huì)減少），它一直為0，此時(shí)不用執(zhí)行多余的判斷是否有目標(biāo)層的操作，直到到達(dá)一個(gè)目標(biāo)層時(shí)，將該標(biāo)志置為1，表示到達(dá)了一個(gè)樓層，這時(shí)才重新判斷是否還有目標(biāo)層。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文是在ARM微處理器上設(shè)計(jì)電梯嵌入式智能控制器，采用模塊化和嵌入式編程的思想設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、嵌入式硬件搭建、虛擬機(jī)工作環(huán)境的搭建，嵌入式操作系統(tǒng)移植、根文件系統(tǒng)的構(gòu)建、應(yīng)用軟件的編寫(xiě)和移植。采用成熟的ARM技術(shù)，具有高性能、高集成度、低功耗、低成本、低開(kāi)發(fā)難度等優(yōu)點(diǎn)，以及采用linux操作系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)源碼的操作系統(tǒng)，軟件資源豐富，同時(shí)具有內(nèi)核功能強(qiáng)大，高校，穩(wěn)定，支持ARM等優(yōu)點(diǎn)。因此大大地提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將其應(yīng)用在電梯的控制領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 邢航，陳安.嵌入式系統(tǒng)在智能電梯中的應(yīng)用.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006：19-5.

[2] 劉利.基于嵌入式系統(tǒng)的電梯核心控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).天津大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2007.

[3] 張曉林.嵌入式系統(tǒng)技術(shù).北京：高等教育出版社，2008-10.

[4] 華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心.嵌入式Linux應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)教程.北京：人民郵電出版社，2009.

[5] 嵌科技.Mini6410 Qt4和Qtopia編程開(kāi)發(fā)指南-20110112.pdf. 廣州：廣州天嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司，2011.

[6] 譚浩強(qiáng). C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，2005.