嵌入式軟件項目案例分析

1、嵌入式軟件項目案例分析,鄒昕光哈爾濱工業(yè)大學自動化測控所 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),項目簡介,交通監(jiān)視與機動車闖紅燈抓拍系統(tǒng)采用高分辨率數(shù)碼相機,需求分析,對違章車輛進行檢測和拍照記錄違章的信息：時間、地點等等傳輸照片給遠程控制端,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),模塊分解,前端路口車輛檢測及拍照與通

2、信子系統(tǒng) 控制管理中心子系統(tǒng),子模塊功能,前端路口車輛檢測及拍照子系統(tǒng)由嵌入式系統(tǒng)、地感線圈檢測裝置、高精度數(shù)碼相機和相關(guān)通信附件組成。微電腦芯片檢測地感線圈的信號變化，及時準確地發(fā)出車輛違章信號?？刂茢?shù)碼相機的快門和閃光。相片存儲在SM卡中。綠燈亮后，相片通過USB接口進行轉(zhuǎn)存。轉(zhuǎn)存入控制主機的存儲器內(nèi)。照片傳輸?shù)竭h端控制中心。,子模塊功能,子模塊任務劃分,自動拍照任務照片下載任務自動遠傳任務,自動拍照任務,任

3、務描述：控制相機對闖紅燈的車輛進行拍照工作原理,照片下載任務,任務描述：將數(shù)碼相機中的照片下載到主控系統(tǒng)的存儲器中工作原理,自動遠傳任務,任務描述：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)碼相機轉(zhuǎn)存的照片。將違章時間地點和違章現(xiàn)場的數(shù)據(jù)保存在照片中。事后對照片進行分揀。,子模塊任務劃分,核心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)違章照片接收系統(tǒng)違章照片分揀系統(tǒng)車輛檔案加鎖解鎖系統(tǒng)處罰管理系統(tǒng)銀行聯(lián)網(wǎng)對帳系統(tǒng)違章檔案備

4、份系統(tǒng)公共查詢系統(tǒng)統(tǒng)計報表系統(tǒng),模塊間交互,前端嵌入式系統(tǒng)可以通過電話線、ISDN、DDN或光纖等多種方式將照片轉(zhuǎn)存至遠端的監(jiān)控中心服務器。,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),項目簡介,一個基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)。可以測試網(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 幀類型：MAC、IP或PING。 幀長度：64－1518字節(jié)。超短幀長：60字

5、節(jié)，超長幀長：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)起兩個任務：幀發(fā)送任務和插入時間間隔任務，最后返回。工作過程：,幀構(gòu)造模塊,模塊描述：根據(jù)用戶指定產(chǎn)生不同的幀。工作過程：,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。工作過程：,統(tǒng)計模塊,模塊描述：根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的信息，利用相應的統(tǒng)計方法計算關(guān)于網(wǎng)絡(luò)性能的一些統(tǒng)計參數(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方是否工作正常。工作原理 利用軟件或硬件看門狗來監(jiān)控自身是否正常工作，如果沒有正常工作，則及時重新啟動。 利用心跳機制監(jiān)控通信對方是否正常工作，如果沒有正常工作，則報警。,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)。用戶可以在工業(yè)現(xiàn)場和遠程對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控與對工業(yè)設(shè)備進行現(xiàn)場和遠程控制。良好的人機交互界面?；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、線性差動變壓器。測量溫度、機械應力、加速度以及位移。信號處理階段。信號放大、縮小、過濾及隔離處理。數(shù)據(jù)采樣、存儲以及分析。結(jié)果上報，異常報警。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)。對時間有嚴格的要求，需要使用搶占式系統(tǒng)內(nèi)核。通過Ethernet或其他工業(yè)級聯(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，使用RAM磁盤或CRAMFS存儲數(shù)據(jù)。使用固定IP地址。,控制模塊 Control,將SYS

11、M發(fā)送的命令送達控制的硬件，并監(jiān)控硬件對命令的反應。向SYSM報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，使用RAM磁盤或CRAMFS存儲數(shù)據(jù)。對時間有嚴格的要求，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,整個系統(tǒng)的控制管理中心。在A鏈路上，SYSM模塊從DAQ模塊取回數(shù)據(jù)，存儲全部或部分數(shù)據(jù)。對獲

12、得的數(shù)據(jù)進行分析。根據(jù)分析的結(jié)果和過程控制的現(xiàn)行狀態(tài)，對控制模塊下達控制命令。在B鏈路上，提供DHCP服務，讓各個UI模塊啟動時可以申請到IP地址；將適當?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：一類控制SYSM自己，比如發(fā)送或停止發(fā)送特定的數(shù)據(jù)給UI。另一類控制數(shù)據(jù)采集或控制模塊。SYSM解析并轉(zhuǎn)發(fā)這類命令給相應的目標。,系統(tǒng)管理模塊 SYSM,對外部網(wǎng)絡(luò)提供HTTPS和SSH服務。HTTPS服務讓外部且經(jīng)過

13、認證的用戶通過網(wǎng)頁及表單，設(shè)定或監(jiān)控整個系統(tǒng)。SSH服務讓維護人員能夠從遠程登陸系統(tǒng)進行問題排除以及升級，可以同時降低設(shè)備制造商和客戶的維護費用。,系統(tǒng)管理模塊 SYSM,大型嵌入式系統(tǒng)。具有三個網(wǎng)絡(luò)接口：一個用在DAQ和控制模塊上，即控制鏈路A；一個用在用戶接口上，即控制鏈路B；一個用在外部網(wǎng)絡(luò)上。使用硬盤引導，并且具有傳統(tǒng)工作站或服務器全部的特性，包括交換的功能。對時間有嚴格的要求，需要使用搶占式系統(tǒng)內(nèi)核。外部訪問需要加密和

14、認證，可以考慮使用SSL/TLS協(xié)議。具有固定IP地址。,用戶接口模塊 UI,通過SYSM定時或非定時取回感興趣的數(shù)據(jù)。如果收到緊急事件會立刻顯示。發(fā)送用戶的控制命令給SYSM。,用戶接口模塊 UI,小型嵌入式系統(tǒng)。通過flash設(shè)備引導或通過網(wǎng)絡(luò)引導。地址動態(tài)通過DHCP協(xié)議獲得。需要經(jīng)過認證UI才能注冊到SYSM中。,額外功能,需要不斷驗證各個系統(tǒng)部件的連通性。從其他模塊向SYSM模塊送出keepalive信號或使用看門