基于PXA270平臺的實名管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1 引言
    我國擁有豐富的煤炭資源,資源的全面開發(fā),隨之產(chǎn)生礦區(qū)綜合管理和安全監(jiān)控一系列問題。這里提出一種基于PXA270平臺的實名管理系統(tǒng)的設計方案。能夠完成礦工信息的綜合管理以及礦區(qū)安全的實時監(jiān)測，并實現(xiàn)信息管理一體化和安全監(jiān)測實時化。

2 YL_PXA270P開發(fā)實驗平臺簡介
    YL_PXA270P開發(fā)實驗平臺是采用Intel新一代XScale處理器PXA270IlI。該款器件引入X86架構奔騰4系列多媒體擴展功能，同時加入Intel Speed Step動態(tài)電源管理技術，在保證CPU性能情況下，極大降低移動設備功耗。YL-PxA270提供完善的底層操作系統(tǒng)支持和豐富的應用接口．適用于嵌入式工業(yè)控制、數(shù)碼媒體播放、交互機頂盒、車載GPS等應用。同時，YL_PXA270P包括：2路9線全雙工異步串行口，波特率高達921 600 b／s；l路5線硬件流控制異步串行口，波特率高達115 200 b／s；1個10 M標準以太網(wǎng)接口，帶有連接和傳輸指示燈：1個10 M，100 M標準以太網(wǎng)接口，帶有連接和傳輸指示燈。實驗平臺標配256 K色640×480／6．4英寸TFT液晶屏，帶觸摸屏，屏幕分辨率可達800×600像素；1個50針LCD接口引出LCD控制器和觸摸屏的全部信號。

3 系統(tǒng)設計組成
    整個系統(tǒng)設計由綜合信息管理，區(qū)域信息管理以及監(jiān)測終端等3部分。圖l為系統(tǒng)設計組成框圖。其中，綜合信息管理作為遠程服務器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作，Socket通信以及實時日志記錄。而分區(qū)信息管理是在PXA270平臺上實現(xiàn)，兩者通過RJ45接口連接。分區(qū)信息管理作為客戶端，通過TCP仃P協(xié)議與綜合信息管理(服務器)交換數(shù)據(jù)。同時，通過RS422接口與監(jiān)測終端連接。監(jiān)測終端實現(xiàn)卡信息讀取以及傳感器信號處理。

4 綜合信息管理
    綜合信息管理是由數(shù)據(jù)庫，Socket通信以及區(qū)域信息顯示等部分組成，使用VC++6．0開發(fā)。數(shù)據(jù)庫使用Access數(shù)據(jù)庫，通過0DBC驅(qū)動完成底層訪問。在登陸模塊中驗證用戶身份，普通用戶只能進行查詢操作；管理員用戶能夠增加，刪除以及修改數(shù)據(jù)庫記錄。同時，系統(tǒng)定時備份數(shù)據(jù)庫，防止數(shù)據(jù)丟失和損壞。當監(jiān)測終端監(jiān)測到異常時，上報分區(qū)管理系統(tǒng)．分區(qū)信息管理進行日志記錄，并將記錄數(shù)據(jù)上傳給服務器。通過樹狀控件的各項對應于每一個分區(qū)，并顯示各分區(qū)當前的連接狀態(tài)，分區(qū)員工信息瀏覽，分區(qū)監(jiān)測狀態(tài)以及信息。數(shù)據(jù)庫中，每個分區(qū)系統(tǒng)對應一個數(shù)據(jù)表(Recordset)，表項內(nèi)容以及結構如圖2所示。

5 分區(qū)信息管理
    分區(qū)信息管理是基于YL_PXA270P實驗開發(fā)平臺，用于實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，串口通信，Nand-Flash文件系統(tǒng)，LCD／觸摸屏驅(qū)動。鍵盤控制等功能。利用GUI實現(xiàn)功能菜單選項，通過觸摸屏和一個3×4的矩陣式鍵盤實現(xiàn)對應的功能選擇。圖3為分區(qū)信息管理框圖。[!--empirenews.page--]

5．1 文件系統(tǒng)實現(xiàn)
    PXA270平臺使用K9F1208型Nand Flash，容量為512M字節(jié)，共4 096塊(]Block)，每塊16 K字節(jié)，包含32頁，每頁528(512+16)字節(jié)。擦除以塊為單位，讀寫以頁為單位。對于傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，由于文件的操作需要反復操作文件分配表區(qū)域，而Flash的擦寫次數(shù)有限，所以需要對FAT文件系統(tǒng)進行改進。此外，由于分區(qū)信息管理數(shù)據(jù)文件的格式比較固定。即員工信息記錄文件(每條員工信息記錄是固定字節(jié)數(shù))，日志文件，以及命令字文件。對于員工信息記錄文件，操作并不頻繁，而日志和命令字文件則頻繁操作。因此，在設計文件系統(tǒng)時，將Flash的第一塊(16 K+512)作為文件系統(tǒng)的系統(tǒng)記錄區(qū)，同時建立一個空白區(qū)域，記錄FAT表在Flash中的起始地址，F(xiàn)RT表在FAT之后。寫操作以頁為單位，故8 K的空間可記錄16個地址，這樣就可避免對：FAT表在同一區(qū)塊反復擦寫，導致存儲器壽命縮短。設置一個擦寫閾值f如50 000次)，超過后，就將FAT表移到新的區(qū)塊，同時指針變化，添加新的地址記錄。圖4給出文件系統(tǒng)操作原理框圖。

5．2 觸摸屏控制
    PXA270開發(fā)平臺帶有4線電阻式觸摸屏．控制器采用UCBl400BE。電阻式觸摸屏有兩個電阻層，一個為橫向驅(qū)動，另一個為縱向驅(qū)動。UCBl400在某個方向施加電壓，當有筆接觸觸摸屏時，觸點接通，則另一個方向電壓發(fā)生變化。通過A／D轉(zhuǎn)換，控制器就可計算出觸點的坐標值。接觸時，UCBl400發(fā)出中斷請求．PXA270響應中斷，啟動通信，讀取UCBl400轉(zhuǎn)換結果，從而得到觸點坐標。

6 監(jiān)測終端
    監(jiān)測終端以STC89C52單片機為控制核心，內(nèi)部集成有語音錄放控制、紅外熱釋儀、瓦斯傳感器、串口通信模塊、鍵盤及LED指示模塊等。其組成框圖如圖5所示。

    語音錄放部分采用ISD2560，該語音器件采用美國ISDN公司獨有的直接模擬存儲技術DAST(Direct Analog StoreTechnology)，該技術可使音頻信息無需經(jīng)傳統(tǒng)的A／D轉(zhuǎn)換和D／A轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn)存取，并具有比同等數(shù)字存取更高的集成度和音質(zhì)，同時該器件還具有抗斷電功能，支持多次錄放操作，可單片使用或級聯(lián)。其片內(nèi)E2PROM容量為480 K，有10個地址輸入端，尋址能力達1 024位，最多可分600段。ISD2560工作原理：錄音時．麥克風采集小信號從MIC進入，經(jīng)前置放大后從ANA OUT(模擬量輸出)輸出，經(jīng)過隔直電容后送入ANAIN(模擬量輸入)。進入ANA IN的信號經(jīng)放大器、自動增益控制(AGC)以及低通濾波器，最后通過模擬收發(fā)器寫入E2PROM中。在放音模式下，錄入的模擬電壓在采樣時鐘的控制下。從模擬存儲陣列順序讀出，然后送至功率放大器，由SP+，SP－端輸出，直接驅(qū)動揚聲器。10根地址線，其中A0～A7接到單片機PO口，A8～A9接P2．0~P2．1。而EOM，PD.CE.P／R接到P1口。SP+，SP-直接驅(qū)動揚聲器，但音量較??；實際設計中使用音頻放大器LM386，通過調(diào)節(jié)電位計R30調(diào)整音量。其電路如圖6所示。[!--empirenews.page--]

    傳感器電路瓦斯檢測采用KGS-20型可燃氣傳感器，是一種以二氧化錫為基本敏感材料。專門用于可燃氣濃度檢測的半導體型氣體傳感器。具有極高靈敏度和極快響應速度且功耗低。紅外傳感器采用LHl958，使用BISS0001紅外傳感信號處理器。該信號處理器具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配；擁有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾；內(nèi)設延遲時間定時器和鎖存時間定時器。使用時，運算放大器OPl將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C30耦合給運算放大器OP2進行第二級放大．再經(jīng)由電壓比較器COPl和COP2構成的雙向鑒幅器處理后。檢測有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管VT1放大驅(qū)動繼電器去接通負載。監(jiān)測部分電路如圖7所示。圖8為監(jiān)控終端主程序流程圖。

7 結語
    系統(tǒng)以YL-PXA270P實驗開發(fā)平臺為核心，通過綜合信息管理，分區(qū)信息管理，終端監(jiān)測3個子系統(tǒng)模塊相互連接以及信息交互,實現(xiàn)實名管理，完成信息集中管理，安全監(jiān)測以及實時記錄等功能。實際應用中。綜合信息管理作為遠程服務器，提供對員工信息的瀏覽、增加、修改、刪除等操作，通過網(wǎng)絡與分區(qū)信息管理系統(tǒng)交互信息，依靠互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程連接。分區(qū)系統(tǒng)記錄本分區(qū)內(nèi)的員工信息以及安全監(jiān)測日志,并將更新日志實時發(fā)送給服務器端。監(jiān)控終端放置在礦井內(nèi)，記錄讀取射頻卡信息識別并記錄員工的出勤,同時利用傳感器實時監(jiān)控環(huán)境。經(jīng)過測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，具有很好的實用性。