嵌入式軟件項(xiàng)目案例分析

1、嵌入式軟件項(xiàng)目案例分析,鄒昕光哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)控所 聯(lián)系電話：86413532 - 8605E-mail： xgzou@dsp.hit.edu.cn,Agenda,數(shù)碼電子交警系統(tǒng)以太網(wǎng)流量發(fā)生器工業(yè)數(shù)據(jù)采集控制和管理系統(tǒng),項(xiàng)目簡(jiǎn)介,交通監(jiān)視與機(jī)動(dòng)車(chē)闖紅燈抓拍系統(tǒng)采用高分辨率數(shù)碼相機(jī),需求分析,對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)和拍照記錄違章的信息：時(shí)間、地點(diǎn)等等傳輸照片給遠(yuǎn)程控制端,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),模塊分解,前端路口車(chē)輛檢測(cè)及拍照與通

2、信子系統(tǒng) 控制管理中心子系統(tǒng),子模塊功能,前端路口車(chē)輛檢測(cè)及拍照子系統(tǒng)由嵌入式系統(tǒng)、地感線圈檢測(cè)裝置、高精度數(shù)碼相機(jī)和相關(guān)通信附件組成。微電腦芯片檢測(cè)地感線圈的信號(hào)變化，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出車(chē)輛違章信號(hào)。控制數(shù)碼相機(jī)的快門(mén)和閃光。相片存儲(chǔ)在SM卡中。綠燈亮后，相片通過(guò)USB接口進(jìn)行轉(zhuǎn)存。轉(zhuǎn)存入控制主機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)。照片傳輸?shù)竭h(yuǎn)端控制中心。,子模塊功能,子模塊任務(wù)劃分,自動(dòng)拍照任務(wù)照片下載任務(wù)自動(dòng)遠(yuǎn)傳任務(wù),自動(dòng)拍照任務(wù),任

3、務(wù)描述：控制相機(jī)對(duì)闖紅燈的車(chē)輛進(jìn)行拍照工作原理,照片下載任務(wù),任務(wù)描述：將數(shù)碼相機(jī)中的照片下載到主控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中工作原理,自動(dòng)遠(yuǎn)傳任務(wù),任務(wù)描述：上傳違章照片工作原理,子模塊功能,控制管理中心子系統(tǒng)接受數(shù)碼相機(jī)轉(zhuǎn)存的照片。將違章時(shí)間地點(diǎn)和違章現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)保存在照片中。事后對(duì)照片進(jìn)行分揀。,子模塊任務(wù)劃分,核心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)違章照片接收系統(tǒng)違章照片分揀系統(tǒng)車(chē)輛檔案加鎖解鎖系統(tǒng)處罰管理系統(tǒng)銀行聯(lián)網(wǎng)對(duì)帳系統(tǒng)違章檔案?jìng)?/p>

4、份系統(tǒng)公共查詢(xún)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng),模塊間交互,前端嵌入式系統(tǒng)可以通過(guò)電話線、ISDN、DDN或光纖等多種方式將照片轉(zhuǎn)存至遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心服務(wù)器。,Agenda,數(shù)碼電子交警系統(tǒng)以太網(wǎng)流量發(fā)生器工業(yè)數(shù)據(jù)采集控制和管理系統(tǒng),項(xiàng)目簡(jiǎn)介,一個(gè)基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)?？梢詼y(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的吞吐量，延遲等參數(shù)。,需求分析,生成特定的數(shù)據(jù)幀 幀類(lèi)型：MAC、IP或PING。 幀長(zhǎng)度：64－1518字節(jié)。超短幀長(zhǎng)：60字

5、節(jié)，超長(zhǎng)幀長(zhǎng)：1520字節(jié)。 幀速率：大于0的任意整數(shù)。 是否為廣播幀：TURE/FALSE 目的IP地址：32bits數(shù)據(jù)。收集測(cè)試信息網(wǎng)絡(luò)總體利用率。 網(wǎng)絡(luò)整體幀速率監(jiān)視自身工作狀態(tài) 心跳控制,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),模塊分解,流量發(fā)生模塊幀構(gòu)造模塊幀發(fā)送模塊幀插入間隔模塊以太網(wǎng)接收掛鉤處理模塊流量停止模塊統(tǒng)計(jì)模塊,流量發(fā)生模塊,模塊描述：變量初始化、調(diào)用幀構(gòu)造函數(shù)、加載

6、以太網(wǎng)掛鉤處理函數(shù)，發(fā)起兩個(gè)任務(wù)：幀發(fā)送任務(wù)和插入時(shí)間間隔任務(wù)，最后返回。工作過(guò)程：,幀構(gòu)造模塊,模塊描述：根據(jù)用戶(hù)指定產(chǎn)生不同的幀。工作過(guò)程：,幀發(fā)送模塊,模塊描述：將構(gòu)造好的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。工作過(guò)程：,幀插入間隔模塊,模塊描述：讓系統(tǒng)按照指定的幀速率發(fā)送數(shù)據(jù)幀。工作過(guò)程：,統(tǒng)計(jì)模塊,模塊描述：根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的信息，利用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算關(guān)于網(wǎng)絡(luò)性能的一些統(tǒng)計(jì)參數(shù)。,監(jiān)控模塊,模塊描述： 監(jiān)控自身是

7、否正常工作以及通信對(duì)方是否工作正常。工作原理 利用軟件或硬件看門(mén)狗來(lái)監(jiān)控自身是否正常工作，如果沒(méi)有正常工作，則及時(shí)重新啟動(dòng)。 利用心跳機(jī)制監(jiān)控通信對(duì)方是否正常工作，如果沒(méi)有正常工作，則報(bào)警。,以太網(wǎng)接收掛鉤處理模塊,模塊描述：加載VxWorks提供的以太網(wǎng)接收掛鉤函數(shù)（etherInputHookAdd）和卸載VxWorks提供的以太網(wǎng)接收掛鉤函數(shù)（etherInputHookDelete）,流量停止模塊,模塊描述：

8、設(shè)置流量停止標(biāo)志位，卸載以太網(wǎng)掛鉤函數(shù),模塊間交互,幀發(fā)送模塊和幀插入間隔模塊交互執(zhí)行，優(yōu)先級(jí)相同。流量停止模塊卸載以太網(wǎng)接收函數(shù)。,Agenda,數(shù)碼電子交警系統(tǒng)以太網(wǎng)流量發(fā)生器工業(yè)數(shù)據(jù)采集控制和管理系統(tǒng),工業(yè)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和管理系統(tǒng),工業(yè)數(shù)據(jù)的采集，監(jiān)控，管理系統(tǒng)。用戶(hù)可以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控與對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程控制。良好的人機(jī)交互界面?；诙喾N通信鏈路。,工業(yè)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集模塊 Data

9、 Acquisition - DAQ控制模塊 Control System 系統(tǒng)管理模塊 System Management System - SYSM用戶(hù)接口模塊 User Interface - UI,數(shù)據(jù)采集模塊 DAQ,傳感器 采集待監(jiān)控物理量。熱電偶、力傳感器、加速度計(jì)、線性差動(dòng)變壓器。測(cè)量溫度、機(jī)械應(yīng)力、加速度以及位移。信號(hào)處理階段。信號(hào)放大、縮小、過(guò)濾及隔離處理。數(shù)據(jù)采樣、存儲(chǔ)以及分析。結(jié)果上報(bào)，異常報(bào)警。接

10、收SYSM發(fā)送的命令，包括取樣率、分析參數(shù)等命令，并執(zhí)行。,數(shù)據(jù)采集模塊 DAQ,中型嵌入式系統(tǒng)。對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，需要使用搶占式系統(tǒng)內(nèi)核。通過(guò)Ethernet或其他工業(yè)級(jí)聯(lián)網(wǎng)接口，如：RS485、DeviceNet、ARCnet、Modbus、Profibus或Interbus。使用CompactFlash或固有的flash設(shè)備引導(dǎo)，使用RAM磁盤(pán)或CRAMFS存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。使用固定IP地址。,控制模塊 Control,將SYS

11、M發(fā)送的命令送達(dá)控制的硬件，并監(jiān)控硬件對(duì)命令的反應(yīng)。向SYSM報(bào)告目前硬件的工作狀態(tài)。,控制模塊 Control,中型嵌入式系統(tǒng)具有可以控制硬件的接口。從CompactFlash或CFI Flash設(shè)備引導(dǎo)，使用RAM磁盤(pán)或CRAMFS存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，需要使用搶占式系統(tǒng)內(nèi)核。具有固定IP地址。,系統(tǒng)管理模塊 SYSM,整個(gè)系統(tǒng)的控制管理中心。在A鏈路上，SYSM模塊從DAQ模塊取回?cái)?shù)據(jù)，存儲(chǔ)全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)。對(duì)獲

12、得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)分析的結(jié)果和過(guò)程控制的現(xiàn)行狀態(tài)，對(duì)控制模塊下達(dá)控制命令。在B鏈路上，提供DHCP服務(wù)，讓各個(gè)UI模塊啟動(dòng)時(shí)可以申請(qǐng)到IP地址；將適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)送至UI模塊以便顯示，接收UI模塊的控制命令，命令分為兩類(lèi)：一類(lèi)控制SYSM自己，比如發(fā)送或停止發(fā)送特定的數(shù)據(jù)給UI。另一類(lèi)控制數(shù)據(jù)采集或控制模塊。SYSM解析并轉(zhuǎn)發(fā)這類(lèi)命令給相應(yīng)的目標(biāo)。,系統(tǒng)管理模塊 SYSM,對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)提供HTTPS和SSH服務(wù)。HTTPS服務(wù)讓外部且經(jīng)過(guò)

13、認(rèn)證的用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)及表單，設(shè)定或監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。SSH服務(wù)讓維護(hù)人員能夠從遠(yuǎn)程登陸系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題排除以及升級(jí)，可以同時(shí)降低設(shè)備制造商和客戶(hù)的維護(hù)費(fèi)用。,系統(tǒng)管理模塊 SYSM,大型嵌入式系統(tǒng)。具有三個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口：一個(gè)用在DAQ和控制模塊上，即控制鏈路A；一個(gè)用在用戶(hù)接口上，即控制鏈路B；一個(gè)用在外部網(wǎng)絡(luò)上。使用硬盤(pán)引導(dǎo)，并且具有傳統(tǒng)工作站或服務(wù)器全部的特性，包括交換的功能。對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，需要使用搶占式系統(tǒng)內(nèi)核。外部訪問(wèn)需要加密和

14、認(rèn)證，可以考慮使用SSL/TLS協(xié)議。具有固定IP地址。,用戶(hù)接口模塊 UI,通過(guò)SYSM定時(shí)或非定時(shí)取回感興趣的數(shù)據(jù)。如果收到緊急事件會(huì)立刻顯示。發(fā)送用戶(hù)的控制命令給SYSM。,用戶(hù)接口模塊 UI,小型嵌入式系統(tǒng)。通過(guò)flash設(shè)備引導(dǎo)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)。地址動(dòng)態(tài)通過(guò)DHCP協(xié)議獲得。需要經(jīng)過(guò)認(rèn)證UI才能注冊(cè)到SYSM中。,額外功能,需要不斷驗(yàn)證各個(gè)系統(tǒng)部件的連通性。從其他模塊向SYSM模塊送出keepalive信號(hào)或使用看門(mén)