基于嵌入式的变电站蓄电池远程监测平台的设计与实现
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2CM模块端的通信软件设计与实现
软件的设计主要是模块之间数据的交换及处理，CM模块端即ARM上的软件设计包括两大部分。一是与TM模块的通信，采用传统系统中的现场总线RS485进行串口数据通信。接收单片机的检测、报警、等数据，并把接收到的PC机控制命令传送至TM模块。另一部分是与PC机的通信，通过Socket的UDP协议进行数据传输，两者之间形成C/S结构模式。应用以太网通信(基于TCP/IP)的通信方式进行数据传输共享，实现交互操作。系统通信流向如图3所示。
CM模块端与单片机和PC机两方数据通信采用多进程方式来实现，与单片机串口通信和PC机的套接口通信分别在CMTM和CMPC这两个进程中完成，两进程之间通过共享内存和信号量实现数据的共享及进程间的同步。
2.1串口通信(CMTM进程)
利用串口进行文件传输首先要打开和配置串口，按要求设置好速度和传送方式之类的参数；然后，选择一定的传送协议和方式，设置好传送双方的同步方式；接着就可以按照选择的传送协议和同步方式来传送数据或文件了。Linux平台下串口属性参数全部反映在一个structtermios结构体中，其结构如下：
structtermios{
tcflag_tc_iflag；//输入模式标志
tcflag_tc_oflag；//输出模式标志
tcflag_tc_cflag//控制模式标志
tcflag_tc_lflag；//线路选项
cc_tc_line；//行控制
cc_tc_cc[NCCS]；//控制字符
}；
其中含有大约50个标志位，这些标志位在头文件termios.h中定义。串口编程的关键是对串口的配置，为了编程方便，Linux系统还包含了一系列针对termios结构的设置函数，用来完成获取和设置串口属性[2]。Linux下串口设置很多，本设计主要的设置有如下几方面：
①c_cflag的基本参数设置，如波特率(Baudrate)、数据位(Bits)、停止位(Stops)及校验方式(Parity)等。配置过程如下：
struettermiosoptions；//termios的变量声明
optionsc_cflag|=B9600；//波特率为9600bps
optionsc_cflag|=CS8；//采用8个数据位
optionsc_cflag|=～CSTOPB；//使用1个停止位
optionsc_cflag=～PARENB；//取消校验位
②输入输出方式设定。根据是否对传输的数据进行预处理，可分为预处理方式(Canonical)和原始(Raw)方式。预处理方式常用于Modem通信。如果只是串口传输数据，而不需要串口来处理，则使用原始模式(RawMode)方式来通讯，本文采用原始输入方式：
options.c_lflag=~(ICANON|ECHO|ECH-OE|ISIG)；//RawModeforlnput
options.c_oflag=~OPOST；//RawModeforOutput
③控制字选项
c_cc包含一些控制字的定义和读取等待定时器(ReadTimeoutTimer)配置选项。其中，VSTART和VSTOP参数设定软件流控制的起始和停止字符(默认是11H和13H)。VMIN和VTIME参数用来控制系统的读操作，VMIN设置每次读取的最少字节数，VTIME设置读取操作的等待时间(以0.1s为单位)。这2个参数的具体值影响了读操作的行为。本文无软件流的控制。所以设置如下：
Optionsc_cc[VTIME]=150；
Optionsc_cc[VMIN]=0；
除了上述的配置，传送协议和方式的设定也是很关键的一环。结合实际情况，基于modbus协议的RTU传输模式作了相应的小变动。由于变电站蓄电池数目较多，实现通信信息的识别，在发送包含自检信息的字节前，先发送4个字节用于接收端的判断，然后是帧长度(1byte)、目标地址(1byte)、源地址(1byte)、命令字(1byte)、标志数据(2byte)、数据(n*3byte)，最后是帧数据的CRC校验值(2byte)。这里通讯数据采用不定长帧格式，便于后序功能的扩展。串口配置、通讯协议和方式规定完成后，便可用read()和write()等函数进行数据的接收和发送了。ARM与单片机串口数据交换实现在CMTM进程中完成，其主流程图如图4(a)所示。进程TMCM通过串口监听并接收单片机发送的检测信号以及发送PC机的操作命令，负责将TM模块发来的串口数据接收后存人相应的反馈数据共享内存SHM_TMCM中去，同时负责检查共享内存SHM_CMTM中是否有新的控制或操作命令到来，若有则将其转发到串口。试运行时编写相关的串口软件，手动和自动对CM模块发送和接收数据，此进程能准确实时地与软件进行数据交换，通信效果良好。
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