时间：2023-05-29 18:21:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇远程控制系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0055-02
计算机远程控制系统的实现，可以为计算机管理者对终端用户进行统一管理，能够有效、准确的控制用户使用机器的时间，从而提高了整个计算机系统的管理水平。计算机远程控制技术具体指的是通过本机极端及发送相应的远程控制指令到受控计算机，对其进行远程遥控操作，使远端的计算机能够按照指令完成一系列的工作。通过控制本地计算机可以对远程受控计算机进行实时控制。智能化的计算机远程控制管理系统需要具体完善的技术处理方式，计算机远端管理工作人员可以通过远程指令唤醒技术对一台或者多台计算机的开启、关机进行统一管理，对联网的计算机终端进行相应的配置改造，配置可以进行远程控制终端计算机网卡的开、关，利用PXE（preboot execute environment）技术控制计算机系统，对计算机多终端实现多播克隆，最后实现远程修改网络标识、IP地址等信息。本文对计算远程控制技术的应用发发进行设计，使远程控制技术在局域网和网络互联网内进行有效的实现，推动计算机远程管理的实现服务器和工作站之间的控制功能和及时交流功能。
1 计算机远程控制系统的组成结构
1.1 远程控制的技术定义和原理
1.2 计算机远程控制系统的组成结构
1.2.1 主控计算机
计算机远程控制系统中的主控计算机的系统功能为实现控制命令的输入和处理受控端计算机的反馈信息以及详细参数。计算机主控计算机根据其控制的具体方式和计算机结构特征的差异性可以分为：集中控制结构、分散控制结构和递阶控制结构。主控计算机系统具有可控性、通用性和动态性。由于计算机系统结构随着科学技术的更新换代和用户体验需求的增大，其结构性也越来越复杂化。如此一来，要求计算机控制系统具有很强的动态可控制性。计算机系统以的集中、分散、递进式的控制结构以及其彼此间的组合利用要求主控计算机在系统上必须具有较高的通用性和可升级性。
1.2.2 通信协议
计算机远程控制系统通过主控和受控计算机之间的通信协议实现指令的传输和反馈。在远程控制中，具有LAN、WAN 、拨号系统，Internet等诸多的网络连接方式，其通信协议以TCP/IP等协议为主。TCP/IP协议的具有较高的安全和稳定性，是目前最常用的网络传输通信协议，其作用在于为计算机之间提供良好的数据包交换传输任务，提供面向连接的端对段传输协议。计算机之间通过IP地址的唯一性分配，通过源地址与目标地址进行数据包传送，其能为数据包提供大小重组分配功能。TCP/IP协议为计算远程控制实现数据寻址和分段等功能，为传输指令提供媒介服务。
1.2.3 控制系统的核心性能
计算机控制系统的正常实现需要确保去可靠性和稳定性两大核心性能。首先是可靠性，在远程控制系统中，可靠性是关键的性能指标。系统的可靠性具体包括：1）主控计算机系统，数据传送通道、受控计算机系统三方面的正常运行，确保整个通过传输和服务的稳定。2）数据传输通道的可靠性，要保证系统的良好运行必须有可靠的数据传输通道，要确保传输的可靠性，必须要强化传输介质和传输方式。系统的稳定性包括：传输时间的稳定性，控制主机和受控端的指令传输与反馈时间上保持连贯性，避免指令传输时间上的不同步而导致指令的中断；系统的可维护性，系统产生的一般性和特殊性故障要有良好的应急和长期维修政策；其次，可靠性包括系统抵御病毒的侵入干扰，远程控制系统的开发同时与为病毒的入侵提供便利，指令代码和系统防火墙要考虑木马病毒的寄生性，保护好系统免受侵入而导致重大损失现象的产生。
2 计算机远程控制系统的关键技术研究
2.1 Activex技术
Activex是Microsoft提出的建立在COM/DCOM（组件/分布式组件对象模型）基础之上的技术，其中包括各种应用与Internet上的技术，比如对象的衔接和嵌入技术.Activex的技术关键在于能够使软件部件在网络环境中继进行交互的技术，这项技术被广泛的应用于Web客户终端与服务器之上，同时也广泛的应用在计算机桌面应用程序的创建之中。Activex技术包含多个应用方面，其中当用户浏览器访问包含Activex控件的Web页面时，浏览器提醒用户下载控件并进行安装，然后利用脚本描述语言可以实现用户机器和远端服务器之间通过设置属性和根据向导操作调用方法而进行通信，从而能实现远程控制的部分功能。
3 远程控制系统软件的设计方式
远程控制软件设计采用客户/服务器模式，其原理是主控计算机提供服务和接受反馈信息，受控计算机接受服务指令并做出相应的指示回应。其设计原理为：主控计算机服务端打开默认的端口进行监听，受控计算机向服务器通过TCP/IP通信协议对监听端口提出连接请求，服务器根据请求指令而自行运行相关程序，对客户机的请求进行应答。其中TCP协议是面向连接的，客户端与服务器之间连接的建立耗时长，但数据传输可靠性高。UDP协议（User Datagram Protocol）是面向无连接的，发出的数据不需要对方的确认，大大加快了数据的传输速度，缺点是可靠性不高，容易造成数据的丢失。若客户机和服务器之间的通信数据相对较小的情况，可以使用UDP作为传出协议，被控端启动之后便可进入侦听状态，随时接受控制端发送的指令。控制端接受到用户指令，用户根据进一步指令交互提示进行操作，控制端进而向被控制端发送一个特定的命令字符串，被控端收到命令之后进行命令解析，然后执行命令进行操作。
参考文献
[1]王振华.HTTP协议（服务端）在嵌入式系统上的实现[D].中国地质大学（北京），2006.
[2]郎波，王晓青.基于计算机网络远程控制系统的图像传输实现策略[J].青海大学学报（自然科学版），2008（02）.
关键词：GSM；灌溉；远程控制
中图分类号：S237；TN919．72文献标识码：B文章编号：0439－8114（2011）11－2343-02
Design of A Message Control System for Irrigation Pump Set in Mountain Citrus Orchards
MA Min，FAN Qi－zhou，ZHOU Bo，DENG Zai－jing
（College of Engineering， Huazhong Agriculture University， Wuhan 430070， China）
Abstract： In order to solve the control problem of mountain citrus irrigation， a message remote control system had been developed． The system was modular in design． It was mainly consist of a power module， a control module， a communication module， a trigger module， a driver module and a light and voice warning module． The control module was the MSP430 chip． A GSM module was used to serve as communication module， which enabled irrigation remote control， voice alerts and message feedback． It also could be adapted to all kinds of mobile phone or wireless phone． Telephone number for message sending and receiving could be changed according to need． It could also prevent telephone harassment and delete read messages． The system could be reasonably used in existing irrigation pump sets． With advantages of good versatility， low cost， good extended performance and stability， it would have a good prospect．
Key words： GSM； irrigation； remote control
在丘陵、山区的柑橘园，多与果农居住地相距较远，普通灌溉机组人工操作费工费力，灌溉时间和灌溉量不易把握，造成灌溉不及时或过量等。引进的国外现代灌溉系统功能较全，但因山地地势及水源等条件限制，建设与应用成本高，难维护、管理和推广，几乎仅限于示范地。结合中国国情，在合理利用现有灌溉系统基础上，研发一种适合果农使用的低成本、通用、可远程控制的柑橘园灌溉控制系统显得十分必要。
GSM移动通信网络应用成熟稳定，在农业设施领域已经展开研究与应用。有开展GSM对温室温湿度实时控制的应用研究；有利用GSM实现谷物产量的实时采集、存储于无线发送；有设计基于GSM的水渠水位自动测报系统，实现水位信息的自动采集、存储、远程通信和实时查询；有展开基于GSM的农田气象信息采集、传输和监控系统的应用研究；有开发基于GSM短信模块的农田灌溉控制器，实现对农田灌溉的远程自动控制［1－5］。试验在合理利用山地柑橘园现有电动灌溉机组的基础上，开发了一套基于GSM短信模块的低成本、通用、扩展性能好的柑橘园灌溉远程控制系统，实现灌溉远程控制、语音警示和控制状态的短信息反馈。
1系统构成及功能
试验设计的柑橘园远程灌溉系统，由GSM短信模块、单片机、指示灯与语音警示模块、固态继电器、触发模块、电源模块、电动水泵机组和手机组成。用户使用手机发送短信控制指令来控制电动水泵机组工作，进而控制柑橘园的灌溉。系统构成原理图如图1所示。GSM采用华为公司生产的GTM900C无线模块，一款两频段GSM／GPRS无线模块，支持标准AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音、短信、GPRS数据和电路型数据业务以及来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话、组呼、广播和私密呼叫等功能。单片机采用TI公司生产的MSP430，一类具有精简指令集、超低功耗、带FLASH的16位单片机，可在线对单片机进行调试和下载，且JTAG口直接和FET（FLASH EMULATION TOOL）的相连，无需另外的仿真工具，方便实用，在超低功耗模式下工作，对环境和人体的辐射小，可靠性强，防强电干扰，适应工业级的运行环境，性价比和集成度高［6］。指示灯与语音警示模块采用LED灯与工业化生产的单片语音集成电路，触发电路采用固态继电器触发电路，电源模块采用12 V蓄电池组。
GTM900C无线模块串口与MSP430串口直接连接，GTM900C无线模块接收手机短信控制指令，再将短信控制指令发送给MSP430，单片机依此通过控制固态继电器（SSR）来驱动水泵开启或关闭，并打开相应语音警示和指示灯，GTM900C无线模块再给手机回复短信，指示控制已完成。该系统适用各种手机或无线电话，可防电话骚扰、删除已读短信以及更换手机号后亦可实现对新号的默认。
2系统硬件的设计
该系统采取模块化设计，主要分为电源模块、控制模块、通信模块、触发模块、驱动模块和指示灯与语音警示模块。
电源模块为12 V蓄电池组，及由L7809、L7805和LM317芯片组成的＋12 V电源分别稳压为＋9 V、＋5 V和＋3．3 V的稳压电路，为后续几大模块供电。控制模块即MSP430单片机最小系统核心板，＋5 V或＋3．3 V供电，由供电、晶振、上电复位、排针和JTAG接口电路组成，负责处理与GSM通信模块之间的通信以及控制指示灯与语音警示模块和触发模块。通信模块即GTM900C短信模块，＋9 V供电，主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口、UART接口和SIM卡接口电路组成，主要负责收发手机短信控制指令，以及将控制指令发送给单片机并传递单片机返回的信息。控制模块与通信模块之间采用RS232串口通信，本系统两者电平兼容，串口直接相连。驱动模块采用固态继电器，触发模块主要是固体继电器触发电路，原理图见图2。指示灯与语音警示模块主要是由两路LED灯和两路单片语音集成电路构成。LED灯电路由1 kΩ电阻和LED灯组成，单片机IO口直接驱动，一路作为单片机开机指示灯，另一路作为短信发送状态指示灯。语音集成电路由语音集成芯片和扬声器组成，＋3．3 V供电，脉冲触发，一路作为运行指令的语音警示，另一路作为停止指令的语音警示，考虑成本，暂选用市面上已大规模应用的语音模块，规模化后可批量定制相应语音模块。
3系统程序的设计
GSM移动网络运营商提供短信业务，一次可传输140英文字符或70汉字字符，完全适用柑橘园灌溉短信控制指令。GSM收发短信有两种模式：基于AT命令的TEXT模式和基于AT命令的PDU模式。华为公司的GTM900C均支持两种模式，考虑到TEXT模式易于编程，本系统采用TEXT模式。本系统收发短信分别采用AT＋CNMI指令和AT＋CMGC指令。先测试GSM与PC机通信程序，整理出程序框架与流程，再对照编写GSM与单片机通信程序。程序的核心在于对串口接收到的数据的判定。单片机编程使用C语言，主程序流程图见图3。
4小结
该文所论述的山地柑橘园灌溉远程控制系统主要采用模块化设计，便于应用到现有柑橘园滴灌系统上，亦可应用到先进的现代灌溉自动控制系统中，建设与应用成本低，后续扩展空间大，已装成样机，并申请几项相关专利。系统在华中农业大学工学院工科基地进行了试验，效果稳定，达到了预期设计目的。围绕柑橘园灌溉系统，有大量工作可开展。合理利用现有灌溉系统，综合运用信息技术、自动控制技术和传感器技术，采用模块化设计理念及系统工程的原理，统筹规划，可减少资金、能源和人力投入，降低生态负荷，营造柑橘生长需要的生态环境，有效施肥，防病虫害，可促进柑橘产业发展和生态和谐。
参考文献：
［1］ 句荣辉，沈佐锐．基于短信息的温室生态健康呼叫系统［J］．农业工程学报，2004，20（3）：226－228．
［2］ 周国祥，周俊，苗玉彬，等．基于GSM的数字农业远程监控系统研究与应用［J］．农业工程学报，2005，21（6）：87－91．
［3］ 潘峥螓，徐猛．基于GSM短消息的水渠水位自动测报系统［J］．计算机工程，2007，33（7）：234－236．
［4］ 郭志伟，张云伟，李霜，等．基于GSM的农田气象信息远程监控系统设计［J］．农业机械化学报，2009，4（3）：161－166．
［5］ 杨耿煌，郭开荣，李亚伟．基于GSM短信平台的灌溉自动控制器的开发［J］．沈阳农业大学学报，2005，36（6）：753－755．
［6］ 胡大可．MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2001．
随着信息技术的发展，计算机终端技术与远程控制技术日新月异，给人们生产生活带来方便的同时，却也存在着巨大的安全隐患。由于计算机网络具有很强的开放性与传输性，网络上存在大量影响计算机远程控制系统可靠性与安全性的因素，网络攻击、病毒传播、硬件故障等都可能导致计算机远程控制系统崩溃，造成数据信息的丢失。特别对于企业计算机控制系统来说，如果出现问题，甚至会造成商业机密信息的丢失或泄露，给企业造成巨大经济损失，因此保障计算机远程控制系统安全运行的可靠性非常重要。
1 计算机远程控制系统的设计
随着计算机网络技术和终端技术的发展，给远程控制系统的设计和应用提供了可能。远程控制是指主控端电脑通过Internet网络远距离控制被控端电脑的一门技术，其原理如图1所示。
计算机远程控制系统通过安装在主控端电脑的客户端程序和安装在受控端电脑的服务器程序进行控制，依托于网络，远程控制系统在两台计算机之间建立起数据交换，达到远程控制的目的。
主控端电脑负责发送指令和显示受控端电脑执行程序的结果。某些远程控制系统使用了Web技术，主控端可通过IE浏览器运行位于服务器端中的主控端程序来实现远程控制。通过远程控制软件，我们可以进行多种远程操作，可以使用被控端电脑的上的所有资源，包括与之相连的所有设备。
在计算机与计算机相互间或与终端设备中进行信息传递的方式是计算机通信，它是以数据通信形式来出现的。计算机远程控制技术是计算机网络技术与通信技术相互融合的结果，通常应用于军队指挥、武器控制、远程信息处理、远程教育、远程办公等多种领域当中，为社会现代化的发展做出了巨大贡献。计算机的传输控制技术对信息相关资源进行了有效地信息把握与信息传递，计算机远程控制技术占据了计算机网络技术的核心地位。所以说数据传输的准确性与安全性决定着计算机远程控制技术的成熟性与稳定性，同时它也是计算机远程控制技术的价值所在。
2 影响计算机远程控制系统可靠性的因素
随着现代社会信息化程度越来越高，对计算机技术应用越来越广泛，计算机已融入社会活动的各个领域，对经济发展建设，促进科学进步，发挥着积极作用。毫无疑问，计算机给人们生活、工作、学习带来了极大便利。但计算机网络上，存在诸多不确定因素和不安全因素，具有开放性与复杂性等特点，大量网络攻击和病毒攻击，都可能对计算机控制系统的安全造成影响。此外，由于程序设定错误或使用中的错误操作，都可能引起计算机控制系统的崩溃，影响到网络数据的传输，对计算机远程控制系统运行的可靠性造成负面影响，大体上来看，影响计算机远程控制系统运行可靠性的主要因素来自以下两方面：
2.1 病毒入侵
病毒入侵是影响计算机远程控制系统运行的最主要因素，它的原理是利用病毒可复制的特性来对所入侵网络加以拷贝，从而破坏内部控制系统的有效运行并达到盗取数据的目的，同时病毒入侵还具有一定的隐蔽性及可繁殖特性，还有一定的潜伏期与寄生性能，使得计算机控制系统很难被发现并及时解决。
2.2 设备因素
计算机设备是用户通过终端达到远程控制目的的重要保障，从另一种层面来说，它也是影响计算机远程控制系统运行安全的重要因素。合理的设备使用可以保障计算机之间或计算机与客户端间的数据完整性运输，因此，计算机的设备因素需要做安全的考量。首先大型计算机操作设备的电压维持稳定是运行可靠的关键;其次计算机的网络传输信号要有抗干扰措施或设备，这样能保证所传输的信号不易受到电磁辐射信号干扰，造成信号中断现象;最后计算机集线器要稳定安全，这样才能稳定达到控制的目的。
3 计算机通信与控制系统运行可靠性的提升对策
通过前文对影响计算机远程控制系统运行可靠性因素的分析，可以知道影响系统可靠性的原因多种多样，很多原因都会对计算机的控制系统运行可靠性造成影响。在此情况下，可以通过以下几点来保障计算机远程控制系统运行的可靠性：
3.1 采取网络防护措施
网络威胁无处不在，网络安全问题不可规避，网络具有开放性，一部分不法之徒，妄图利用网络病毒，远程控制他人计算机，盗取他人账号密码信息或其他私人信息，窃取他人数据和财产，给计算机用户造成巨大损失。为了提高计算机控制系统运行可靠性与稳定性，必须采取一定的网络安全措施，不仅要安装网络安全防护软件，制定网络安全防护计划。同时，应对文件信息进行加密，对通信通道采取动态加密处理措施，利用密码验证手段，验证用户身份，通过数字签名来设置网络系统访问权限。具体加密过程中，应时常更换密码，避免密码泄露，造成网络安全问题，引起系统瘫痪。
3.2 定期进行硬件系统检查
硬件系统是计算机通信系统与控制系统运行的物质基础，若硬件系统出现问题，必然造成通信信号中断，系统瘫痪，无法维持正常运行，保障硬件系统稳定性是保障软件系统稳定性的前提条件。但硬件系统在长期运行中，难免会发生一系列的故障问题。因此，为了降低故障率，保障系统稳定性和可靠性，应定期进行硬件系统运行状态检查，了解硬件设备状况，若发现硬件设备故障隐患，必须及时进行维护或更换，避免故障点扩大。
4 结语
通过对计算机远程控制系统的设计分析，病毒入侵及设备问题的可靠性影响因素的了解，从而采取各种方式来进行科学合理的网络管理化，使得计算机远程控制系统的运行可靠性进一步的提升，并同时具有安全性及稳定性，只有这样才能使计算机远程控制技术更好地得到最大的利用和发挥。
【关键词】 B/S架构 智能家居 远程控制 USB
随着科技的发展，物联网技术愈加成熟，智能家居已经越来越深入到人们的生活当中[1]。智能家居的出现令生活更加方便，主人可以通过特定的网络连接到家庭里的控制中心设备，对家里的情况进行监控与操控。典型的智能家居系统采用家庭内部自组织小型局域网，通过控制中心连接到外部，进行远程控制[2]。这些系统在进行远程控制时，大都采用了C/S模式，这样就必须在用户的移动终端上安装特定的软件才能进行远程控制[3]。因此采用B/S架构来实现远程控制方式，只要用户能够使用上网设备连接到互联网，比如使用笔记本或手机通过有线网络、wifi或3G连接到互联网，就能够让很方便地打开一个网页，对家里的情况进行监控或控制。
本文提出了一种基于B/S架构的智能家居远程控制系统，该控制系统的硬件主要有一个USB设备，该USB设备连接到控制中心主机上。主机架设相应的网站，并联接至互联网上。当用户需要监控或控制时，只需要在电脑或手机上网打开该网页，就可以对USB设备进行操作，该USB设备再通过ZigBee对家居进行状态查询或控制。
一、相关技术
B/S（浏览器/服务器）架构即浏览器（Browser）/服务器（Server）架构，用户的操作界面就是浏览器，使用浏览器来访问服务器提供的服务。相较于传统的C/S架构模式来说，B/S架构让用户对服务器的访问更加快捷方便。本系统采用B/S架构在控制主机上搭建网站，利用网站来控制USB设备运作。网站的开发使用技术，采用Microsoft Visual studio 2008工具进行开发。作为微软框架的一部分，由.NET框架提供的编程类库组成，并为Web应用提供程序模型。使用开发页面可有犹如开发软件程序一般，使软件程序员在开发网页应用也变得非常简单。在本文的设计当中，USB设备的驱动程序可以单独开发成动态链接库，然后使用调用动态链接库里的程序来达到页面对USB设备的直接控制。
USB总线技术在当前已经应用非常广泛，技术也十分成熟，大部分的设备上现在都存在USB接口，是一种很通用的接口协议。本系统的设计当中控制主机与外设之间的通信接口也采用USB连接方式。接口芯片采用了Cypress公司开发的CY7C68013A，该芯片是一款内部集成了USB2.0收发器、SIE（串行接口引擎）、增强的8051微控制器、16KB的RAM、4KB的FIFO存储器、I/O接口、数据总线、地址总线和通用可编程的接口（GPIF）的强大功能的芯片[4]。该芯片负责主机与ZigBee模块之间的通信连接。
二、系统设计
系统主要分为3个部分：智能家居通过ZigBee构成的本地网络、USB设备与控制主机形成的本地控制中心和用户的移动终端。如图1所示。本文将重点描述USB设备的设计以及Web页面通过USB设备对智能家居的控制程序设计。
本系统的USB设备采用56脚的CY68013A芯片作为接口芯片，该芯片集成了USB通信接口以及8051内核，可以很方便的进行USB通信的设计。该芯片有独立的USB接口管脚“DPLUS”和“DMINUS”可与USB线缆直接连接，同时拥有三组通用I/O接口可连接ZigBee设备（如CC2430）与智能家居进行无线通信，如图2所示。芯片的固件程序采用类似51单片机的编程以及CYPRESS公司为用户提供的子函数，主要完成的功能是：向主机提交VID和PID；对Interface（接口）配置和Endpoint（端点）的配置；通过固件程序的调度，完成ZigBee设备与主机之间的数据通信。
为了让用户能够利用Web页面通过USB对智能家居进制控制，Web主机需要实现对USB设备进行控制与通信的人机交互界面程序，并将该程序在页面上实现。该程序对USB设备的控制需要通过USB驱动程序，而驱动程序可以通过修改CYPRESS公司提供的EZ-USB通用驱动程序的INF文件获得。在本系统的设计中，将这些驱动程序封装成为动态链接库dll文件，然后在页面代码中，调用动态链接库里的函数来达到对USB设备的控制，流程如图3所示。
本系统的网站设计采用的工具是Microsoft Visual studio 2008，可以通过在软件中点击[文件]―[新建]―[网站]，并在新建网站选择类型网站来创建一个新的网站，同时网站的编程语言采用了C#。为了能够通过网站控制USB设备，需要完成以下步骤：
（1）首先将USB设备的驱动程序动态链接库USBdev.dll存放在主机的系统文件夹System32中以保证网站程序能够对动态链接库函数的调用；
（2）然后在页面代码中添加将动态链接库中的函数导入到网页程序的语句，以便调用，如下面语句中的函数scan_device（）和dev_open（）。
完成以上步骤后，在页面编程过程中，就可以直接调用已经导入的驱动程序函数来与USB设备进行通信。与USB设备的通信过程主要是为了向某个家居设备发送指令或读取状态，由于家居设备的类型有很多，需要的参数都不相同，因此控制主机与USB设备的通信过程需要制定指令格式对家居设备进行控制。指令包含的参数有：指令类型、操作对象ID、操作类型、操作参数等。指令格式可以根据实际应用进行相应调整，在这里就不进行详细解释。网站页面的设计，可以根据用户家庭内的智能家居种类和数量来进行设计，利用VS2008提供的各种页面控件可以很容易实现一个简洁的页面。
三、结束语
本文设计了一种利用B/S架构搭建智能家居远程控制系统，通过对USB设备进行控制来达到Web页面与硬件设备的通信。该系统的设计方案技术成熟、性能稳定，且成本较低容易普及。系统的界面简单，操作方便，用户可以通过普通的上网浏览网页方式，就可以对家里的智能家居进行控制。而且随着网络服务的进步，通过Web网站的控制方式可以进行丰富的扩张，例如流媒体、云技术等。当然，通过Web网站进行智能家居的控制方式还需要考虑的安全保密等问题，这也是将来需要研究的一个问题。
参 考 文 献
[1] 娄亚楠. 中国智能家居应用前景与挑战[J]. 中国公共安全，2013（Z1）：80-83.
[2] 林旭东. 智能家居系统相关技术及发展趋势[J]. 科技创新导报，2008（7）：6.
关键词:远程控制;现场可编程逻辑阵列;用户权限
中图分类号:TP27 文献标识码:B
Design of Phone Remote Control System Based on FPGA
Abstract: Along with the development of science and technology。 information application has become the way of development in this century. This article describes a kind of intelligent remote control system based on public telephone network. This design use FPGA as controller。 to realize remote operation with user jurisdiction. This system uses public telephone network to transmit password and instruction operational code. It has the characteristics of being highly configurable。 controllable and reliable.
Key words: Remote Control; FPGA ; User jurisdiction
1引言
随着社会的进步以及科技的进步,人们越来越期望科技能给人们带来更多的便捷。其中在家电领域,为了适应这种时展的潮流,家用电器的智能化及可远程控制化越来越受到人们的关注。海尔前几年就提出了智能家居的概念,并且已经研制出了相关的产品。信息家电的产生和发展将对传统家电、计算机和通信业产生深远影响。
基于这样的背景,本文设计了一个电话远程控制系统,本系统可以利用家庭电话,使得用户可以通过电话控制与系统相连的电热水器、空调、电饭锅等各种受控电器的开、关及温度设定等,实现远程控制。
2系统硬件介绍
本系统的硬件设计框图见图1所示。
本系统主要由以下几个部分组成:
铃流检测电路: 负责检测电话呼叫铃流。判断是否摘机;
摘/挂机电路: 负责电话机接通与挂断。实现系统与远程电话通信连接与断开;
DTMF解码电路: 负责对接收到的DTMF控制信号解码。并将解码数据传送至FPGA;
EEPROM: 基于SPI协议的存储器,负责存储密码等用户信息;
语音提示电路: 主要用来存储及播放语音以提示用户执行相关操作;
FPGA: 本系统的控制核心,用来控制电话摘机,接收用户输入,控制语音播放等一系列操作;
FPGA配置芯片: 用来对FPGA进行上电配置,因为FPGA是基于RAM的存储结构,数据掉电易失,所以采用基于PROM的FPGA配置芯片,在系统上电时,对FPGA进行配置。
下面分别介绍各个部分的具体实现,图2所示为本系统的关键部分电路原理图(FPGA下载等部分忽略):
(1)铃流检测电路
当正弦电话铃流信号到来时,信号经过电容C10滤去直流分量后,经过光电耦合,由四个施密特触发器构成整流电路,并将整流后的方波信号传送给FPGA。
(2)摘/挂机电路
该电路直接与电话并联连接,当FPGA完成对铃流信号检测,并满足摘机条件后,FPGA的摘机信号Tele_on信号输出高电平,使得晶体管T3导通,从而改变电路的电阻值,模拟电话摘机,实现本机与远程电话通信连接;挂机则由FPGA将Tele_on信号置低。
(3)DTMF解码电路
本电路核心是DTMF解码芯片HT9170,HT9170是HOLTEK公司生产的18脚DIP-SOP封装的DTMF信号接收解码芯片,它具有工作电压低,静态工作电流小,电路简单,使用元件少且无需外部滤波器等优点,可对接收到的16种DTMF信号进行检测和解码。
此电路负责将由本机输入的密码或控制码等DTMF信息转变成4位的数字信号,并将其输入到FPGA中,FPGA根据输入信号执行相关操作。
(4)EEPROM
本系统采用的是基于SPI串行通信协议的EEPROM芯片: X5045。X5045芯片内含512字节存储单元,10万次可靠写,数据保持时间100年。对X5045的操作是通过4根口线CS、SCK、SI和SO进行同步串行通信来完成。SCK是外部输入的同步时钟信号。在对芯片定改指令或数据时,时钟前沿将SI引脚信号输入;在读取数据时,时钟后沿将数据位输出到SO引脚上。数据的输入/输出都是高位在先。
本系统采用EEPROM的用意在于存储密码等用户信息,因为FPGA是基于RAM编程,掉电易失,所以必须将用户密码、电话等信息存储在存储器中。当用户输入密码后,FPGA读取EEPROM中的密码信息,与用户输入密码进行比较。如果正确则给用户操作权限,否则将用户锁定,不给此用户工作权限。
(5)语音提示电路
本部分电路主要由ISD1420系列芯片及其附件组成。本电路的作用是在用户进行操作的过程中进行相关的语音提示,这部分电路的硬件并不复杂,但提示音的播放需要程序参与。本系统采用ISD1420实现语音提示的存储与播放提示。分别在FPGA的控制下提示用户输入密码,输入操作码,修改密码等一系列操作。本部分电路还有一个可开关的喇叭,可用来提示现场。
(6)FPGA及其配置电路
本部分是本系统设计中最关键部分。整个系统都是在此FPGA的调度下完成相关操作。本设计采用的是ALTERA公司生产的Cyclone系列FPGA: EP1C3T144C8芯片。其配置芯片采用的是EPCS1系列配置芯片,系统上电后,EPCS1通过主动串行模式对FPGA进行配置。
EP1C3系列FPGA采用了144管脚的扁平封装,用户IO管脚高达89个,逻辑规模达到5万门,用户资源比较丰富,完全可以满足中等复杂情况下的应用要求。在本系统中,FPGA的109-144管脚被用来作为系统控制端口,分别作为铃流输入端,自动摘机控制端,DTMF数据输入端,EPPROM控制端,语音电路控制端以及控制信号输出端口。其余管脚通过扩展端口引出,可以在以后的开发中进行功能扩展。
3系统工作流程
如图3所示为本系统的具体工作流程:
本系统的工作流程是:当用户拨打与系统相连的电话机后,铃流检测电路将正弦铃流信号转成数字脉冲信号,并传输给控制器FPGA,FPGA判断符合条件后控制电话摘机,并产生提示音提示用户输入密码;当用户输入密码后,DTMF解码电路将输入的DTMF密码信号转变成4位数字信号,并输入到FPGA中,FPGA接收完密码数据后,通过SPI串行通信方式从EEPROM中读取用户预设密码,并与用户输入密码进行比较:
(1)如果密码正确,FPGA控制语音部分向用户进行语音提示,提示用户输入操作码:
操作码1:语音提示用户输入控制码;
操作码2:语音提示输入修改的密码;
通过DTMF解码电路将后续操作码传输给FPGA,FPGA根据操作码执行相关操作;
(2)如果密码错误,FPGA控制语音电路向用户进行语音提示,提示用户密码错误,重新输入,并记录错误次数,当用户输入密码错误次数达到3次,则FPGA将电话挂机,禁止用户操作。
4FPGA控制器设计
根据设计的操作流程,本系统采用Verilog HDL硬件描述语言编写了FPGA控制器的代码以及测试文件(testbench),并且在Modelsim_SE环境下进行了设计代码的编译与功能仿真。
在功能仿真阶段,笔者用testbench仿真了铃流,各种操作码以及密码的输入。按照操作流程分别输入错误密码及正确密码,直至实现摘机;在其后的工作环境下仿真各种操作码输入,观察控制器对应的操作。经过完备的仿真分析,证明控制器代码设计是正确的。其中部分关键信号仿真结果如图4所示。
硬件描述部分主要分三个模块,分别是主控制器模块,铃流判断模块以及DTMF码接收处理模块。代码在Synplify环境下的综合结果如图5所示。
铃流判断功能模块负责采集并判断铃流信号,在满足接通条件后,产生使能信号,以通知控制模块实现电话连接。
DTMF码接收处理模块的主要功能是防止误操作。在此部分功能模块设计中,我们在模块内部设计了一个移位寄存器实现不间断数据采样,在数据最稳定的阶段,即采样数据全1或全0情况下,才采用握手信号通知控制器采集DTMF解码数据,以确保防止由于数据不稳定或者外部干扰等情况引起的误操作,保证系统可靠与稳定。
主控制器模块主要功能是实现系统的调度与操作。此功能模块采用复杂的状态机设计来实现操作。其主要实现的功能有摘机,语音播放,密码修改,读/写EEPROM,接收密码与操作码,输出操作指令,挂机等一系列操作。
5系统调试
在完成理论设计与软件仿真、综合等工作后,笔者进一步完成了PCB板设计,并完成了系统的电路板设计。在现场调试过程中,笔者经过不断调整与修改软硬件设计,最终实现了系统的功能。如图6所示为系统实物图。
6结束语
本系统经过现场调试,完成了预期的功能。而且采用低成本FPGA设计,其作为集成电路设计产业的重要应用,实现了集成电路设计与应用系统设计的紧密结合。同时其较丰富的用户资源,确保了本系统具有可扩展性和可升级性,用户完全可以根据需要定制不同的功能操作。
本文创新点:系统具有密码控制,使得用户必须有权限方可实现操作。同时采用基于SPI协议的EEPROM存储用户信息,用户可以修改密码等信息,保证系统的安全性。采用FPGA设计,Verilog HDL硬件描述语言描述的硬件控制器,摒弃了传统设计的不可更改,可根据需要设计相应的硬件控制器,非常方便用户在日后使用中的升级与自配置。
参考文献
[1] 基于智能手机的电脑远程控制系统设计
[2] 刘恩科 朱秉升 半导体物理学 北京:电子工业出版社 2003.8
[3] Behzad Razavi 模拟CMOS集成电路设计 西安 西安交通大学出版社 2000.7
关键词：视频检测PCI总线PPP协议
引言
随着计算机视觉技术以及图像处理技术的不断发展，计算机视觉和视频检测技术已经广泛应用于工业控制、智能交通、设备制造等很多领域。传统的视频检测往往采用工控机作为其视频处理器来实现其功能。这种方法往往由于工控机处理速度的问题，无法实现对各个不同方向同时进行视频检测，而且由于视频检测处理过程需要占用大量的处理时间，因而无法实现实时的远程控制功能。
目前在远程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系统的通信平台得到普遍的引用，但是DOS操作系统作为单任务操作系统，无法实现多任务功能和实时处理的要求；而Windows操作系统作为视窗操作系统，其系统的稳定性和实时性也无法与实时多任务嵌入式操作相比拟。
本文提出一种以DSP作为视频检测处理芯片，以Linux为操作系统的嵌入式系统设计方法。
1系统结构
本系统的开发主要包括视频检测卡和x86通信平台的设计2个部分。视频检测卡主要包括模拟图像采集、转换、DSP视频检测3个部分，每块交换参数检测卡扩充PCI总线接口，插在通信开发平台的PCI总线插口上，通过PCI总线同通信平台交换数据。通信平台处理多块交通参数检测卡的通信问题，将视频检测卡通过PCI总线传送过来的视频检测数据实时通过网络传送给控制中心。系统的功能方框图如图1所示。
根据系统设计要求，视频检测卡功能主要分为：模拟图像采集、模拟图像A/D转换、数据缓存以及DSP视频检测5个部分。视频检测卡流程如图2所示。
本系统采用Philips公司的SAA7111A来实现模拟图像A/D转换。该芯片可实现多路选通、锁相与时序、时钟产生与测试、ADC、亮色分离等功能。其输出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP处理芯片和SA7111A的时序不同，可以通过CPLD进行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的功能。
DSP是实时信号处理的核心。本系统采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。该芯片属C6000的定点系列，C6211在这个系列中是性价比最高的一种。C6211处理器由3个主要部分组成：CPU内核、存储器和外设。集成外设包括EDMA控制器、外存储器接口（EMIF）、主机口（HPI）、多通道缓冲接口（McBSP）、定时器、中断选择子、JTAG接口、PowerDown逻辑以及PLL时钟发生器。通过EMIF接口扩充SDRAM，而PCI总线控制芯片的扩展通过HPI接口。
PCI总线的接口芯片PCI9050，主要包括PCI总线信号接口和本地总线（LOCALBUS）信号。在硬件设计时，只需将本地总线信号的接口通过电平转换连接到DSP的HPI接口，同时扩展PCI接口就可以完成其硬件电路设计。
2通信开发平台的嵌入式系统设计
通信开发平台以x86为核心器件，扩充PCI总线，通过Modem拨号，实现x86与Internet的连接。
2.1PCI总线设备驱动
PCI设备有3种物理空间：配置空间、存储器空间和I/O空间。配置空间是长度为256字节的一段连接空间，空间的定义如图3所示。在配置空间中只读空间有设备标识、供应商代码、修改版本、分类代码以及头标类型。其中供应商代码用来标识设备供应商的代码；设备标识用来标识某一特殊的设备；修改版本标识设备的版本号；分类代码用来标识设备的种类；头标类型用来标识头类型以及是否为多功能设备。除供应商代码之外，其它字段的值由供应商分配。
命令字段寄存器用来提供设备响应的控制命令字；状态字段用来记录PCI总线相关事件（详细的命令控制和状态读取方法见参考文献4）。
基地址寄存器最重要的功能是分配PCI设备的系统地址空间。在基地址寄存器中，bit0用来标识是存储器空间还是I/O地址空间。基地址寄存器映射到存储器空间时bit0为“0”，映射到I/O地址空间时bit0为“1”。基地址空间中其它一些内容用来表示PCI设备地址空间映射到系统空间的起始物理地址。地址空间大小通过向基地址寄存器写全“1”，然后读取其基地址的值来得到。
PCI设备的驱动过程主要包括下面几个步骤。
首先，PCI设备的查找。在嵌入式操作系统中一般提供相应的API函数，在Linux操作系统中通过函数pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供应商代码为PCI-ID，设备标识为PCI-DEVICE的第n(index+1)个设备，并且返回总线号和功能号，分别保存于bus和devfn中。
第2步，PCI设备的配置。通过操作系统提供的API函数访问PCI设备的配置空间，配置PCI设备基址寄存器的配置、中断配置、ROM基地址寄存器的配置等，这样可以得到PCI的存储器空间和I/O地址空闲映射，设备的中断号等。在Linux操作系统中，访问PCI设备配置空间的API函数有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它们分别完成对PCI设备配置空间的读写操作。
第3步，根据PCI设备的配置参数，对不同的设备编写初始化程序、中断服务程序以及对PCI设备存储空间的访问程序。
2.2远程控制与通信链路的建立
与Internet连接的数据链路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet连接方式是一种局域网的连接方式，广泛应用于本地计算机的连接。通过Modem进行拨号连接的串行通信方式，可以实现远距离的数据通信，下面详细介绍串行通信接口协议方式。
串行通信协议有SLIP、CSLIP以及PPP通信协议。SLIP和CSLIP提供一种简单的通过串行通信实现IP数据报封装方式，通过RS232串行接口和调试解调器接入Internet。但是这种简单的连接方式有很多缺陷，如每一端无法知道对方IP地址；数据帧中没有类型字段，也就是1条串行线路用于SLIP就不能同时使用其它协议；SLIP没有在数据帧中加上检验和，当SLIP传输的报文被线路噪声影响发生错误时，无法在数据链路层检测出来，只能通过上层协议发现。
PPP（PointtoPointProtocal，点对点协议）修改了SLIP协议中的缺陷。PPP中包含3个部分：在串行链路上封装IP数据报的方法；建立、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP）；不同网络层协议的网络控制协议（NCP）。PPP相对于SLIP来说具有很多优势；支持循环冗余检测、支持通信双方进行IP地址动态协商、对TCP和IP报文进行压缩、认证协议支持（CHAP和PAP）等。图4为PPP数据帧的格式。
PPP的实现可以通过2个后台任务来完成。协议控制任务和写任务。协议控制任务控制各种PPP的控制协议，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用来处理连接的建立、连接方式的协商、连接用户的认证以及连接中止。写任务用来控制PPP设备的数据发送。数据报的发送过程，就是通过写任务往串行接口设备写数据的过程，当有数据报准备就绪，PPP驱动通过信号灯激活写任务，使之完成对串行接口设备的数据发送过程。PPP接收端程序通过在串行通信设备驱动中加入“hook”程序来实现。在串行通信设备接收到1个数据之后，中行设备的中断服务程序（ISR）调用PPP的ISR。当1个正确的PPP数据帧接收之后，PPP的ISR通过调度程序调用PPP输入程序，然后PPP输入程序从串行设备的数据缓存中将整个PPP数据帧读出，根据PPP的数据帧规则进行处理，也就是分别放入IP输入队列或者协议控制任务的输入队列。
PPP现在已经广泛为各种ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系统下完全支持PPP协议。在Linux下网络配置过程中，通过1个Modem建立与ISP的物理上的连接，然后在控制面板（ControlPanel）里面选择NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP设备，填入ISP电话号码、用户以及密码，同时将本地IP和远端IP设置为0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，这样就完成了设备的PPP数据链路设置过程，可以通过Internet实现远程控制。
结束语
该设计方法已成功应用于智能交换系统的交通参数检测系统中。在该系统中，采用4块DSP视频检测卡实现4个不同路面区域的交通参数检测，同时采用Linux作为通信平台的操作系统；通过PPP协议建立与监控中心的连接，实现监控中心对各个视频检测卡的远程控制。
关键词 PLC技术；管道阀门；远程控制系统
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）110-0000-00
随着信息技术的快速发展，传统的人工巡检燃气管道的阀门方式已经逐渐的不能够适应生产发展的需要。通过使用远程通信技术，可以对燃气管道阀门现场采集必要的数据和进行控制，使用PLC技术将相应的信号转接到远程监控平台中，最终实现对阀门的自动控制和故障处理。通过对燃气管道阀门的远程控制，可以有效的提高设备生产的自动化水平，促进企业的安全生产。
1燃气管道阀门的远程控制的意义
在燃气管道中，由于其运输距离比较大，如果采用手动阀门的方式，当管线在某段中出现故障需要进行切断或者关闭是，需要操作人员到现场进行关断。这样不仅增加了事故的反应时间，同时也对管道的安全产生不良的影响。为了提高燃气管道的运输安全，对燃气管道阀门进行全过程的监控成为了其中的重要措施。通过使用远程控制系统，当管道出现安全故障报警的时候可以在监控系统中将阀门直接切断，有效的降低了管道的切断时间，通过了对事故的处理能力，通过了燃气管道的可靠性和安全性。
随着嵌入式计算的不断发展，控制器的功能也越来越强大，其中具有网络功能的嵌入式控制器在工业生产中得到了广泛的应用，在管道的阀门控制是其中重要的内容。通过使用远程控制系统能够对管道阀门进行有效的调节，从而保障了生产的安全。结合嵌入式技术和无线网络通信技术，基于对燃气管道阀门控制的可靠性和远程控制要求，通过设计并且实现具有远程通信、双电流信号冗余输出以及具有自愈功能的阀门远程控制系统，能够有效的保证生产的可靠运行。无线通信技术能够使控制器和监控系统进行通信，执行监控系统的命令并且对执行结果进行反馈。当阀门控制器同时输出了2路相同的信号时，只要其中一路满足关闭阀门的要求就能够立即执行关闭操作，保证了控制系统的安全运行。系统还能够自主的对网络状态进行诊断，当发现网络发生中断或者异常现象时，可以自主的呼叫上位机，直到网络通信恢复为止。如果阀门控制器在比较长的时间内处于中断或者异常状态，系统将会自动重启应用程序。
2燃气管道阀门远程控制系统的研究
在管道阀门的远程控制系统中，常常利用计算机作为上位机，采用相关的通信协议，从而形成数据采集和监控系统，并且例如相关的通信方式和各阀门下位机进行PLC通信，然后将各个阀门站点的信息传送到监控中心中，从而实现对阀门的远程控制。其具体的工作过程是传感器将检测到的信号通过屏蔽电缆传输到A/D转换模块的输入端，经过信号转换后将相关的数据中传输到数据寄存器供PLC读取。PLC将数据通过GPRS传输到监控中心中，从而完成一次对阀门数据采集。在远程控制中由监控中心发出相关的指令，PLC接收到信号后通过输出端口控制驱动装置来控制阀门的关停。燃气管道阀门远程控制系统如下图所示：
在上位机的设计中可以选择技术比较成熟的设备，这样可以通过系统的稳定性，降低系统的研发周期。上位机的软件系统可以用VB语言来设计，从而方便实现需要的监控功能。上位机软件系统包含了通信参数设定模块、数据库模块、安全模块以及阀门控制模块等部分，上位机软件系统不仅能够实现对阀门的控制，而且还考虑到了数据库操作和系统的安全。阀门控制模块是上位机的核心，它可以使上位机对PLC控制装置的远程控制。
下位机的硬件系统包含了主控单元模块、人机接口模块、数据采集以及控制模块、通信模块等内容，其中主控单元模块是下位机的核心，它是由PLC系统组成。数据采集和控制模块是下位机控制系统的输入和输出部分，能够完成对阀门的各种报警信号以及运行状态进行采集，同时对阀门进行关停控制等。在数据采集模块中，除了一般的采集状态外，还包含了对电机过热、电机缺相、紧急制动状态的采集等，提高了下位机的监控能力。在下位机中不仅可以实现对阀门的远程控制，而且还保留了现场控制功能，可以通过现场操作器来完成。在远程控制系统的通信中，GPRS网络由于覆盖面比较广泛，而且技术成熟、维护成本低、信号稳定等优点，因此可以在计算机和PLC之间进行无线通信，提高了信号的抗干扰能力。下位机的软件系统主要是采集阀门的运行信号、控制阀门动作以及响应上位机的命令等，为了准确的对阀门进行控制避免虚假报警的情况，系统对输入的信号都进行了数字滤波处理。下位机在对信号分析之后，根据相关的命令来控制阀门的关停动作。当上位机对下位机发出命令的时候，下位机就会进入到中断程序。在这种情形下应当对现场进行保护，读取中断寄存器分析中断的原因。如果是由于接收中断引起的，那么应当置接数据标志并且读取数据，然后释放出缓存，最后恢复现场。
3 结论
在燃气管道阀门的远程控制系统设计中，通过例如先进的信息技术和控制技术，能够使阀门控制系统准确的受到无线通信网络的信号，从而实现监控系统的远程控制，能够实现对阀门的远距离操作，有效的保证了生产的安全。同时在PLC程序中利用阀门的反馈信号，能够实现系统的冗余保护。当发生网络故障时阀门远程控制系统能够通过重启的方式来恢复通信，保障了系统的可靠性。
关键词：电力线载波技术；电话远程控制；PIC单片机；双音多频
中图分类号：TP273 文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)06-047-03
Design of Long-distance Intelligent Control System for Home-using Appliance Based
on Home-use Power Line Network and Program-Controlled Telephone Network
LI Xiaoguang，JIA Zhanling
(Henan Xuchang Electric Power Company，Xuchang，461000，China)
Abstract：This article studies the dual-tone multi-frequency transceiver MT8880 and power line carrier module PLC3K.It designs a long-distance intelligent control system for home-using appliance which is based on PIC16F874 MCU，existing home-use power line network and program-controlled telephone network.It has reliable and stable network.
Keywords：power line carrier technology；telephone long-distance control；PIC；dual-tone multi-frequency
智能家电远程控制系统是一种利用网络通讯技术、智能控制技术、电子技术等多种技术为一体的现代家电控制系统。智能家电远程控制系统的出现可以减少人们对保姆的依赖，提高家用电器的使用灵活性，大大减少家用电器的使用对人们在时间上、空间上造成的束缚，从而提高人们的整体生活水平。总而言之，智能家电远程控制是未来家电发展的必然趋势。
1 系统的总体结构
(1) 电话智能遥控电路由PIC16F874单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并发送给各电器控制子站；接口电路提供单片机与电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别以及语音提示电路。
(2) 远程通讯网络的选择
要实现智能家电的远程控制，最关键的是通讯技术。如今，GSM，GPRS，CDMA，程控电话网，计算机网络都可以实现远距离的数据通讯。从网络的覆盖范围，通讯产品的普及程度和移动性考虑，程控电话网络具有诸多优点，技术成熟，通讯质量好、建设早、覆盖面广等。而且现在的GSM/CDMA也可以接入程控电话网，这样智能家电的远程控制既可以使用固定电话作为控制终端，还可以使用移动电话作为控制终端，人们可以随时随地使用手上的电话，对家电实现控制。虽然GPRS/计算机网络具有通讯成本低的优点，但是考虑到目前其网络覆盖面还不够广、通讯终端成本太高等因素，本文选择了程控电话网作为家电远程控制的通讯网络。
(3) 家庭控制网络的选择
现代家庭有多种家用电器，分布于一套房子的各个角落。要实现家电的远程控制，必须建立一个小型的控制网络来集中进行控制。为了避免重新布线和破坏已有的家庭装修，选择电力线将各个家用电器控制子站与控制中心连接，利用电力线载波通讯实现子站与控制中心的连接。
2 硬件电路的设计
2.1 PIC16F874主控单片机
这是一个高性能精简指令集的CPU；只有35条单字指令；多达8 k×14 Word可重复多次的FLASH程序存储器，多达368 B的数据存储器(RAM)，256 B E2PROM数据存储器；中断源多达8个；8级深度硬件堆栈；具有上电复位；具有电源上升定时器和振荡器；起振定时器；自带RC振荡器的开门狗定时器；工作电压范围宽2.0～5.5 V；功耗低：
2.2 电力线载波通信模块
PLC3K是一款嵌入式的通用高性能电力线载波通信调制/解调器模块(电力线载波模块、电力线 MODEM)。他是上海晨泉电子科技有限公司全力打造的专业电力线载波通信产品，其核心是一块专用电力载波通信 SoC 芯片；同时配合晨泉科技为适应电力线传输介质特性而专门研发的通讯编码/纠错算法，使得该系列产品具有通信速率高，抗噪声干扰能力强，传输距离远及可靠性高等特点，是专门为适应中国电力线传输应用环境而研发的高性能嵌入式电力线载波通讯模块， 为各种电力线通信应用提供理想的模块化解决方案 。
PLC3K内置的 SoC 芯片具有 Intel 8051 指令兼容的微处理器(MCU)，并固化了完整的电力线通信固件和协议。该模块提供 UART异步串行通信接口，用于数据交换及模块控制。用户无需进行电力线通信低层软件编程，只需遵照异步串行通信接口协议，即可通过电力线实现数据的发送和接收。PLC3K还内置MCU的在线编程接口，用户可根据应用需要修改或取代内置固件。
PLC3K电力载波调制/解调器采用12 V/5 V供电，具有 TTL 电平的 UART 接口，可以直接与用户目标系统的微处理器(MCU)的 RXD，TXD 相连收 /发数据，也可以直接与单片机连接；该模块具有4种通讯速率可供选择： 1 200 b/s，2 400 b/s，4 800 b/s，9 600 b/s。该模块提供半双工通信功能，可以在 220/110 VAC，50/60 Hz 电力线上实现局域通信。在同一台配电变压器下，多个PLC3K 模块可以连接在同一条电力线上： 在主从通信模式下，模块分别单独工作，不会相互影响。
2.3 DTMF收发模块
双音多频(Dual Tone Multi-Frequency)是指用2个特定的单音频信号的组合表示数字和功能。通常国际上采用697，770，852，941，1 209，1 336，1 477，1 633 Hz八种频率，分成高次群1 209，1 336，1 477，1 633和低次群697，770，852，941。从高次群和低次群中任意各抽出1种频率进行组合，共有16种组合，代表电话机数字按键的{ 0～9，A，B，C，D，*，# } 16种字符，普通电话机不包括A～D。
MT8880是一个带有呼叫处理滤波器(call progress filter)的单片DTMF收发器，他采用MITEL公司的ISO2-CMOS工艺制造，功耗低、可靠性高。MT8880中的DTMF收号器是基于单片收号器MT8870工业标准，16个DTMF信号能全部接收到。DTMF发送器采用开关电容D/A变换器，具有信号失真小、精度高，定时精确等优点。MT8880有2种工作模式：DTMF模式和呼叫处理(CP)模式。当选择了呼叫处理模式时，MT8880就用于检测电话网上电话呼叫过程中表示不同进程的信号音(主要是拨号音，拨号音的标准频率为350 Hz或440 Hz)，可以进行拨号音识别。这是目前其他DTMF芯片所不具备的，这样便可以省去一套复杂的拨号音识别电路。
当MT8880作为DTMF接收器时，DTMF信号经由IN+和IN-输入，经过运算放大滤除信号中的拨号音频率，然后发送到双音频滤波器，分离出低频组和高频组信号，通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率，并且通过译码器译成4位二进制码。4位二进制编码被锁存在接收数据寄存器中，此时状态寄存器中的延时控制识别位复位，状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位，对外而言，当寄存器中的延时控制识别位复位时，IRQCP由高电平变为低电平。如果用IRQCP作为单片机的中断信号，IRQL由高电平变为低电平，向CPU发出中断请求，当CPU响应中断，读出寄存器中的数据后，IRQ返回高电平。MT8880芯片引脚图如图2所示。
IN+：运放输入；IN-：运放输入；GS：Gain Select，运放输出端；Vref：参考电压；Vss：电源负极；OSC1：DTMF时钟/振荡器输入，采用3.579 545 MHz的时钟；OSC2：时钟输出；R/W：读写控制；CS：片选；RS0：寄存器选择；Ф2：系统时钟输入，TTL电平；IRQ / CP：中断请求/呼叫处理，向MCU的中断申请。当选择了呼叫处理模式时，输入信号线上有呼叫信号时输出与之相应的方波信号；D0～D3：数据线；Est：Early steering output，滞后前输出。当检测到有效音频对时，(也称信号条件Signal condition )，就变为高电平，信号条件不满足时又立刻返回低电平。此引脚上为高电平不一定表示有DTMF信号，话音信号也会偶然产生有效音频对；St/Gt：Steering Output/ Guard Time output，滞后输出/保护后输出。当电压高于VTST 时，就保存检测到的音频对，同时更新输出锁存器的内容。当电压低于VTST时，芯片就可以重新接收新的音频对，对Gt的输出对滞后时间常数(steering timeconstant)有影响，他的状态是Est和加到St的电压的函数；VCC：电源正极。
2.4 语音电路模块
本模块采用美国ISD公司的新品ISD4004系列的录放芯片，与单片机构成。该芯片声音录放采用ChipCorder专利技术，即无需A/D转换和压缩就可以直接储存，没有A/D转换误差，在一个记录位(BIT)可存储250级声音信号，相当于通常的A/D记录的8倍。片内集成了晶体震荡器、麦克前置放大器、自动增益控制、抗混迭滤波器、平滑滤波器等，只需很少的器件，就可以构成一个完整的声音录放场。
3 系统软件设计
本装置并联于电话机的一端，不会影响到电话机的正常使用。用户通过另外的固定电话或移动电话拨通本装置所连接外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号。本装置如果检测到振铃5次，即5次响铃后无人接听，自动摘机，进入密码检测，输入正确后选择被控制电器，然后输入开或关控制电器，完成后挂机返回。
4 结 语
该文所研究的远程控制系统在实验室环境下获得了良好的效果。电力线载波通讯构建的家庭控制网络和电话网远程控制网运行可靠稳定。本文所做的研究仅作为一次有效的探索，要开发更多功能、更实用的系统，还需要不断地摸索和实践。相信随着技术的进步和人们生活水平的提高，家电远程控制系统乃至智能家电系统将得到大力发展。
参考文献
[1]刘笃仁.PIC软硬件系统设计[M].北京：电子工业出版社，2005.
[2]李信江，刘成良.远程监控技术在信息家电领域的研究与应用[J].计算机工程与应用，2003(17)：216-219.
[3]杨芳，马君显.智能小区信息网[J].仪器仪表学报，1999.
GPRS简介
GPRS(General Packet RadioService)是通用分组无线业务的缩写，是介于第二代和第三代网络之间的一种技术，因为它是一个混合体，采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据，通常称为2.5G。GPRS具有如下一些突出的优点，如资源利用率高、传输速率高、接入时间短、支持IP协议和X.25协议、无线接入、方便快捷、网络覆盖面广等。
系统设计
1 系统总体设计
由图1可知，分布于各地的广告牌，现场的接收控制单元借助于GPRS网接入Internet，与控制中心之间实现远程数据传输的示意图。在图1中，各接收控制单元一方面负责对广告牌的显示内容控制，另一方面又可以作为远程终端(从站)随时通过GPRS Modem上网与控制中心(服务器)建立起用于传输数据的TCP/IP链接，控制中心可以通过此TCP/IP链接发送命令或者数据给从站以修改各个接收控制单元中的数据，实现自动的远程更新。
2 接收控制单元
如图2所示，是安装于广告牌现场用于控制广告牌的接收控制单元。该单元的核心是一片ATMEL公司的AT89C52微控制器，芯片内含8KbFlash程序存储器、一个RS232 TTL串行接口等。通过AT89C52的P0、P2口扩展一片64Kb的FLASH存储器用于存储控制数据，其中低8Kb地址区与片内8Kb程序存储区重叠不能占用，实际可用56Kb。通过地址译码器译码选通74LS273 8位锁存器，可扩展若干静态输出口。CPU根据将数据分别送给对应的地址口，通过74LS273锁存并驱动显示部分进行广告内容的显示。
3 GPRS网络接口
GPRS Modem的结构如图3所示。其内部结构包括：GPRS无线模块和内嵌TCP/IP模块和控制模块。其中控制模块的作用是通过AT命令初始化GPRS无线模块，使之接入GPRS网并获得动态IP地址，并与控制中心的服务器建立连接，并通过三线制的RS232 TTL接口与控制系统的串口相连，通过TCP/IP模块实现接收控制单元和网络数据的收发。接收控制单元对GPRS Modem的访问分两种模式，在传送AT指令时，模块进入透明模式，可以直接访问无线模块；在非透明模式下，接收控制单元从串口进入TCP/IP模块后，先打成TCP/IP包发送给无线模块，GPRS无线模块将其封装成分组数据包后传送到GPRS网，再经Internet发送到中心服务器。
控制中心接入Internet通过GPRS网络传送到广告牌现场的接收控制单元终端的数据，由GPRS Modem接收和解包以后通过RS232串行口送给单片机，经解析后，将新获取的数据覆盖到Flash中，从而达到内容更新的效果。
系统流程
系统主流程图如图4所示，GPRS模块在完成系统初始化以后，主动和SERVER进行首次的资料交换。GPRS模块用PPP的方式接入到Internet，因此先要完成PPP连接。PPP连接包括：LCP协商、PAP协商、IPCP协商，由于篇幅限制本文仅列出PAP协商流程图即如图4所示。
[关键词]无线技术；智能家居；远程控制；手机app；概述；过程
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0252-01
前言
智能家居系统让您轻松享受生活。当你出门在外，您可以通过手机app来远程遥控您的家居各智能系统，例如在回家的路上提前打开家中的空调和热水器；到家开门时，借助门磁或红外传感器，系统会自动打开过道灯，同时打开电子门锁，安防撤防，开启家中的照明灯具和窗帘迎接您的归来；在公司上班时，家里的情况还可以显示在手机上，随时查看……这样的智能家居远程控制系统或许是每个生活在快生活节奏的人梦寐以求的。基于无线技术的智能家居远程控制系统，可以通过我们随身携带的手机来进行远程控制，只需要开发安装一款app，那么这样的生活就在眼前。在这样的现实状况面前，本文选择从关于智能家居远程控制概述以及利用手机app实现智能家居远程控制过程两个方面展开论文，就如何开发、利用以及实现这一控制系统和过程进行一番探究，为智能家居的研究和发展提供可行性的建议或意见。
一、关于智能家居远程控制概述
智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将我们的家居生活的一切起居活动通过网络化综合智能控制和管理，实现家庭生活更加安全，节能，智能，便利和舒适，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居具有实用性便利性、可靠性、标准性以及方便性等特性。智能家居远程控制，顾名思义，就是通过无线网络技术，利用移动终端实现家居生活的远距离集中控制。本文论述中的是一款通过手机app来远程控制家中门卫系统、灯光系统、空调、热水器等设备的开启和关闭；从而实现出门在外时候对住房的实时控制和检测。
二、利用手机app实现智能家居远程控制过程
如何利用手机app来实现智能家居远程控制过程。本文的论述中该手机系统利用各类家居传感器来实现相应的功能。控制系统主要由：手机app远程控制终端、控制单元、数据采集系统、执行器、检测控制以及接口和电源部分组成。
通过利用手机app来实现远程控制的基本原理是：首先手机app上面的系统控制器由通过接收远端――住房内发送来的信号，通过转换器进行信号转换、解码之后，再将这些处理后的信号传输给控制中心的单元集中一一处理。控制中心根据传输过来的信号进行处理后，根据具体的指令发出相应的处理信号，通过控制电路、执行器做出相应的反应。从信号的接收、指令发出以及信号的处理，这样下来一个控制过程就完成了。由图可知，系统主要由振铃检测电路、模拟摘挂机电路、DTMF音频解码电路、语音提示电路、中央处理单元、控制电路、电源电路等组成。
智能家居远程控制可以实现许多功能，真正意义上的实现智能家居，其功能如下图分布：
从该功能分布系统图中，我们可以看出：智能家居的控a制终端为手机app，通过在手机app上进行指令的编辑、发送给控制系统，从而驱动智能家居中的各个控制系统，根据需求调动控制系统，实现各个功能。系统的原理图大概如上所述，而在手机app上程序的设计和开发上，软件架构主要选用了操作系统，操作系统初步方案选定为u＼C-OS II 或者Free RTOS，然后在上面编写相应的程序，通过操作系统，使得整体的硬件资源集成在一起，实现统一的调度，另外在该系统中选用GUI图形界面，使得显示可以更加的人性化，并且根据实际情况可以增加触摸屏等功能。其指令操作软件的主要流程如下图所示：
手机app上复位初始化之后，然后不断向控制模块发出指令进行扫描查询，当查询到相应的信号后，手机app上的控制器变化对信号进行处理，然后根据信号的处理结果，发出是否启动软件。若启动软件之后，则app会根据手机上发出的控制命令，选择相应的电器、控制电路和系统，进入系统控制菜单，打开相应的电器和系统，之后等待回应即可。整个利用手机app来实现智能家居远程控制的系统原理、控制以及实现过程大概就是这样。
结语
基于无线网络技术的智能家居远程控制无疑是未来家居生活发展的趋势，也是日益增长的生活需求与社会经济快速发展之下的必然产物。如何最大限度的利用好无线网络技术，让我们的智能家居远程控制系统日臻完美，让我们真正享受到智能家居的现代家居生活给我们带来的便利是我们每个行业内工作者为之奋斗的目标。虽然当下的智能家居的远程控制系统开发和建设初见规模，但是存在的问题和漏洞还是不容小视，这也就需要我们不断的付出努力，进行更为深层次的分析和探究。
参考文献
[1] 瑞朗智能家居整体方案[J].IB智能建筑与城市信息.2005（11）.
[2] 朱顺兵，张九根.智能家居系统的关键技术与设计[J].建筑电气.2003（05）.
煤矿采、掘装备智能控制系统
华洋通信科技股份有限公司依托国家863计划主题项目、国家自然基金等科研成果，经过近3年的科技攻关，研发出煤矿采、掘装备智能控制系统，实现井下掘进机、综采工作面“三机”及相关配套设备的智能集中控制、协同工作、故障诊断、信息集成与综合监控。
煤矿采、掘装备智能控制系统及系列产品，是物联网、大数据、智能控制和信息处理等一系列技术的高度集成，由井上/下高速传输、掘进机远程控制系统、综采工作面“三机”（采煤机、液压支架及刮板运输机）智能控制、工作面配套设备协同工作、3DVR虚拟现实及故障诊断等14个子系统和装备，是基于物联网的智能化控制技术在传统煤炭开采中的创新性研究与应用。
本系统采用采煤机位置检测、工作面自动取直技术与水平控制技术，还集成了液压支架电液控制技术、信息系统以及自动化软件平台，不仅实现了远程智能机械化与自动化采矿，大大提高了矿区的工作效率与管理效率，还能够大量缩减采矿工作人员，大幅提高矿产安全程度，在国内同类产品中具有先进性及技术优势。
针对地质条件简单、煤层稳定的大中型煤矿，通过采用煤矿采、掘装备智能控制系统及系列产品，应用液压支架电液控制系统等，代替液压支架手工操作阀、传统采煤机刮板输送机泵站控制系统等手动操作平台，实现割煤、推溜、运输等工艺过程智能化，可减少工作面作业人员50%以上。
系统主要技术特点
系统主要技术特点包括：掘进机、采煤机、电液控支架、刮板机的远程“三机”协同控制；
实现掘进机、刮板机、破碎机、转载机、皮带机等机电装备的工作面输送装备的远程集控；
工作面视频图像全景拼接显示和图像跟随采煤机位置自动切换显示；
基于三维虚拟现实数字化平台（3DVR）实现掘进机、采煤机、液压支架、刮板输送机的地面远程监控；
分析设备运行数据，实现设备自动保护功能，减少故障发生频率，降低生产成本；
检测采区环境变化，预警事故隐患，危险情况发生时能够自动停止设备工作，保障人员安全；
统计设备运行时间，为设备检修提供可靠依据，同时能够分析设备开机率及停机率，并确定设备停机原因，保证系统安全可靠运行。
系统组成与原理
掘进机远程控制系统
掘进装备智能控制系统以掘进机远程监测和控制的关键技术为核心，掘进机工作环境恶劣、照明严重不足，对于掘进导向系统的限制条件很多。环境中的尘埃使得无法使用视觉导航定位；巷道无法使用全球定位系统，所以比较适用非视觉传感器定位技术。系统采用电子测距和测角技术，建立掘进机位姿自动测量及定向纠偏控制平台，实现掘进机位姿测量和定向纠偏。
掘进机自动控制系统的控制方式有本机手动控制、无线遥控、远程遥控。其中本机手动控制为司机直接操作控制手柄，通过操作手柄直接控制换向阀，驱动各工作油缸及液压马达动作，实现掘进作业。无线遥控系统由司机操作遥控发射器在掘进机附近控制掘进机。远程控制系统由司机操作工业控制计算机，计算机通过CAN总线以及以太网与机载控制器通讯，实现掘进机的远程操作。
掘进机综合控制器如图1所示。
远程控制系统采用基于PC104的嵌入式隔爆计算机，其操作系统采用实时性较高的Linux操作系统，计算机通过CAN总线以及以太网与机载控制器通讯，汇集存入来自掘进机控制器采集和传来的数据，以及机载耐震低可视摄像系统传来的图像信号，随时显示这些数据参数和图像，监视掘进机的工况和动作状态。掘进机远程控制系统组成如图2。
综采工作面远程控制系统
根据综采工作面生产系统特征，结合煤矿开采工艺过程，建立多源复杂异构数据无缝信息交互模型。通过采煤机工作状态参数在线监测、控制、信号传输及可视化技术的整合，开发采煤机机载控制系统、采煤机顺槽监控系统、采煤机地面远程监控系统 ，实现采煤机的远程可视化控制与监测，如图3所示。
综采工作面远程控制系统的核心是工作面“三机”协同控制，工作面“三机”协同控制策略的基本思想：按照采煤机行走割煤、液压支架移架支护、推溜三个设备动作，设计综采工作的循环协同控制步骤：割煤、装煤、运煤、移架、推移刮板输送机槽（推溜）、推移刮板输送机。
综采工作面远程控制系统采用信息与通信技术、控制技术，开发新设备和集成控制软件，实现液压支架、采煤机、三机、乳化液泵站等单机及其现有控制系统有机结合，利用压力、倾角、行程、负荷、视频等各种传感器实现采掘工作面工况、设备状态等信息的感知，采用同一监控平台实现集视频、语音、远程集中控制为一体的综采工作面数字化集成控制系统，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心，实现在顺槽监控中心对综采设备进行远程操作，达到工作面“无人”或少人开采的目的。
推广应用价值
井下采倔工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，矿山生产过程受水、瓦斯、火、粉尘、顶板等多种客观因素的制约，安全形势依然严峻，严重影响矿山生产和人身安全。特别是近年安全事故频发，安全管理工作做得好坏直接影响采矿工业的健康持续发展。
煤矿采、掘装备智能控制系统将井下工作面设备（采煤机、刮板机、液压支架等）以及相关辅助设备的工况数据实时传输到同一监控平台内，通过在顺槽安放的井下主机对设备进行集成显示及远程协同控制。集控系统具备设备参数显示、远程控制、故障信息报警等功能，所有数据汇总至同一平台内，使工作面设备有机地结合在一起，同时通过矿井工业以太环网实现信息传输，能够在地面完成数据显示、分析及远程监控，具备视频图像全景拼接显示和3DVR虚拟现实功能，提高矿山生产效率。为企业提供高效、即时的信息监控，有效防控事故隐患，通过智能化设备与先进系统的引入，经网络传输至地上主机，便于企业即时发现设备与生产过程中的异常，即时调整改善，实现智能化管理与高效率安全生产。
关键词:UDS1100;嵌入式WEB服务器; 远程控制;PLC;通信
中图分类号:TP391文献标识码 A文章编号:1009-3044(2010)16-4443-03
The Design of Remote PLC Control System Based on Embed Web Server
XU Shu-pin, LIANG Chen-yan
(School of Computer Science and Engineering, Xi'an Technological University, Xi'an 710032, China)
Abstract: Though introduced the Lantronix Company's UDS1100 WEB embed server achieved to communication with OMRON PLC, Discussed CGI disposal procedure of embedded WEB server and the preparation of serial communication messages, Combined HTML language with WEB technology has designed a set of remote PLC control system based on embed WEB server, This method introduces the embed server, reduced the costs, safe, reliable, proposed one new method for the long-distance PLC control.
Key words: UDS1100; embed web server; remote control; PLC; communication
随着Internet的发展和技术的革新,远程控制不在是指在局域网中的远程控制而言,而是指在互联网中的远程控制。但是传统的远程控制系统却存在着相应的弊端和不足,如体积庞大,代价成本高,然而在实际中迫切的需要系统体积小,成本低,这就需要新的技术和方案来解决这一问题。随着WEB技术和嵌入式服务器被引入INTERNET中这一问题得解决,PLC由于其可靠性高,抗干扰能力强,操作简单被大量的应用于控制领域中,将嵌入式WEB服务器应用于PLC控制系统中,从而实现了对现场设备的实时、可靠控制。
1 系统的体系结构
系统主要由远程控制端,INTERNET,嵌入式WEB服务器,PLC 构成。位于远程控制端的用户通过客户机上的与INTERNER相连接的标准IE浏览器访问嵌入式WEB服务器,嵌入式WEB服务器与PLC之间通过串口通信从而实现对现场设备的控制。
系统中嵌入式WEB服务器作为一个中间枢纽对系统的设计起到了一个关键作用,系统中采用的嵌入式WEB服务器是美国Lantronix公司生产的UDS1100,UDS是一种简单、廉价的嵌入式服务器,具有16为CPU,256kb内存,2MB Flash存储器支持多种协议如TCP,UDP,HTTP等,其上有一个全球唯一的硬件地址,在接入INTERNET时必须给其分配一个IP地址才可以进行使用,UDS1100将所有串口来的数据自动封装为TCP或UDP然后在网络上传输,同理也可以将网口接收到的TCP或者 UDP包自动拆封为数据发往串口,从而实现串口与网络信号之间的转换,UDS内置了WEB服务器,支持CGI编程,通过编写相应的CGI程序,从而实现了对系统的控制。
2 系统的工作原理
系统中远程控制端的用户在与Internet相连接的浏览器中输入嵌入式WEB服务器的地址登陆控制页面向下位机的PLC发送控制指令,嵌入式WEB服务器收到控制指令后进行处理将其转换为PLC可以识别的消息,这一过程需要进行一系列的操作,首先嵌入式WEB服务器会启动WEB SERVER进行服务器端的监听,如果收到远程控制端发送来的监控状态HTTP请求时,将分析浏览器请求的资源,如果请求资源是一个CGI程序则对其进行处理,然后通过串口通信组件实现数据处理,完成通信,并将处理结果以动态页面的形式返回给客户端其工作原理图如图2所示。
2.1 嵌入式WEB服务器中CGI处理程序
Common Gate Interface简称 CGI是运行在服务器端的一段小程序,提供同客户端 HTML页面的接口。客户端的用户通过浏览器完成一定输入工作向服务器发出HTTP请求(称为CGI请求),服务器端接收到该请求后,进行相应的处理,然后启动URL指向的CGI。绝大多数的CGI主要用来处理表单提交的信息,请求提交有get、 post两种方式, 对于同一项请求提交方式不同所指派的CGI处理则不同,当浏览器端收到用户请求URL时,CGI组件以HTML形式向WEB服务器提交结果数据。以用户登录为例,用户在Login,html登录页面,通过post 方式将请求提交给实现登录的Login.cgi页面处理,登录页面的CGI程序部分代码如下:
…
int login(WCT *w, char *file, char *hdr)
{
char name[9] ;
char password[7] ;
char role[2] ;
char cname[25];
BYTE * fbuf;
…
if( strlen(name)== 0 || strlen(password) == 0 )
plogerr( "请输入用户名和口令" );
else
{
if( !chkpwd(* role, name, password ) ) plogerr("登录验证失败") ;
elsepok(name,role) ;
}
…
}
void pok(char * name, char * role){
pcookie(name, role);
phead("成功登录");
printf("\r");
pbody();
printf("\r");
printf("登录成功,自动转入远程控制 页面\r") ;
printf("\r");
pfoot();
2.2 嵌入式WEB服务器串口消息的编写
嵌入式WEB服务器UDS1100和PLC之间通信时,用户在浏览器端之所以可以看到动态的交互页面是靠UDS1100中的开发的CGI来实现的,UDS1100上的CGI组件式基于其所提供的CPK API开发的。CPK应用于COBOS 操作系统下的开发,CGI仅仅提供了动态的网页交互信息,这些信息是通过串口发送过来的,要实现与PLC之间的通信,这样就需要开发一系列的串口通信组件,UDS1100提供了一套基于C的函数库,里面定义了串口消息中所指定的各条控制命令,只需要设计相应的函数即可实现数据的发送与介绍,从而大大降低了开发难度,串口通信消息的函数设计如下:
int getplcinf (PLC*p )
//获取可编程控制器的当前信息,PLC为存放可编程控制器当前信息的结构体
Char command(BYTE*)
//控制可编程控制器执行命令
3 PLC通信协议编写
本系统选用的PLC为 OMORN通信协议的编写也是基于OMORN通信协议而编写的。
在进行通信时必须定义初始化串口在进行通信的时候要将PLC、UDS1100的串口进行相应设置数据帧进行定义,设置参数如表1。
上位机和下位机的通信如图3,所以要编写响应的命令和相应帧。
在通信中串口消息的主体是一系列的控制命令,上位机部分首先发出命令,并启用通信,下位机收到命令后加以执行,并将执行结果返回给远程控制器端得的用户,通信时数据以帧为单位发送和接收,上位机和下位机之间的命令帧和响应帧格式设计如表2、表3:
表2 命令帧 表3 响应帧
STX表示消息起始标注,ETX表示消息结束标注,命令帧由字符STX、命令码、数据、字符ETX五部分组成,响应帧一般由STX、数据、字符ETX和消息校验码四部分组成,字符STX和ETX分别为数据帧的起始标志和结束标志;Data为消息正文,包含向控制器发送的控制命令以及控制器返回的数据。
5 结论
嵌入式设备以其体积小、价格方便、性能稳定等特点成为远程监控系统的主流方向。本文主要论述了嵌入式WEB服务器在远程PLC控制系统中的应用,在传统的PLC控制系统中引入嵌入式WEB服务器,实现了实时、方便的远程控制,用户只需输入嵌入式WEB服务器的地址即可控制PLC。本系统的研究与实验对远程控制系统具有一定的参考价值。
参考文献:
[1] 刘志杰,张华忠,单晓岚.基于嵌入式Web的远程实时监控技术研究[J].计算机工程与设计,2007(15):3734-3736.
[2] 葛源,胡荣强,吴小娟.嵌入式Web服务器与plc的通信实现[J].电力自动化设备,2005(12):70-72.
[3] The WWW Common Gateway Interface Version1.1[s].1999.102.
[4] 付保川,王中杰,班建民,等.基于CGI嵌入式监控系统动态数据交互的实现[J].计算机工程,2005,31(24):196-197.
[5] Aoyama M,Weerawarana S,Maruyama H.Web Services Engineering: Promises and Challenges[C].Orlando,Florida,USA:International Conference on Software Engineering,2007.
[6] 谢仕义,徐兵.嵌入式Web服务器的设计及其CGI实现[J].计算机工程与设计,2007,28(7):1598-1600.
