远程测控系统是当前工业自动化领域研究的热点之一。远程测控已渗入工业自动化和办公信息化的各个系统。这些测控系统大多是根据具体的应用需求进行专门设计的，实际上它们的功能或相同或相似，关联较大。如果将每个系统看成独立体，每次开发均从零开始，就会带来大量的重复劳动，这无疑加大了设计成本[1]。现代测控系统的开发要求，需要设计人员在尽可能短的时间内开发出满足客户需求的软硬件系统。因此，如何提高软硬件的可重用性，如何在保证系统性能的前提下，避免重复劳动，缩短开发周期，就成为越来越多的嵌入式系统开发人员研究的热点。

　　本文分析研究了远程测控系统的共性，建立了测控系统的一般模型，利用嵌入式以太网、Web服务器、硬件构件和软件可重用等技术，设计了一种面向测控领域的基于B/S与C/S相结合体系结构的通用软硬件平台。

　　1总体设计方案

　　1.1一般测控系统的通用模型特点分析

　　基于通用设计思想的系统开发在设计思路上须遵循模块化、可二次开发性和平台化的设计原则。实际的应用系统需要处理的信号可能存在很大的差异，所以本文在系统总体设计过程中，分析了各种应用系统之间的共性，从现有的一般的测控系统中抽象出一个通用模型。

　　一个典型的嵌入式测控系统通常包括模拟量输入模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、开关量输出模块、数据通信模块[2]和MCU工作支撑电路。

　　实际模拟信号是物理世界的自然信号，需要通过传感器将其转换为电信号，然后由A/D转换接口将电信号转换为数字信号。由于传感器输出的电信号通常比较微弱，而且输出的信号类型各异，因此，需要相应的转换电路对其进行处理。实际开关信号一般来自开关类传感器或手动开关，需要开关量转换电路将实际开关信号转换至MCU可接受的电信号范围。

　　测控系统的执行机构，包括开关量控制和模拟量控制。开关量执行机构只有开和关两种状态。模拟量执行机构需要连续变化的模拟量控制，MCU通过D/A转换接口将数字量转换为模拟量输出控制。此外，由于MCU引脚的驱动能力在10mA左右，不能直接控制这些执行机构，因此需要借助于相应的驱动电路来实现。

　　通信接口模块主要实现MCU与各外围模块或设备之间的通信，常用的通信方式有：UART、SPI、USB、以太网等。对于远程测控系统，通常采用以太网与远程主机进行通信。

　　通过分析，本文建立了如图1所示的一般测控系统的通用模型。

　　1.2通用模型特点分析

　　完整的测控系统包括硬件和软件两部分。建立测控系统通用模型就是分别为软、硬件建立相应的通用模型。硬件模型体现在测控终端控制器的硬件设计上；软件模型根据所选择的体系结构不同而有所差别。但不论是哪一种体系结构，对软件的设计都是建立在硬件的基础之上，所以整个通用模型的建立首先且关键是对硬件通用模型的建立。

　　1.2.1远程测控系统的硬件模型

　　远程测控系统的测量与控制在硬件上主要体现在位于现场的网络化测控终端对外界数据的采集以及控制量的输出，其中数据采集部分通常包括模拟量输入模块和开关量输入模块；控制输出部分通常包括模拟量输出模块和开关量输出模块。因此，通用模型的建立主要体现在对这四种输入输出模块的设计上。

　　本文通过提供业内比较通用的信号类型来达到通用的目的。对于使用这些信号接口的测控设备，可直接互连；对于使用其他信号接口的测控设备，只需要增加相应的信号转换电路即可互连。通过对多个具体测控系统的分析，采用了如下的硬件设计方案：

　　(1)模拟量输入接口，提供8路模拟量输入通道；考虑到市场上大多数传感器或变送器都提供0~5V电压信号输出，另一方面由于A/D转换器通常以0~5V电压信号输入，因此本文将模拟量输入接口设计为可直接处理0~5V电压信号。另外为了便于给传感器或外接的转换电路供电，提供5V和12V电源接口。

　　(2)开关量输入接口，提供8路开关量输入通道，可直接处理12V开关信号。对于其他类型的开关信号，需要外接转换电路。

　　(3)模拟量输出接口，提供8路模拟量输出通道，提供0~12V电压信号输出，对于其他类型的模拟信号，需要外接相应的驱动电路。

　　(4)开关量输出接口，提供8路开关量输出通道；可直接输出12V电压信号，也可通过更换继电器实现对其他电压信号的输出。

　　(5)通信接口，采用以太网作为传输媒介，与远程主机进行信息交互，从而实现远程测控功能；对于其他通信接口，由其他辅助模块决定。

　　(6)提供良好的人机交互接口。现场信息采用液晶显示；对受控设备的现场手动干预采用SDF-1通用型手持编程器实现，以避免为所有的输出接口配备相应的控制按钮。

　　(7)在进行具体的硬件设计时，融入硬件构件的设计思想，将各个硬件模块进行独立的封装，以提高硬件的可重用性[3]。

　　根据以上方案所设计的硬件模型如图2所示。

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