智能自适应规约转换器.doc

华南师范大学“大学生创新创业训练计划”创新训练项目申报书项目名称智能自适应规约转换器负责人姓名刘开展所 在 院 系物理与电信工程学院负责人电话及手649603）负责人电子信箱444819769导师姓名及职称崔海霞 副教授填表日期2013-03-13项目起止时间起于2013年5月，止于2015年5月华南师范大学教务处编制二一二年四月填 写 须 知一、“大学生创新创业训练计划”创新项目申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空间不够，自行加页。空缺项要填“无”。二、格式要求：表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距； A4纸双面打印，于左侧装订成册；“签名”栏由相关人员用黑色钢笔或水笔签名。三、申请参加“大学生创新创业训练计划”创新项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、项目申报书经学院预评通过、签署意见并加盖公章后，一式五份（均为原件）报教务处，由教务处组织专家终评。五、申报过程有不明事宜，请与教务处实验科联系和咨询。（联系电话：85216830）项目名称智能自适应规约转换器姓名院系专业班级学号签名联系电话及Email负责人刘开展物理与电信工程学院/通信工程电通6B/2011310001613710389603444819769成员苏俊钦物理与电信工程学院/通信工程电通5A/2011310007513560232672459902901林家欣物理与电信工程学院/通信工程电通5A/20113100076136724484361026434788邓伟杰物理与电信工程学院/通信工程电通5A/2011310007410178581391017858139李祥煌物理与电信工程学院/通信工程电通5A/2011310004913430209269473525681项目组人员近3年获奖及成果情况获奖者奖励、成果名称及级别颁发单位及时间刘开展国家奖学金华南师范大学（2012.09）刘开展优秀学生标兵华南师范大学物理与电信工程学院（2012.11）苏俊钦国家励志奖学金华南师范大学（2012.11）苏俊钦优秀学生标兵华南师范大学物理与电信工程学院（2012.11）指导教师1姓名崔海霞职称副教授学位博士单位物电学院联系电话及E指导教师2姓名职称学位单位联系电话及Email项目特色简述（限50字以内）一种能工作在不同通信协议之间的规约转换器。主要用于远程监控系统中上位机与终端机间的通信协调，可以在以太网、232、USB等协议之间协调工作。系统智能化程度高，操作简便，社会应用范围广。申请理由在远程实时监控系统中，存在通信规约不统一的问题，给设备选型，系统集成，运行维护等带来许多不便。为此，有必要在监控系统中配置智能自适应的规约转换器，从而实现远程监控的智能化。国内外的研究现状：目前国内对系统中（数据采集与监视控制系统），设备之间的通信还未制定统一的接口标准 ,通信规约种类繁多 ,这不仅浪费了大量的软硬件开发人力 ,而且给用户的设备选型、运行维护等带来诸多不便。虽然目前已有大部分变电站及电网调度中心在研究并使用通信规约转换器，但是在大部分远程监控系统中却还没有足够的研究及推广，使得监控系统累赘复杂，既浪费了分开处理信号所占用的资源、又增加了监控的难度。研究的意义以及应用前景：本项目旨在研发出一款能应用于远程监控系统的自适应规约转转换器。它的功能是将众多远程设备信息统一成同一信号通过串口或以太网发送监控系统，再返回操控系统的指令给各设备，形成闭环控制，从而有效地对设备的质量状况及工作状态进行监控。如：对所有设备的质量好坏定期检测，对电源、广播实行区域管理，对灯、摄像头进行分时控制，对电梯、火灾警报装置、多媒体设施进行实时监控。如此一来，便不必对各种设备的信息分开接受和分开处理，既节省了单独处理信息的费用，又能建立起统一监控的良好人机界面，极大地方便了对其的管理。研究内容及技术方案整体技术方案分为硬件部分和软件程序部分：一、 硬件部分包括以下九大模块，示意图如下：其各硬件单元的简介如下：CPU单元：CPU采用具有高性能数据处理能力与强大的外围子系统的微处理器MC68332，该处理器具有丰富的硬件资源，集成了一个32位CPU(CPU32),一个系统集成模块(SIM),一个时间处理器单元(TPU),一个排队序列模块(QSM),和一个2 k静态RAM模块与TPU仿真能力(TPURAM)。电源模块：采用单片集成的降压式DC/DC变换器开关电源MAX724得到5V、3.3V。之所以采用DC/DC变换器是因为降低系统的功耗，由于输入电压为12V，如果采用线性稳压电源的话，稳压片上的功耗很大，发热量大。串行单元：包括312个串口控制回路，控制着624个串口运行，主要用于数据采集和数据转发。串口的232/485/422工作模式可由软件设置。支持各种串行通信规约。以太网单元：有3个10M以太网控制器，采用标准输入输出模式，用来接收和控制学校各类装置传送的数据，也可以向后台或调度等转发数据。支持任何基于TCP/IP协议的通信规约。CAN单元：02个CAN控制器构成，实现两路CAN总线。CAN控制器是一种局域网控制器，以全网广播为基础，各接收站根据报文中反映数据性质的标识符过滤报文，该收的收下，不该收的弃而不用。其好处是可在线上网下网，即插即用和多站接收。支持各种基于CAN总线的通信规约。RAM：14M字节容量，ROM：28M字节容量，FLASH：216M字节容量，为CPU快速稳定运行提供了可靠的保障，同时也为接入更多设备提供了必要的支持。工作指示灯：指示规约转换器当前的工作状态。二、 软件部分 软件主要分为上位机和下位机两大部分，二者通过TCP/IP协议通讯。下位机是运行于MC68332的Linux操作系统,操作系统是规约管理器实现功能的基础。而要实现信息的规约还需要底层驱动和软件API来支持。底层驱动是实现与外围设备的连接。API负责上下位机的通信。下面介绍该操作系统如何与设备连接以及如何实现信息的规约。底层驱动：主要针对CPU的外围硬件设施，如FLASH存储、串口通信、网口通信、CAN通信等，用C语言编写程序，具有较高的运行效率。API:软件系统API主要包括串口通信、网口通信、CAN通信、FLASH存储、TCP/IP协议、UDP协议等函数。API函数是上层应用软件操作底层硬件的接口，也是应用软件得以快速开发的基础。采集规约：由图可知，设备与操作系统通过采集规约模块相连。采集规约模块的作用便是：实现与设备的通信，采集这些设备的遥测、遥信、遥脉等数据，同时可根据操控系统发来命令，实现对设备进行遥控、遥调等操作。因为连接的设备可能多种多样，采集规约也需要多种多样，所以采集规约可能是多个独立的程序块。一个采集规约程序可以使用多个同类通信端口，如两个串口。不可使用不同的端口，如1个网口一个串口。另外两个规约程序不能共用一个通信端口。上位机由C#编写，具有良好的人机界面，其包含的功能大致有：1.连接登录：出于安全考虑需要用户身份认证。2.参数查询：可查看采集设备数量、串口网口分配情况等参数。 3.通信端口:设置规约转换器的通信口的参数.如串口波特率,网口的IP地址等.4.数据转发:将监控信息传输给操控系统.5.配置的保存与打开如此,在以上介绍的硬件平台上,通过上下位机的配合控制,便能实现设备信息规约统一,并发送到监控系统这一期望目标。 项目创新之处该项目研发的规约转换器提供各种协议所需的接口供用户增添模块，具有自适应功能，能广泛应用于不同领域的监控系统，既节省了分开监控所浪费的资源又同时将监控系统一体化，充分体现出节能性、集成性及高性价比。资源利用1、学院一直以来都很重视学生课外科研实践能力的培养，设立专门的课外科研领导小组，提供了较完备的实验设备，这些为本项目的完成提供了有利保证。且该科研小组成员有固定的项目开发实验室。2、物电学院与深圳思利敏电力自动化有限公司联合组建的“瑞邦学生创业中心”为项目的开展提高场地和技术方案支持。3、小组成员均为电子通信类专业，长期驻扎实验室，具有较高的电子产品开发能力，技术水平较高，对项目抱有极大的兴趣，且有较高的学习及动手实践能力，有信心有毅力完成项目。预期研究成果设计出性价比高的规约转换器，并成功应用于远程监控系统中。 争取发表研究论文一篇，申请实用新型专利一项。项目计划安排开始时间：2013年5月第一阶段（2013年5月-2013年8月）：查阅相关资料，理清思路，完成理论准备。第二阶段（2013年9月-2013年12月）：分模块进行研究制作，调试。第三阶段（2014年1月-2014年4月）：进行模拟测试，把硬件系统和软件平台搭建起来。第四阶段（2014年5月-2015年5月）：完善系统性能以及撰写研究论文。完成时间：2015年5月经费预算总 计： 20000（元人民币）具体预算： CPU、各种接口、终端设备、存储器、电源等材料 10000元电路板制板费 4000元资料费 2500元 论文版面费及专利申请费 3500元指导教师意见 该项目技术综合性高，有较高的实用性价值，广泛的实际应用场合与市场前景。在协议规约和编程实现上较为复杂，对项