【期刊论文】基于嵌入式系统的煤矿井下协议转换器的设计与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第4期工矿自动化NO．42008年8月IndustryandMineAutomationAug．2008文章编号：1671—251X(2oo8)o4-0079—03基于嵌入式系统的煤矿井下协议转换器的设计与实现边冰，吴宝江，钱莉(河北理工大学计算机与自动控制学院，河北唐山063009)摘要：为了将煤矿井下遵循不同协议的安全监控设备接入同一个网络，文章介绍了一种基于嵌入式系统的协议转换器的设计，阐述了该转换器的硬件设计和软件实现。实际运行表明，通过加

2、入嵌入式协议转换器，简化了煤矿安全监控系统的硬件复杂度，提高了系统的集成度和可扩展能力，为系统的维护和升级带来了方便。关键词：煤矿；安全监控；协议转换器；嵌入式系统；S3C45lOB中图分类号：TD672文献标识码：B接，实现系统中各部分的独立性，可以通过设计协议0引言转换器完成该项工作，即利用协议转换器将系统中煤矿安全监控系统的监控设备原则上要求采用不同设备或是小系统获取的信息快速转换为所要求统一规范的数据通信协议，但是，由于煤矿安全监控的信号形式，即遵循相应的协议、格式，通过工业以系统升级改

3、造或维护等原因，在许多情况下系统中太网传送给远程计算机，同时，远程计算机的控制信存在着大量遵循不同协议的设备，例如遵循RS232、息也可以转换成相应格式的信息传送给设备。市场RS485、UDP、TCP／IP等协议的设备共同存在于上现有的协议转换模块很少，而且大部分是基于单一个系统中，而且随着系统的维护、升级和改造，将片机系统，处理能力有限，且速度慢。笔者在唐山市有更多的设备加入系统中。当多种协议设备并存开平区卫国煤矿安全监控系统的改造项目中，针对时，系统要识别不同的协议信息，通过控制和处理不包含

4、瓦斯、通风监测、瓦斯抽放、自然发火等全部数同格式的信息实现系统的及时响应、正常工作，这样据内容的监控设备，通过基于嵌入式处理器就加大了系统软件和硬件上的复杂度，减缓了系统$3C45lOB的协议转换模块将现场的4路RS485信的响应速度。号、3路RS232信号、1路IIC信号、15路I／O信号近几年，随着工业以太网技术的日趋成熟，可以转换成以太网信号，通过2条网线(1条为备用网把以太网技术引入监控系统中。通过以太网，可以线)传送给井上计算机网络，同时，将计算机传来的用1条单一网线或光缆取代众多的连

5、接线，煤矿安以太网信息转换成现场设备所需的信号，以控制现全监控系统中的独立设备和独立小系统都可通过场设备。这样就在终端计算机和现场设备之间建立这条网线联网。用户可以在终端计算机上通过以太起了直接的、透明的、简单的联系。网快速简单地控制整个系统，还可通过以太网访问l硬件系统的设计计量数据、诊断值，配置参数和查看故障信息等。以太网获取遵循不同协议的信息时，必须把其考虑到转换速度、信息流量、设计难度等因素，它格式的信息转换成以太网能识别的协议格式提供笔者采用了嵌入式系统实现协议转换器。主处理器给终端计

6、算机，同时，系统还需要把以太网信息转换选用三星公司的$3C45lOB。$3C45lOB是一款优成各种设备所能识别的信息格式。为简化系统连秀的网络控制器，内含1个由ARM公司设计的16／32位ARM7TDMIRISC处理器核，主频可达50MHz；内嵌1个以太网控制器，可在半双工或全收稿日期：2OO8—04—01双工模式下提供10M／IO0Mbps的以太网接人。作者简介：边冰(1965一)，男，天津人，副教授，主要研究方向为电气及自动化控制、嵌入式系统。基于嵌入式系统的煤矿井下协议转换器结构框维普资

7、讯http://www.cqvip.com·80·工矿自动化2008年8月图如图1所示。2软件系统的实现l鱼塑鱼堕卜以太网接口电路}．匦基于嵌入式系统的协议转换器的操作系统采用体振荡器电路l—---4uART接口电路}．嵌入式uClinux操作系统。uClinux从Linux2．0／IJTS3C451OBuART接口电路卜AG~N电路卜2．4内核派生而来，是专门针对没有MMU的CPUl．_外部IIc接口电路l16MBFLASH卜+的一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux。+．一外部I／o接口

8、电路16MBSDRAM卜Bootloader由Mizi公司的VIVI编译生成，采用JEFFS2文件系统。图1基于嵌入式系统的煤矿井F协议转换器的结构框图在uClinux操作系统中，通过vfork()函数创建图1中，电源电路、晶体振荡器电路、复位电路多个进程，主要是TCP／IP格式数据与其它格式数和JTAG接口电路组成了$3C4510B的基本系统，据转换进程、网络数据读写进程、UART0和可保证微处理器可靠地工作。在电源电路中，UART1读写进程、IIC数据读写进程、I／O数据读$3C4510B及