基于物聯網的鐵路貨車軸溫監測系統

作者：時間：2017-03-09 來源：電子產品世界

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　　2.2 STM32網關軟件設計

本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/201703/345028.htm

　　2.2.1 網關軟件總體設計

　　嵌入式操作系統μC/OS-III是一種廣泛應用于嵌入式系統微內核的實時操作系統，支持任務時間片輪轉調度、任務間通信以及基本的內存管理機制等。將其移植到STM32F103上，主要對OS_CPU.H 頭文件、OS_CPU_C.C源代碼文件、OS_CPU_A.S 匯編代碼文件的編寫與修改。針對用戶交互和數據存儲方面的考慮，系統接著移植了STemWin圖形用戶界面系統和FATFS嵌入式文件系統。系統上電后，進入一系列硬件初始化工作，如串口、定時器、觸摸屏、SD卡等;然后初始化μC/OS-III操作系統和STemWin圖形界面系統。初始化完成后開始創建任務，主要為每個任務設置優先級、堆棧大小和任務函數，創建完成后調用OSStart()函數開啟多任務調度。網關軟件總體設計流程如圖8所示。

　　圖8 網關軟件總體設計流程圖

　　2.2.2 GPRS初始化任務

　　GPRS初始化任務主要是設置一系列A T指令完成SIM900A的初始化工作，設置TCP最大嘗試連接的次數為5，GPRS初始化任務結束后掛起任務，并在LCD顯示屏上顯示地面監控中心主機的IP地址、端口號和GPRS連接狀態。

　　2.2.3 串口接收任務

　　串口接收任務負責對ZigBee匯聚節點發來的數據包進行接收并解析，由于串口接收數據量較大，為區分不同節點的數據包，定義串口連續接收2個字符之間的時間差不大于10ms來決定是不是一次連續的數據。串口接收到一幀有效數據后對其進行解包，解包后的數據保存在結構體ZigMsg_Packet對應的成員變量中，如下所示：

　　typedef struct {

　　uchar Carnumber[5]; //車廂編號

　　uchar Et_temp[5]; //環境溫度

　　uchar Bear1temp[5]; //軸承1溫度

　　uchar Bear2temp[5]; //軸承2溫度

　　uchar Bear3temp[5]; //軸承3溫度

　　uchar Bear4temp[5]; //軸承4溫度

　　uchar Bear5temp[5]; //軸承5溫度

　　uchar Bear6temp[5]; //軸承6溫度

　　uchar Bear7temp[5]; //軸承7溫度

　　uchar Bear8temp[5]; //軸承8溫度

　　uchar Bearstatus[8]; //軸承狀態(8個字節)

　　uchar Bearnumber[8]; //軸承號(8個字節)

　　uchar Carstatus ; //車廂狀態

　　}ZigMsg_Packet;

　　2.2.4 GUI顯示任務

　　GUI界面顯示任務主要完成了以下工作：1、確定界面布局，顯示界面基本信息;2、顯示LISTVIEW控件，并通過LISTVIEW顯示采集的數據和報警信息;3、制作字模，建立字母和漢字庫，并在屏幕上顯示;4、顯示當前時間和GPRS信息。界面顯示如圖9所示，圖中顯示的是2016年5月22日21點18分10秒接收的數據，LISTVIEW控件中顯示了對應節點的車廂號、環境溫度和8個軸承溫度，由于采集節點中設置溫度報警的閾值是26.5℃，可以看到軸承對應單元格的背景顏色均為綠色，說明當前軸承狀態都是正常的。

　　圖9 GUI界面顯示

　　2.2.5 FATFS存儲任務

　　FATFS存儲任務負責將串口接收到的有效數據實時保存到本地SD卡中，以便貨車維護人員查看數據。在保存數據時需要確認SD卡是否掛載成功，接著調用f_open()函數實現文件的建立和打開工作，如果文件已經建立則直接調用f_write()函數寫入數據，待寫入完成后調用f_close()函數關閉文件即可。圖10為SD卡中保存的數據。

　　圖10 FATFS保存數據

　　2.2.6 系統監視任務

　　由于系統的數據傳輸容量較大易發生網路擁塞，尤其是貨車在過隧道或山洞時很容易造成斷網現象，系統加入了監視任務每隔15秒查詢一次GPRS狀態，主要通過發送“AT+CSQ”查詢信號質量、發送“AT+CPIN?”確定SIM卡是否在位，若沒有定期返回“OK”則關閉移動場景、重新發起TCP連接指令，將連接狀態在GUI上實時顯示出來。

　　3 上位機的設計與實現

　　上位機的設計主要是以VC++ 2010為平臺開發完成的。上位機作為C/S模式的服務器，運行程序時自動獲取顯示本機IP地址，手動配置一個端口號，開啟監聽之后，此時GPRS客戶端需將目的地址很端口號設置成服務器端的地址和端口號，連接成功后，監控界面上連接狀態會顯示綠色，當有數據通過Socket發送時，系統根據編組號分別實時顯示變化，若出現某一車廂編號工作狀態為紅色，表示本節車廂軸承出現故障，點擊后面“查看”按鈕，即可查詢哪個軸承出現故障了。如圖11所示，車廂編號為95271工作狀態為紅色，可知本節車廂的軸承有故障，點擊控件“查看”后自動打開一個新的名為“軸承詳細信息”的對話框，如圖12所示。