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汪昱何婷婷

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汪昱何婷婷范文第1篇

【導語】

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汪昱何婷婷范文第2篇

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(來源:文章屋網 )

汪昱何婷婷范文第3篇

隨著IPTV,VOIP等業務的升溫,triple play業務的需求也是日益強勁。開發支持triple play業務的家庭網關,對家庭網絡有一定的促進作用。

二、總體框架簡介

硬件上采用BROADCOM公司BCM6348芯片作為家庭網關的核心。該微處理器支持ADSL2+功能,在其上擴展構建多個以太端口,配置相應適配電路構成硬件平臺。

在軟件上,采用嵌入式Linux作為軟件平臺,可以充分利用其強大的網絡功能。

三、ATM網絡接口適配的實現

(一)控制進程的實現

pvc2684ctl的功能就是實現同守護進程(pvc2684d)進行通信,傳遞相應的請求。現在支持的命令有:add,delete,hello等。

Add命令,用來通知守護進程創建新建ATM socket,并創建ATM網絡接口。Delete命令,用來通知守護進程創建刪除ATM網絡接口,使用較少。Hello命令,用來判斷2684d是否存在。

同一系統中兩個不同進程的通信方法有很多,其中UNIX套接字是一個高效簡捷的方法。UNIX套接字的運轉機制和Internet套接字類似,主要的區別UNIX套接字只能用在一臺計算機中,而Internet套接字則可以在不同的計算機之間使用。UNIX套接字定址的方式是作為本地文件系統里的一個文件。

(二)守護進程的實現

在LINUX系統中,要使用PVC來進行數據傳輸,需要創建并維護該PVC協議的socket,然后調用Linux中提供IOCTL命令,來創建ATM網絡接口,實現RFC2684協議。

四、二層橋接功能的設計

家庭網關需要支持橋接、路由混合組網模式,即同時PC的數據走路由模式化,視頻、語音等業務走橋接模式。

在家庭網關中,用戶可以配置bridge和PPPOE類型的PVC,bridge類型的PVC可以用來進行橋接,PPPOE類型的PVC可以用來進行路由。這樣通過使用多條PVC實現了橋接和路由方式的混合組網。

為了實現路由功能來傳輸數據業務,通常使用PPPOE類型的PVC,在Linux系統中,首先為PPPOE的PVC新建了一個BR2684的網絡接口,在內核中用一個struct net_device來表示,換言之,即新建了一個虛擬的以太網接口。然后在該網絡接口上新建了一個PPP類型的網絡接口。PPPOE類型PVC在系統中具有兩層網絡接口,其BR2684網絡接口僅僅為PPPOE接口服務。實際上,BR2684網絡接口也可以承載其他類型的數據,當把BR2684網絡接口放置到一個網橋中時,該網絡接口就能完成橋接功能。

五、家庭網關ATM QoS方案的實現

(一)流分類與標記

為了區分不同的數據流,第一步工作就是對其進行分類。Linux的iptables命令就有強大的區分流的能力,可以根據輸入接口,MAC地址,報文協議類型;及各個協議的相關字段值等進行數據流的區分。Iptables的mangle表提供了修改數據報各個字段的值的方法。Mangle表有兩個掛鉤點:PREROUTING、OUTPUT。Iptables命令中mangle表支持的操作有:MARK,TOS??梢岳眠@兩個操作來實現數據報文的標記。

使用擴展target的MARK方法,通過參數―set-mark來設置數據報文skb的nfmark字段的值。nfmark是一個用戶定義的數據報的標記,該標記可以用于基于策略的路由,也可用于后續對報文的處理中(把它作為報文的優先級標志)。在使用多條PVC且DSLAM支持多種ATM服務類型時,通過該標志來對數據流進行策略路由;在單PVC情況下或DSLAM只支持ATM的UBR類型時,通過該標志把數據報文放置到PVC的相應優先級隊列中去。

(二)數據流的優先級處理

前面描述了如何對數據進行流分類并打上相應的標志,剩下就是網關自身完成數據流的QoS保證,根據不同的優先級來進行發送。

在單PVC情況下或DSLAM只支持ATM的UBR類型時,在啟用該PVC的QoS保證后,在ATM層為該PVC新建了3個隊列,優先級為高中低,該優先級隊列對應著數據報文skb的nfmark字段,即skb的nfmark字段標為高的報文,進入該PVC的高優先級隊列。優先級為低的報文,進入PVC的低優先級隊列。然后由ATM層的硬件整形器統一調度。從而嚴格保證了高優先級的報文能優先發送。

在多條PVC且DSLAM支持多種ATM服務類型時,這里也還有各種不同的組網模型。如果各PVC都能參與路由進行數據轉發,那么可以通過設置策略路由來把數據流分到各種優先級的PVC上。設置策略路由的依據就是前面設置的SKB的nfmark字段。

六、系統測試

上傳/下載速率通過ftp測試軟件測量,見表1。還有一類是家庭網關的最大吞吐量,該測試由測試設備Smartbits來完成,見表2。

根據測試情況,該網關可以很好的完成綜合數字媒體業務下的相關網絡工作。

七、小結

該論文描述的基于Triple Play綜合數字媒體業務的家庭網關,具有以下特色:充分考慮triple play業務的需求,具有豐富的組網能力,完善的QoS,強大的NAT/防火墻功能,良好的組播管理功能。系統采用Linux操作系統,極大的降低了產品的成本,更重要的是,能根據業務的具體要求,修改內核代碼,完成實際需求。該家庭網關具有一定的應用前景。

汪昱何婷婷范文第4篇

關鍵詞:STM32;預約系統;GSM模塊;FreeModbus協議;ModbusRTU;組態王

中圖分類號:TP332.3 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2015)06-00-03

0 引 言

近年來,隨著城市的快速發展,中心城區的停車難問題日益凸顯,停車資源沒有得到有效利用是造成停車難的原因之一,而預約系統可以讓用戶與資源提供者進行遠程交流,從而緩解這種供求矛盾。隨著移動通信技術的快速發展,手機已經成為人們必備的通訊工具。將手機短信服務應用于預約系統,可以使服務更加人性化,更便于人們使用?;赟TM32和組態王的停車場短信預約系統,讓停車場真正實現智能化、人性化,使中心城區停車資源得到有效利用,對改善城區交通具有一定的積極作用。

1 系統結構設計與功能

本系統采用了ARMCor-tex-M4內核的STM32F407ZGT6作為主控芯片,STM32F407ZGT6是意法半導體(STMicroelectronics)基于ARMCor-tex-M4內核推出的專門用于高性能、低成本、低功耗嵌入式領域的32位微處理器[1]。采用SIMCOM公司的SIM900A作為通信芯片,通過通信(GSM)模塊與STM32實現短信的發送和接受?;贔reeModbus協議的RTU模式的通信方式,通過RS 232接口實現STM32單片機與組態王之間的通信,將短信內容和用戶手機號碼傳給上位機組態王,并通過組態王對停車場進行監控,從而實現短信自動預約停車位的功能。該系統整體硬件結構設計如圖1所示。

該停車場短信預約系統的工作過程如下:當系統正常運行時,若客戶需要提前預約停車位,可通過手機發送短信至系統設定的主機號碼,通過GSM網絡和SIM900A短信收發模塊接收預約短信,并通過RS 232接口與STM32主機進行通信。該請求被STM32檢測并產生一個中斷,讀取信息及用戶號碼,并存儲在寄存器中,通過FreeModbus協議和RS 232接口將短信內容和用戶號碼傳給組態王,組態王讀取并記錄用戶號碼。組態王軟件通過查詢停車位數據庫,監測停車場車位數,若有空余車位,則STM32指令自動發送“預約成功”短信到客戶手機上;若無空余車位,則發送“車位已滿”短信。

圖1 系統總體結構圖

停車場短信預約系統主要由四個功能模塊構成,即主控模塊、通信(GSM)模塊、電源模塊、數據傳輸模塊[2]。主控模塊采用STM32作為主控芯片,來控制短信的收發與數據的傳輸;GSM模塊采用SIM900A進行無線通信;電源模塊采用12 V獨立電源和USB接口(COM1)相結合的供電方式;數據傳輸模塊由兩部分組成,STM32與GSM模塊之間通過RS 232接口(COM3)實現通信,與PC機之間通過USB轉RS 232接口(COM2)實現通信。遠程終端是手機和裝有組態王的上位機(PC),將用戶發送的信息和手機號碼經過處理之后,儲存下來,方便信息的查詢。

2 軟件設計

該系統以MDK5軟件為開發平臺,通過調用庫函數的方法,進行程序設計,應用串口助手和ModbusPoll實現程序的設計和調試。

2.1 短信收發子系統的設計

為了實現STM32與SIM900A模塊之間的數據傳輸,實現短信收發,首先要對STM32進行初始化,然后配置系統時鐘、中斷控制器、輸入輸出的GPIO以及相應的串口。STM32初始化流程圖如圖2所示。參數配置時,需要對照原理圖進行編寫,查看芯片端口的使用情況及其作用,然后對該子系統進行配置,以保證模塊能夠正常運行。

圖2 STM32初始化流程圖

短信功能的實現主要涉及到兩個關鍵部分,一個是AT命令,另一個是串口的讀寫。AT命令是主控芯片STM32和SIM900A之間的通信協議,以此完成對SIM900A的控制。短信的收發主要有兩種模式,一種是文本模式,該模式只支持英文內容,另一種是PDU模式[3]。本系統選擇PDU模式進行短信的收發。

SIM900A的短信功能主要分為兩個部分,分別為讀取短信和發送短信。接收短信的設置命令為AT+CMGR,我們將接收到的短信內容放在一個長度為30的BUF中,再將BUF寫入到串口3中,然后再讀取串口3中的內容,這樣,短信的編號就獲取完畢。獲取了短信的編號之后,就能去獲取短信的具體內容,而短信的內容則存放在ALPHA中,它處于響應的第三個位置,通過SIM_AT_RESPONSE(1)函數,檢查GSM模塊發送過來的數據,及時上傳給電腦,就獲取了短信的內容。發送短信的設置命令為:AT+CIPSEND,首先將發送短信的電話號碼存入到一個BUF中,將這個BUF寫入到串口3中,以此獲取手機號碼。最后將固定的短信內容寫到串口3,通過SIM900A發送給手機用戶,具體短信發送接收流程圖如圖3所示[4]。

該系統若要實現自動預約的功能,則在實現短信收發功能的基礎上,通過Modbus協議使STM32與上位機組態王進行通信,從而實現短信的自動讀取和發送。短信內容是根據組態王軟件對停車場車位使用情況的監控而選擇發送寫好的固定信息,若監控顯示有空余車位,則發送“預約成功,歡迎您的光臨” ,若監控顯示無空余車位,則發送“對不起,車位已滿”。該子系統主程序流程圖如圖4所示。

圖3 短信發送接收流程圖

圖4 STM32主程序流程圖

2.2 STM32與組態王通信子系統的設計

FreeModbus是一個針對嵌入式應用的免費(自由)的通用Modbus協議的移植。目前,Modbus協議的異步串行傳輸通信方式,對應的通信模式是ModbusRTU和ModbusASCII[5]。組態王內置的單片機通信協議都有這兩種模式,ASCII碼協議內容較為簡單,但其傳輸數據類型的局限性大,可用于傳輸數據的寄存器少,而本系統要求進行字符的發送和接收,傳輸的數據量較大,因此我們選擇了ModbusRTU模式對控制器STM32進行配置。

為了實現組態王和STM32單片機之間的通信,在設計中,選擇移植FreeModbus協議,通過程序設計將STM32配置為FreeModbus從機,可以通過組態王進行數據的讀寫。

STM32和組態王的通信子系統可分為:初始化模塊、數據接收模塊和數據處理及發送模塊[6]。初始化模塊主要完成波特率設置、串口中斷和定時器設置。其中,ModbusRTU是基于串口的數據傳輸模式,為了實現組態王和STM32單片機之間的通信,必須設置相同的傳輸模式和串口參數。數據接收模塊主要完成串口接收中斷和信息幀接收超時的定時器中斷處理。數據處理及發送主要根據信息幀完成相關的工作及給主機回復的相關信息。其配置程序流程圖如圖5所示。

圖5 STM32與組態王的通信流程圖

2.3 STM32與組態王通信子系統的調試

采用ModbusPoll作為RTU主站軟件,用戶可以通過該人機界面選擇從站地址來查看下位機的操作(讀寄存器操作和寫寄存器操作)。ModbusRTU的測試目標是RTU主站能否對RTU從站發出請求幀完成相應功能,從站能否解析請求幀及時響應主站請求,發出應答幀。與PC機相連之后,分別對兩種功能服務進行若干測試,并根據ModbusRTU協議的內容驗證所得到的結果是否正確。主站PC機通信測試如圖6所示。

圖6 主站PC機通信測試界面圖

3 組態監控界面的設計

進入組態王運行系統,顯示出組態王運行系統畫面,如圖7所示,即可看到預約指示燈按照預約狀態動態變化和實時的車位數量信息,達到了實時監控的預期目標,保證系統正常運行。通過組態監控畫面實時反映預約系統的運行狀態,當有預約信息到來時,“請求預約”指示燈1閃爍,“客戶信息”處顯示當前預約手機號,沒預約時指示燈亮綠燈。發送“預約已成功”信息時,“預約已成功”指示燈2閃爍,發送成功亮綠燈,發送失敗亮紅燈;發送“車位已滿”信息時,“車位已滿”指示燈3閃爍,發送成功亮綠燈,發送失敗亮紅燈。

圖7 停車場短信預約系統監控畫面

4 結 語

組態王和STM32單片機以及GSM模塊可以組合成一套經濟可靠的數據采集、信息傳輸系統,應用于停車場,管理人員在監控室就可以了解整個停車場的使用情況,對停車位進行遠程監測、調度,降低了勞動成本、提高工作效率,同時使停車資源得到有效利用,對改善城區交通具有一定的積極作用。該系統還可以推廣應用到其他需要短信預約系統的場所,這種系統不但可靠、實用、經濟,而且設計簡單,易于擴充,具有較高的推廣價值。

參考文獻

[1] STM32F4開發指南V1.1C庫函數版本:ALIENTEK探索者STM32F407開發板教程[A].

[2]李濤,馬殷元,楊東.基于STM32的GPRS遠程監測終端設計[J].電子世界,2012(11):126-127.

[3]霍濤,賈振堂.基寸STM32和SIM900A的無線通信模塊設計與實現[J].電子設計工程,2014,22(17):106-110.

[4] SIM900A_AT命令手冊_V1.05[Z].2011-10-25.

汪昱何婷婷范文第5篇

目前在消費類電子領域正在出現由傳統的模擬技術向更大程度的數字技術轉變,數字媒體內容呈現爆炸性增長趨勢,消費市場表現出對于DVR和高清電視等需求快速增長,而服務供應商則為了增加營收、降低運營成本,全力向市場推出包括視頻在內的“三網合‘(Triple-play)”解決方案。

但直到現在為止,幾乎所有的局域網技術都是設計用來數據傳輸等應用需求,但市場上的許多公司也在試圖把這些網絡用來滿足數字家庭娛樂的要求。但一個比較嚴重的挑戰是,這些網絡技術是專門針對數據傳輸設計,而用來傳輸視頻等內容存在很大不足。表1是有關技術在傳輸包括視頻在內內容時的性能表現。

可靠性、一致性、充分利用現有的網絡、普遍性以及與其他網絡技術無縫銜接是家庭娛樂網絡的一些基本要求,這種網絡又必須是網絡運營商、服務供應商以及普通用戶所熟知的技術,在技術方面具有可靠的成熟度,在經濟學方面又是設備制造商和消費者都能夠接受。MoCA(Multimedia over Coax Alliance)所利用的同軸電纜可以滿是上述要求,這種網絡在全球市場有很高的占有率,在一些北美市場,這種網絡的擁有率達到90%以上,無需再重新架設新的電纜,現場測試表明,基于MoCA的設備可以支持家庭中多個接入設備需要的普通清晰度以及高清電視需要的數據吞吐量。

作為一種傳輸視頻的網絡技術,可靠性至關重要。MoCA利用了一種可靠的網絡系統,而且專門用來設計傳輸視頻,沒有其他網絡技術容易出現的“包丟失”現象,可以在各個接入點實現可靠的視頻。數字有線節目在傳輸時必須達到10-6的包差錯率(Packet Error Rate,PER),家庭網絡設備至少應該達到上述要求,才能得到更好的收看質量。

在支持UDP和1394協議時,在Link/MAC層以上沒有包的傳輸,因此要達到所需要的包差錯率,必須在相應的家庭網絡中控制錯誤率,如果家庭網絡出現所謂的“接入沖突(collision access)”,將很難達到10-6的包差錯率。為此,MoCA制定了一個避免接入沖突機制,這種技術為利用現有家庭網絡,并達到滿意的包差錯率提供了一種可行的方案。

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