基于以太网的电能耗用远程监控系统设计(3)

以太网

３系统软件设计

基于以太网的电能耗用远程监测管理系统软件

成功，信息就沿该连接传送，直至传送完毕或断开连接。ＨＴＴＰ在端口８０上使用ＴＣＰ的服务传递来自以太网和数据终端的数据，并对数据作打包拆包处理。

设计采用了μＣ／ＯＳＩＩ［５］嵌入式实时操作系统，根据监控功能需要设计如下任务：（１）开关量输入输出任务，每隔１０ｍｓ采样一次各种开关量状态，包括电能表脉冲、系统掉电和加电等信号，采用延时方法滤除边沿抖动以获得开关量的有效状态，并根据主机发来的命令输出拉闸或合闸控制信号；（２）电流／电压采样任务，每隔３０分钟采样并计算线路的电压和电流和功率因数值；（３）瞬时电量计算任务，计算瞬时电功率、当前的峰电量、谷电量、耗电度数等；（４）电量计算任务，包括耗用电度数、峰／谷电量、有功／２４小时整点电功率、无功电量、功率因数、电网负荷率以及总需量等；（５）远程通信任务，接收并执行中心站主机发来的命令，包括时间和工作参数设置、耗电量参数传送、状态查询以及传送各种命令。

软件设计中远程通信是一个重点，本设计采用嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议［６］来实现远程通信功能。ＴＣＰ／ＩＰ协议分为四层：链路层、网络层、传输层和应用层，保证以太网上数据的准确快速传输。

链路层由以太网控制器ＲＴＬ８０１９ＡＳ实现，数据通信采用ＩＥＥＥ８０２．３标准。它只处理接收地址与本机物理地址相同或为广播地址的以太帧，并且只处理

４结束语

基于以太网的电能耗用远程监测管理系统，通过

以太网实现分站中监控仪与中心站主机之间的远程通信，监控仪采用ＡＲＭ核处理器ＬＰＣ２１４８为核心，采用嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议，可以很方便地将现场设备所采集的各种数据通过网络快速传递给上位机。由于

ＬＰＣ２１４８处理器自身的限制，在具体实现嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ协议的过程中，不能简单地直接照搬在ＵＮＩＸ上实

现的ＴＣＰ／ＩＰ协议源码，而应当根据需要进行适当裁剪，综合来说应作如下考虑：对ＴＣＰ／ＩＰ协议进行适当的简化，在远程监测管理系统中根据具体情况只实现与需要有关的部分，对不使用的协议不予支持。ＴＣＰ／

ＩＰ协议的特点决定了要想很好地实现它，必须有一个

实时多任务操作系统的支持，我们采用嵌入式实时操作系统μＣ／ＯＳＩＩ获得了理想的效果。监控仪采用

ＡＲＭ核处理器ＬＰＣ２１４８作为主ＣＰＵ，以其片内ＳＲＡＭ作为公用内存，必须进行合理的内存分配。一个最大的以太网数据包有１．５Ｋ字节，分配一包数据的缓冲区就要１．５Ｋ字节。为此，我们分配一个２５６×６＝１５３６个字节的固定的ＲＡＭ单元来存放收到的以太

网数据包，收到一包就处理一包，有效地提高了数据处理速度。

参

考

文

献

［１］黄强，周东泳，李拓，Ｊ．Ｓ．Ｓｍｉｔｈ．基于以太网的控制器网络的嵌入式网关开发［Ｊ］．电子技术应用，２００７，（１）：３３－３６．

ＡＲＰ和ＩＰ数据报。

网络层实现ＩＰ、ＡＲＰ协议，还要实现能报告数据传输差错等情况的ＩＣＭＰ协议。

传输层实现传输控制协议ＴＣＰ或用户数据协议ＵＤＰ。其中ＴＣＰ协议只用于支持ＨＴＴＰ超文本传输，

由于监控仪在连接时一直处于被动服务状态，设计中省去了ＳＹＮ－ＳＥＮＴ状态，让它已开始就处于ＬＩＳＴＥＮ状态，监听来自远程客户端的连接请求，可以更为有效地服务于远程客户。编程实现ＴＣＰ协议的难点在于建立连接和终止连接的具体过程。ＴＣＰ协议是一个面向连接的协议，连接的双方无论是哪一方向另一方发三次握手”在双方之间建立一送数据，都必须先通过“

条连接，完成数据传输之后再通过“四次握手”终止连接。连接建立后ＴＣＰ就可以发送数据块，称为数据段。当ＴＣＰ发出一个段后，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。另外，ＴＣＰ还将对数据进行校验和检查。

应用层实现ＨＴＴＰ协议，实现现场监测和远程用户的交互式数据交换。ＨＴＴＰ仅涉及在一个ＴＣＰ连接中网络数据传输的文本信息交换，与ＴＣＰ相比，ＨＴＴＰ非常简单，请求和应答是一行或多行文本，如果请求

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［２］毛善国，朱新建．复费率电能表技术［Ｍ］．长沙：国防科技大学出版社，１９９５．

［３］陶雄飞，刘卫忠，邹雪城．基于嵌入式ＷＥＢ服务器的数字电视接收终端的设计［Ｊ］．电子技术应用，２００６，（７）：４１－４４．

［４］周立功，张华．深入浅出ＡＲＭ７—ＬＰＣ２１３ｘ／２１４ｘ［Ｍ］．北京航空航天大学出版社，２００６．

Ｃ／ＯＳＩＩ（第二版）［５］ＪｅａｎＪ．Ｌａｂｒｏｓｓｅ．邵贝贝译．嵌入式实时操作系统μ［Ｍ］．北京航空航天大学出版社，２００３．

［６］ＨｅａｔｈｅｒＯｓｔｅｒｌｏｈ著．张金祥译．ＴＣＰ／ＩＰＰｒｉｍｅｒＰｌｕｓ中文版［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０ …… 此处隐藏：127字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……