基于物联网的铁路货车轴温监测系统

作者：时间：2017-03-09 来源：电子产品世界

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　　2.2 STM32网关软件设计

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201703/345028.htm

　　2.2.1 网关软件总体设计

　　嵌入式操作系统μC/OS-III是一种广泛应用于嵌入式系统微内核的实时操作系统，支持任务时间片轮转调度、任务间通信以及基本的内存管理机制等。将其移植到STM32F103上，主要对OS_CPU.H 头文件、OS_CPU_C.C源代码文件、OS_CPU_A.S 汇编代码文件的编写与修改。针对用户交互和数据存储方面的考虑，系统接着移植了STemWin图形用户界面系统和FATFS嵌入式文件系统。系统上电后，进入一系列硬件初始化工作，如串口、定时器、触摸屏、SD卡等;然后初始化μC/OS-III操作系统和STemWin图形界面系统。初始化完成后开始创建任务，主要为每个任务设置优先级、堆栈大小和任务函数，创建完成后调用OSStart()函数开启多任务调度。网关软件总体设计流程如图8所示。

　　图8 网关软件总体设计流程图

　　2.2.2 GPRS初始化任务

　　GPRS初始化任务主要是设置一系列A T指令完成SIM900A的初始化工作，设置TCP最大尝试连接的次数为5，GPRS初始化任务结束后挂起任务，并在LCD显示屏上显示地面监控中心主机的IP地址、端口号和GPRS连接状态。

　　2.2.3 串口接收任务

　　串口接收任务负责对ZigBee汇聚节点发来的数据包进行接收并解析，由于串口接收数据量较大，为区分不同节点的数据包，定义串口连续接收2个字符之间的时间差不大于10ms来决定是不是一次连续的数据。串口接收到一帧有效数据后对其进行解包，解包后的数据保存在结构体ZigMsg_Packet对应的成员变量中，如下所示：

　　typedef struct {

　　uchar Carnumber[5]; //车厢编号

　　uchar Et_temp[5]; //环境温度

　　uchar Bear1temp[5]; //轴承1温度

　　uchar Bear2temp[5]; //轴承2温度

　　uchar Bear3temp[5]; //轴承3温度

　　uchar Bear4temp[5]; //轴承4温度

　　uchar Bear5temp[5]; //轴承5温度

　　uchar Bear6temp[5]; //轴承6温度

　　uchar Bear7temp[5]; //轴承7温度

　　uchar Bear8temp[5]; //轴承8温度

　　uchar Bearstatus[8]; //轴承状态(8个字节)

　　uchar Bearnumber[8]; //轴承号(8个字节)

　　uchar Carstatus ; //车厢状态

　　}ZigMsg_Packet;

　　2.2.4 GUI显示任务

　　GUI界面显示任务主要完成了以下工作：1、确定界面布局，显示界面基本信息;2、显示LISTVIEW控件，并通过LISTVIEW显示采集的数据和报警信息;3、制作字模，建立字母和汉字库，并在屏幕上显示;4、显示当前时间和GPRS信息。界面显示如图9所示，图中显示的是2016年5月22日21点18分10秒接收的数据，LISTVIEW控件中显示了对应节点的车厢号、环境温度和8个轴承温度，由于采集节点中设置温度报警的阈值是26.5℃，可以看到轴承对应单元格的背景颜色均为绿色，说明当前轴承状态都是正常的。

　　图9 GUI界面显示

　　2.2.5 FATFS存储任务

　　FATFS存储任务负责将串口接收到的有效数据实时保存到本地SD卡中，以便货车维护人员查看数据。在保存数据时需要确认SD卡是否挂载成功，接着调用f_open()函数实现文件的建立和打开工作，如果文件已经建立则直接调用f_write()函数写入数据，待写入完成后调用f_close()函数关闭文件即可。图10为SD卡中保存的数据。

　　图10 FATFS保存数据

　　2.2.6 系统监视任务

　　由于系统的数据传输容量较大易发生网路拥塞，尤其是货车在过隧道或山洞时很容易造成断网现象，系统加入了监视任务每隔15秒查询一次GPRS状态，主要通过发送“AT+CSQ”查询信号质量、发送“AT+CPIN?”确定SIM卡是否在位，若没有定期返回“OK”则关闭移动场景、重新发起TCP连接指令，将连接状态在GUI上实时显示出来。

　　3 上位机的设计与实现

　　上位机的设计主要是以VC++ 2010为平台开发完成的。上位机作为C/S模式的服务器，运行程序时自动获取显示本机IP地址，手动配置一个端口号，开启监听之后，此时GPRS客户端需将目的地址很端口号设置成服务器端的地址和端口号，连接成功后，监控界面上连接状态会显示绿色，当有数据通过Socket发送时，系统根据编组号分别实时显示变化，若出现某一车厢编号工作状态为红色，表示本节车厢轴承出现故障，点击后面“查看”按钮，即可查询哪个轴承出现故障了。如图11所示，车厢编号为95271工作状态为红色，可知本节车厢的轴承有故障，点击控件“查看”后自动打开一个新的名为“轴承详细信息”的对话框，如图12所示。