單網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在WinCE系統(tǒng)下的程序設(shè)計(jì)

1.單網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

所謂節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單而言就是指的具有收發(fā)數(shù)據(jù)功能的電腦或其他設(shè)備。一個(gè)好的節(jié)點(diǎn)既需要選擇好的硬件的支持，也需要選擇適合的軟件控制[1],本文選擇S3C6410的Arm11芯片作為節(jié)點(diǎn)CPU,選擇WindowsCE 6.0作為運(yùn)行在ARM上的嵌入式操作系統(tǒng)，通過網(wǎng)口，串口，SD卡完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信功能。本文研究的節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.WinCE下網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)口服務(wù)器程序設(shè)計(jì)

在利用套接字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)際應(yīng)用中，一般采用的是服務(wù)器/客戶端[2]

的模式，在本文的設(shè)計(jì)中，既研究了以PC機(jī)作為服務(wù)器端，以ARM作為客戶端，又研究了以ARM作為服務(wù)器端，以PC機(jī)作為客戶端。本文服務(wù)器設(shè)計(jì)的基本流程為：

利用函數(shù)socket()創(chuàng)建一個(gè)套接字，然后利用函數(shù)bind()將該套接字與本地(PC機(jī))的IP地址和端口號(hào)綁定，接著利用函數(shù)listen()使該套接字處于監(jiān)聽狀態(tài)，然后當(dāng)?shù)却娇蛻舳说倪B接信號(hào)后，利用函數(shù)accept()與客戶端連接，最后利用函數(shù)send()和函數(shù)recv()進(jìn)行通信工作。當(dāng)結(jié)束通信后，再利用函數(shù)closesocket()將套接字關(guān)閉。

2.2 本文的服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)思想

本文的服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)思想如圖2所示。

3.WinCE下AD數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)

3.1 ARM板AD采集器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

流接口驅(qū)動(dòng)就是通過調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫的方式來加載硬件的功能，它由設(shè)備管理器直接調(diào)用。WinCE系統(tǒng)下的流接口驅(qū)動(dòng)編寫，有著固定的接口入口點(diǎn)，其接口點(diǎn)是一系列的類似于XXX_Open()結(jié)構(gòu)的函數(shù)集。由這些函數(shù)集來調(diào)用系統(tǒng)的文件API函數(shù)和相應(yīng)的組件。本文設(shè)計(jì)的是AD采集器的流接口驅(qū)動(dòng)，接口入口點(diǎn)(即函數(shù)集)和用途如下所描述：

(1)函數(shù)ADC_Init()，該函數(shù)用于初始化AD采集器設(shè)備，為系統(tǒng)的設(shè)備管理器所調(diào)用。

(2)函數(shù)ADC_Denit()，該函數(shù)用于卸載AD采集器設(shè)備，為系統(tǒng)的設(shè)備管理器所調(diào)用。

(3)函數(shù)ADC_Open()，該函數(shù)用于打開AD采集器設(shè)備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CreateFile()調(diào)用。

(4)函數(shù)ADC_Close()，該函數(shù)用于關(guān)閉AD采集器設(shè)備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CloseHandle()調(diào)用。

(5)函數(shù)ADC_Read()，該函數(shù)用于從AD采集器讀取數(shù)據(jù)，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)ReadFile()調(diào)用。

(6)函數(shù)ADC_Write()，該函數(shù)用于向AD采集器寫入數(shù)據(jù)，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)WriteFile()調(diào)用。

(7)函數(shù)ADC_IOControl()，該函數(shù)用于對(duì)AD采集器進(jìn)行I/O操作，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)DeviceIOControl()調(diào)用。

需要提出來的是本文研究的A D采集器不涉及到電源管理和設(shè)備指針的操作。

而需要用到這兩個(gè)方面操作的流接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，還需要添加函數(shù)XXX_Seek()，函數(shù)X X X _ P o w e r D o w n ( ) 和函數(shù)X X X _PowerUp()。其作用分別是對(duì)XXX設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)指針，休眠和恢復(fù)電源。

3.2 WinCE下四通道AD采集應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

本研究采用的ARM提供了四個(gè)外部的AD通道，可以利用這些通道實(shí)現(xiàn)四路對(duì)模擬數(shù)據(jù)的采集功能。通過EVC++編寫應(yīng)用軟件調(diào)用AD流接口驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的采集，將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口發(fā)送到PC機(jī)端。該設(shè)計(jì)采用多線程方式，使AD采集，數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)口通信模塊化，并采用雙buff采集和發(fā)送的交互方式，保證了數(shù)據(jù)的不丟失性。網(wǎng)口通信模塊直接運(yùn)用前面設(shè)計(jì)的網(wǎng)口通信流程，數(shù)據(jù)處理模塊主要是對(duì)采集得到的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)由分線程向外部buff傳輸，便于通信模塊的使用。AD采集模塊在線程內(nèi)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)AD采集器的讀取數(shù)據(jù)功能。

3.3 四通道AD數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)及調(diào)試

利用以上的設(shè)計(jì)思路，本文實(shí)現(xiàn)了WinCE系統(tǒng)下AD數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其調(diào)試過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

首先將編寫好的驅(qū)動(dòng)程序加載到Win-CE6.0系統(tǒng)的內(nèi)核中，重新編譯系統(tǒng)，啟動(dòng)新編譯成功的WinCE系統(tǒng)，可以在Windows文件夾下看到已經(jīng)加載進(jìn)去的驅(qū)動(dòng)程序生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫。

然后將編寫好的對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行波形處理的網(wǎng)絡(luò)程序在PC端啟動(dòng)，再將編寫好的四通道采集程序下載到ARM板中并啟動(dòng)，設(shè)置好采樣率和采樣通道，輸入通道選擇0,采樣頻率設(shè)置為400000hz(該AD采集器最大采樣頻率為500khz)。調(diào)好信號(hào)源，選擇正弦波，將信號(hào)電壓幅度設(shè)為1.5v,最低電壓為0v,信號(hào)頻率為3000hz,輸出信號(hào)線連接到ARM板的AD第0號(hào)通道接口，啟動(dòng)信號(hào)輸入，在ARM端得到如圖3的調(diào)試截圖。

這是本文設(shè)計(jì)的運(yùn)行在ARM板上的AD采集應(yīng)用程序，可以通過啟動(dòng)，停止，關(guān)閉按鈕來啟動(dòng)AD采集，暫停AD采集，關(guān)閉AD采集器的功能，還可以通過輸入通道號(hào)碼來選擇采樣的通道，輸入采樣率來選擇采樣頻率。而上方控件顯示的是一次采集的字節(jié)數(shù)目，在這里是2048字節(jié)，與程序?qū)嶋H設(shè)計(jì)的一致。通過AD采集器的正確工作，不僅說明了應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的正確性，同時(shí)也體現(xiàn)了AD采集器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的正確性。

4.結(jié)束語

本文通過研究WinCE下的網(wǎng)口通信，串口通信，SD卡數(shù)據(jù)存取和AD數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)地提供了Wince嵌入式系統(tǒng)下數(shù)據(jù)通信的一般編程方法。本論文實(shí)現(xiàn)了水下通信網(wǎng)絡(luò)單節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的交互，主要包含以下內(nèi)容：完成了ARM板通過網(wǎng)口與DSP通信的程序設(shè)計(jì);完成了ARM板通過串口同時(shí)與PC機(jī)和姿態(tài)方位儀的數(shù)據(jù)通信的程序設(shè)計(jì);完成了ARM板對(duì)SD卡的操作，實(shí)現(xiàn)了將DSP通過網(wǎng)口傳輸來的數(shù)據(jù)自動(dòng)的儲(chǔ)存在SD卡中，并能讀取SD卡中的數(shù)據(jù);完成了ARM11流接口AD驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和AD采集應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。