实用案例：嵌入式采煤工作面安全集中监控系统

3.2.2板卡选用说明

由于ATMEL公司生产的以AVR（R）32 UC内核为基础的EVK1100平台，其MCU支持３２位精简指令集(RISC)，拥有512K字节闪存， 并拥有一个内置的10/100以太网媒体接入控制器（MAC），有一个SRAM/SDRAM外部总线接口，而它主频最高可达66MHz频率，而且还提供有完整的集成开发环境（IDE）。可以对其直接进行程序的烧写。此外板上还配备了LED矩阵，显示模块和足够多的外联接口等丰富资源。正是由于它具有的这些特点，可以很好的满足本此设计的各个需求。通过在32位AVR MCU上移植优秀的小型uC/OS-II系统，使得整个系统的资源得到更好的使用。

并且通过板上丰富的外接接口，可以与自制的板卡进行连接，进而进一步扩展系统的功能，例如针对各种被检信号的传感器，现场画面采集器、通风电机、井下压力自动报警装置、控制摄像头转动等，都可以通过接口与系统结合在一起。而且该平台自带以太网接口，可以方便的接入网络，实现信息通过网络进行的远距离传输的需要，同时通过一定的保密机制，可以通过任何一台接入网络的电脑实时的访问井下的监控系统，便于远程监控的专家的指导。

3.2.3系统器件使用清单

针对整个设计作品资源的分配，可以参见表3.2中的器件使用清单。

表3.2 器件使用清单

3.3系统软件架构

系统的软件总体架构如图3.3所示：

如图3.3所示，根据工作平台的不同，我们可以将软件的设计从总体上分为两部分，第一部分主要是在下位机中嵌入了小型操作系统uC/OS-II的工作平台，第二部分是运行WindowXP操作系统上位机的工台中以在下位机平台上的系统开发为主。

在下位机工作平台上，与3.1中硬件系统总体结构相对应的，我们又可以将软件系统细分为四部分。这四部分分别为信号采集模块、信号处理模块、控制模块和网络数据传输模块。在信号采集模块主要完成的功能为信号的选通，即在约定的时间周期内依次处理各个传感器或图像采集器传递过来的数据；如3.1中所述，这里的信号处理模块也分为两部分：图像信号处理作为单独的一部分；瓦斯浓度信号、顶板压力信号、粉尘浓度信号和井下水位信号的处理方法类似，所以把它整体看作一部分；电机控制模块主要包括通风电机控制模块和摄像头的云台控制模块；在网络传输模块主要完成数据的上下传输，实现远程控制等功能。实现各个功能模块的程序通过uC/OS-II进行统一的调度。通过给底层硬件开发驱动程序，对上层软件屏蔽器件的差距，方便应用层各功能模块程序的实现，和通过操作系统提供的接口对最底层硬件的控制。

在上位机工作平台上，借用上位机的显示设备和海量的存储空间，可以在基于微软的操作系统平台WindowsXP上开发出许多优良的软件并实现对从下位机传来的数据的存储。为了更好便于监控中心人员的查看，可以通过图形界面程序的设计增强人机的交互性和可观性。同时除了数据显示、数据存储和传递控制参数以外，还可以通过程序设计，调用存储在数据库中的数据对其进行分析，进一步挖掘潜藏在数据中的信息，从其中总结规律，为以后的安全工作产生工作提供重要数据，进一步提高井下工作的安全性和对周边生态环境的保护。

在这里给出的仅是系统软件的整体结构框图，重要模块的程序实现流程将在3.4中阐述。