一种基于arm的水文测控终端及其远程升级的方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于ARM的水文测控终端，所述终端以微处理器单元为核心，连接电源管理模块、存储器、触摸屏和传输单元，所述的传输单元包括格雷码接口电路和无线传输模块,所述的格雷码接口电路连接传感器。解决了现有市场上的水文测控终大多都是以单片机为平台设计的，受限于处理速度、图像处理能力因素，导致人机界面不太友好以及无法远程升级程序等缺陷。
【专利说明】一种基于ARM的水文测控终端及其远程升级的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据采集遥测终端领域，具体涉及一种水文测控终端。
【背景技术】
[0002] 现有的水文测控终端可分为两种基本形式，即自报式和应答式。自报式水文测控 终端为遥测站根据遥测参数的变化而随机向数据采集中心发送信息；应答式水文测控终端 是遥测站根据服务器的命令而发送采集信息。自报式水文测控终端又可分为：
[0003] 1)实时自报：当有外部事件发生并达到设置的值时，立即将数据发送到中心站；
[0004] 2)定时自报：测站每隔一定时间自报一次，把本站当前的水文数据发送出去；
[0005] 3)召测报：服务器可随时向测站发送召测命令，测站会立即返回当前的水文数 据。
[0006] 由于市场上的水文测控终大多都是以单片机为平台设计的，受限于处理速度、图 像处理能力因素，导致以下两点缺陷：
[0007] 1)人机界面不太友好，基本是点阵液晶+按键模式；
[0008] 2)无法远程升级程序，这一功能在客户想更改要求，而设备已安装在现场的情况 下尤其重要。
[0009] 为此，需设计一种功能更加完善的水文测控终端，以满足市场上的新需求。
【发明内容】
[0010] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于ARM的水文测控终端，所述 终端以微处理器单元为核心，连接电源管理模块、存储器、触摸屏和传输单元，所述的传输 单元包括格雷码接口电路和无线传输模块，所述的格雷码接口电路连接传感器。
[0011] 所述的传感器包括水位传感器、流量传感器、温湿度传感器、气压传感器、雨量传 感器等。
[0012] 所述的微处理器单元通过Modem模块与服务器连接，微处理器单元与Modem模块 之间通过RS232总线连接，Modem模块与服务器通过Internet进行通信，所述服务器用于 与微处理器单兀传输升级信息。
[0013] 所述的微处理器单元设有执行模块和升级模块，所述的执行模块用于执行用户命 令，比如控制传感器采集数据，对采集到的信息进行数据调理、A/D转换、交由无线传输模块 发送等，所述的升级模块用于在微处理器单元接收到服务器发送的升级信息时进行远程升 级。
[0014] 所述的微处理器单元优选为微处理器S3C2440。
[0015] 本发明还涉及一种利用上文所述的基于ARM的水文测控终端进行远程升级的方 法，其特征在于，当接收到服务器发来的升级指令时执行如下步骤：
[0016] 步骤一：判断接收服务器发来的数据是否超过设定时间，若超时则继续执行用户 命令，若不超时则进入步骤二；
[0017] 步骤二：判断本帧数据是否正确，若不正确则向服务器发送重发本帧数据信息，若 正确则进入步骤三；
[0018] 步骤三：判断本帧数据是用于下载的数据还是用于通信的数据，若是用于通信的 数据则发送成功接收标志，若是用于下载的数据则进入步骤四；
[0019] 步骤四：判断所接收到的数据帧是否是需下载的升级数据的最后一帧数据，若是 则将剩余的升级数据送入微处理单元并进入更新判断的步骤，若不是则进入步骤五；
[0020] 步骤五：判断接收到的数据是否达到所设定的字节数，若是则将接收到的数据送 入存储模块，存储成功则发送数据写入成功的信号，回到步骤一进入下一个循环，存储不成 功则直接回到步骤一进入下一个循环；
[0021] 更新判断的步骤：判断升级更新是否成功，若成功则更改当前运行区标志以升级 后的系统继续执行原用户命令，若不成功则直接继续执行原用户命令。
[0022] 所述步骤二中判断本帧数据是否正确的方式包括依次判断本帧数据的数据头、帧 包号、数据长度是否正确。
[0023] 所述步骤五中设定的字节数优选为512字节，因为以512字节为一组，效率高，错 误率少。
[0024] 本发明以微处理器S3C2440为核心，包括信号传感器、数据调理、A/D转换、触摸 屏、无线通信、时钟等电路，可远程升级，也可结合友好的人机界面增强用户体验，解决了现 有技术的缺陷，除此之外，还包括以下有益效果：
[0025] S3C2440的核心处理器采用的是ARM920T，属于RISC处理器，实现了 MMU、AMBA BUS 和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。 每个都是由具有8字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440减少整体 系统成本和无需配置额外的组件。有五种工作模式，其中掉电模式功耗最低，小于1MA，适合 太阳能供电要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明一种基于ARM的水文测控终端的结构框图；
[0027] 图2为温湿度测量电路图；
[0028] 图3为雨量测量电路原理图；
[0029] 图4为ARM寄存器参数传递不意图；
[0030] 图5为远程升级流程图；
[0031] 图6为微处理单元中存储模块存储数据的步骤。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图以实施例一对本发明做进一步说明：
[0033] 实施例一：
[0034] 本发明提供的一种基于ARM的水文测控终端主要对水情信息进行采集和处理，并 做出准确的预报和调度。系统采用了水位、雨量等传感器，经信号调理、模数转换后，送微处 理器S3C2440处理，实现了水情数据的采集。利用移动通信网络中提供的GPRS服务进行水 情信息的传输，为水情系统的信息传输提供了一种有效的方法。
[0035] 具体技术方案如下：
[0036] -种基于ARM的水文测控终端，所述终端以微处理器单元为核心，连接电源管理 模块、存储器、触摸屏和传输单元，所述的传输单元包括格雷码接口电路和无线传输模块， 所述的格雷码接口电路连接传感器。
[0037] 所述的传感器包括水位传感器、流量传感器、温湿度传感器、气压传感器、雨量传 感器等。
[0038] 所述的微处理器单元通过Modem模块与服务器连接，微处理器单元与Modem模块 之间通过RS232总线连接，Modem模块与服务器通过Internet进行通信，所述服务器用于 与微处理器单兀传输升级信息。
[0039] 所述的微处理器单元设有执行模块和升级模块，所述的执行模块用于执行用户命 令，比如控制传感器采集数据，对采集到的信息进行数据调理、A/D转换、交由无线传输模块 发送等，所述的升级模块用于在微处理器单元接收到服务器发送的升级信息时进行远程升 级。
[0040] 所述的升级模块包括定时判断模块、第一数据帧判断模块、第二数据帧判断模块、 第三数据帧判断模块、字节判断模块、更新判断模块；
[0041] 所述定时判断模块设有定时器用于判断升级模块接收服务器发来的数据是否超 过设定时间，若超时则启动执行模块继续执行用户命令，若不超时则启动第一数据帧判断 模块；
[0042] 所述的第一数据帧判断模块用于判断本帧数据是否正确，若不正确则向服务器发 送重发本帧数据信息，若正确则启动标志位判断模块；
[0043] 所述的第二数据帧判断模块用于判断本帧数据是用于下载的数据还是用于通信 的数据，若是用于通信的数据则发送成功接收标志，若是用于下载的数据则启动第二数据 帧判断模块；
[0044] 所述的第三数据帧判断模块用于判断所接收到的数据帧是否是需下载的升级数 据的最后一帧数据，若是则将剩余的升级数据送入微处理单元并启动更新判断模块，若不 是则启动字节判断模块；
[0045] 所述的字节判断模块用于判断接收到的数据是否达到所设定的字节数，若是则将 接收到的数据送入存储模块，存储成功则发送编程成功信号，重新启动定时判断模块，存储 不成功则启动执行模块继续执行原用户命令；
[0046] 所述的更新判断模块用于判断升级更新是否成功，若成功则更改升级模块标志启 动升级后的执行模块继续执行原用户命令，若不成功则直接启动执行模块继续执行原用户 命令。
[0047] 所述的微处理器单元优选为微处理器S3C2440。
[0048] 本发明还涉及一种基于ARM的水文测控终端进行远程升级的方法，其特征在于， 当接收到服务器发来的升级指令时执行如下步骤：
[0049] 步骤一：判断升级模块接收服务器发来的数据是否超过设定时间，若超时则继续 执行用户命令，若不超时则进入步骤二；
[0050] 步骤二：判断本帧数据是否正确，若不正确则向服务器发送重发本帧数据信息，若 正确则进入步骤三；
[0051] 步骤三：判断本帧数据是用于下载的数据还是用于通信的数据，若是用于通信的 数据则发送成功接收标志，若是用于下载的数据则进入步骤四；
[0052] 步骤四：判断所接收到的数据帧是否是需下载的升级数据的最后一帧数据，若是 则将剩余的升级数据送入微处理单元并进入更新判断的步骤，若不是则进入步骤五；
[0053] 步骤五：判断接收到的数据是否达到所设定的字节数，若是则将接收到的数据送 入存储模块，存储成功则发送数据写入成功的信号，回到步骤一进入下一个循环，存储不成 功则直接回到步骤一进入下一个循环；
[0054] 更新判断的步骤：判断升级更新是否成功，若成功则更改当前运行区标志以升级 后的系统继续执行原用户命令，若不成功则直接继续执行原用户命令。
[0055] 所述步骤二中判断本帧数据是否正确具体为依次判断本帧数据的数据头、帧包 号、数据长度是否正确。
[0056] 所述步骤五中设定的字节数优选为512字节，因为以512字节为一组，效率高，错 误率少。
[0057] 系统以微处理器S3C2440为核心，包括信号传感器、数据调理、A/D转换、触摸屏、 无线通信、时钟等电路，系统结构如图1所示。
[0058] S3C2440的核心处理器采用的是ARM920T，属于RISC处理器，实现了 MMU、AMBA BUS 和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。 每个都是由具有8字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440减少整体 系统成本和无需配置额外的组件。有五种工作模式，其中掉电模式功耗最低，小于1MA，适合 太阳能供电要求。
[0059] 系统需要测水位、雨量、流量、温度、气压等水情相关参数，相应传感器的输出量有 模拟量、数字量、频率量等。
[0060] 1)水位传感器采用南控的超声波水位计，它的输出信号是485数字量，直接通过 485芯片采集；
[0061] 2)流量传感器用用HR系列涡街流量传感器，输出标准电流量，需要通过IV转换电 话路把它转换成电压信号，再经过放大后送AD转换器。
[0062] 3)温湿度测量采用热电阻传感器，由于距离较短，可采用二线式连接方法。连结成 电桥形式以提高灵敏度，采用+5V基准电压激励。输出信号再经过放大后送模数转换器，具 体测量电路如图2所示。
[0063] 4)气压传感器采用KYC01系列绝压传感器，它采用高精度、高稳定性非隔离式压 力传感器组件，通过精密温度补偿而成。
[0064] 5)雨量传感器采用翻斗雨量计，其输出为开关量。为了将开关信号输入处理器，要 对信号进行隔离、滤波等处理，转换成处理器能接受的逻辑信号，图3为原理图，当开关节 点断开时，输出为高电平，当节点闭合时为低电平。图中R6电阻起来防止由潮湿引起的泄 漏电流的作用，其中Rl〇、C10起到防抖动和抗干扰的作用，最后处理器进行计数形成雨量 数据。
[0065] 本发明的存储器采用Nand-flash，是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单 元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有 容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应 用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
[0066] 本发明的无线传输模块采用华为GTM900-C模块，利用GPRS上网，都是通过呼叫 固定号码的ppp服务器进行握手认证，以及协议的配置，握手完成以后，ppp链路建立。链 路层之上就是IP层，IP层之上可选的协议主要有面向连接的TCP协议和非面向连接的UDP 协议，TCP协议实现起来比较复杂。UDP协议没有可靠性的保证，但它对网络的负荷较小，t匕 较适合实时数据的传输，该系统对数据的可靠性要求不太高，比较适合选择UDP协议。
[0067] 本发明采用3. 5寸触摸屏，支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液 晶屏，屏幕分辨率可以达到1024x768象素。配合LINUX内核，及驱动程序，可以使人机界面 变得十分友好，方便新手快速掌握操作步骤。
[0068] 本发明以三星的S3C2440ARM微处理器为平台，以Keil MDK为开发工具。本方案 使用多种校验技术，最大限度的保障传输数据的正确性；使用bootloader机制，即使因意 外事件（断电，编程Flash失败等）造成升级失败后，程序也能返回到升级前的状态。
[0069] S3C2440共有128KB片内Flash，共分为16个扇区，分别为0扇区?15扇区，每个 扇区为8KB存储空间。其中第15扇区出厂时被固化为Boot Block区，控制复位后的初始 化操作，并提供实现Flash编程的方法。所以用户可用的Flash空间只有120KB。IAP程序 固化于Boot Block中，IAP操作是以扇区为单位，并占用片内RAM的高32字节。下表列出 S3C2440器件所包含的扇区数和存储器地址：
[0070]
【权利要求】
1. 一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述终端以微处理器单元为核心，连接 电源管理模块、存储器、触摸屏和传输单元，所述的传输单元包括格雷码接口电路和无线传 输模块，所述的格雷码接口电路连接传感器。
2. 根据权利要求1所述的一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述的传感器包 括水位传感器、流量传感器、温湿度传感器、气压传感器、雨量传感器。
3. 根据权利要求1所述的一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述的微处理器 单元通过Modem模块与服务器连接，微处理器单元与Modem模块之间通过RS232总线连接， Modem模块与服务器通过Internet进行通信，所述服务器用于与微处理器单元传输升级信 息。
4. 根据权利要求3所述的一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述的微处理器 单元设有执行模块和升级模块，所述的执行模块用于执行用户命令，所述的升级模块用于 在微处理器单元接收到服务器发送的升级信息时进行远程升级。
5. 根据权利要求4所述的一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述的升级模块 包括定时判断模块、第一数据帧判断模块、第二数据帧判断模块、第三数据帧判断模块、字 节判断模块、更新判断模块； 所述定时判断模块设有定时器用于判断升级模块接收服务器发来的数据是否超过 设定时间，若超时则启动执行模块继续执行用户命令，若不超时则启动第一数据帧判断模 块； 所述的第一数据帧判断模块用于判断本帧数据是否正确，若不正确则向服务器发送重 发本帧数据信息，若正确则启动标志位判断模块； 所述的第二数据帧判断模块用于判断本帧数据是用于下载的数据还是用于通信的数 据，若是用于通信的数据则发送成功接收标志，若是用于下载的数据则启动第二数据帧判 断模块； 所述的第三数据帧判断模块用于判断所接收到的数据帧是否是需下载的升级数据的 最后一帧数据，若是则将剩余的升级数据送入微处理单元并启动更新判断模块，若不是则 启动字节判断模块； 所述的字节判断模块用于判断接收到的数据是否达到所设定的字节数，若是则将接收 到的数据送入存储模块，存储成功则发送编程成功信号，重新启动定时判断模块，存储不成 功则启动执行模块继续执行原用户命令； 所述的更新判断模块用于判断升级更新是否成功，若成功则更改升级模块标志启动 升级后的执行模块继续执行原用户命令，若不成功则直接启动执行模块继续执行原用户命 令。
6. 根据权利要求1-5之一所述的一种基于ARM的水文测控终端，其特征在于，所述的微 处理器单元为微处理器S3C2440。
7. -种利用权利要求4所述的一种基于ARM的水文测控终端进行远程升级的方法，其 特征在于，当接收到服务器发来的升级指令时执行如下步骤： 步骤一：判断升级模块接收服务器发来的数据是否超过设定时间，若超时则继续执行 用户命令，若不超时则进入步骤二； 步骤二：判断本帧数据是否正确，若不正确则向服务器发送重发本帧数据信息，若正确 则进入步骤三； 步骤三：判断本帧数据是用于下载的数据还是用于通信的数据，若是用于通信的数据 则发送成功接收标志，若是用于下载的数据则进入步骤四； 步骤四：判断所接收到的数据帧是否是需下载的升级数据的最后一帧数据，若是则将 剩余的升级数据送入微处理单元并进入更新判断的步骤，若不是则进入步骤五； 步骤五：判断接收到的数据是否达到所设定的字节数，若是则将接收到的数据送入存 储模块，存储成功则发送数据写入成功的信号，回到步骤一进入下一个循环，存储不成功则 直接回到步骤一进入下一个循环； 更新判断的步骤：判断升级更新是否成功，若成功则更改当前运行区标志以升级后的 系统继续执行原用户命令，若不成功则直接继续执行原用户命令。
8.根据权利要求7所述的一种远程升级的方法，其特征在于，所述步骤五中设定的字 节数为512字节。
【文档编号】G06F9/445GK104122815SQ201410292715
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】周峰 申请人:南京易周能源科技有限公司