嵌入式实时操作系统在火灾自动报警系统中的应用

1、。嵌入式系统专业：电子信息科学与技术班级级别：号码：学生姓名：嵌入式实时操作系统在火灾自动报警系统中的应用火灾自动报警系统在火灾初期发出警报，以便及时灭火，减少损失。然而，由于我国宏观政策和行业管理的种种原因，消防系统一直是作为一个独立的系统来设计的。例如，GB 50116-1998 火灾自动报警系统设计规范第10.2.7条明确规定，火灾报警系统的传输网络不应与其他系统的传输网络共享。一方面，中国的火灾自动报警系统有较好的运行环境；然而，另一方面，由于对系统外各方面关注不够，存在自我隔离，不利于消防电子行业的更广泛发展。特别是随着智能建筑和城市消防网络监控系统的发展，相对封闭的火灾报警系统越来

2、越不适应环境发展的要求。因此，建立一个开放式的火灾报警系统并加强与其他系统的互联是一个迫切的问题。随着经济和科技的飞速发展，全国的高层和超高层建筑犹如雨后春笋。地板越来越高，室内装饰越来越豪华。在高层建筑中还有许多楼梯、电梯和各种管道井，可以直通上下两层。这就像在建筑物里埋了许多消防锥。此外，建筑中的空调、通风、排烟和各种管道大大增加了火灾的可能性。因此，在高层建筑发生火灾的情况下，如果没有现代化的火灾自动报警设备来尽早发现火灾并及时将其扑灭，一旦火灾蔓延，很难估计生命和财产的损失。国内外的大火灾为我们敲响了警钟。火灾自动报警系统包括许多监控点，而且价格低廉。原因是：一方面受政策影响，火灾自动

3、报警系统结构统一，易于生产。另一方面，火灾自动报警系统只需要考虑火灾问题，因此传输的数据量小，数据协议相对简单，这使得在网络上连接更多的监控设备成为可能。系统的控制网络和智能区域控制器在项目总投资中所占的份额相对较低。虽然它具有结构紧凑、价格低廉的优点，但火灾自动报警系统的扩展性不强。因此，火灾自动报警系统的设计尤为重要。1.国内外现状目前，国际高端市场以欧洲、美国和日本为主。主要生产商包括日本代理商、新闻机器和能美。法国票价；瑞士西门子楼宇自动化公司；霍尼韦尔和单纯形公司在美国的消防系统等。大多数国外产品采用多CPU系统。每个中央处理器承担不同的任务。有些中央处理器主要处理探测器和模块发出的

4、控制信号，接收报警信号，有些中央处理器进行显示处理。采用的控制器主要是16位控制器。一些消防联动设备采用X86控制板。软件编程基本上是一种交互式人机对话。在X86的基础上，采用了在DOS下编写的程序。像法国的FARE这样的产品。在通信方面，许多公司已经基本上用CAN总线取代了原有的485通信模式。目前，一些企业已经将互联网引入消防设备。大多数家用火灾报警控制器使用8位微处理器。优点是硬件成本相对较低，缺点是难以满足复杂的数据算法，人机界面不完善，设备的可操作性不好。一方面，在大型火灾报警系统中，很难向消防人员反映报警现场的情况。另一方面，在设备安装过程中，很难实现设备的现场设置。大部分设定数据

5、经过二值化后预先存储在只读存储器、非易失性存储器和闪存中，不便于现场编程。工程公司人员很难掌握联动关系、报警位置的设置和编程等设备设置参数。还有计算机预先处理的数据。数据通过专用软件采用主从网络结构传输到设备控制器和控制器。如果主控制器出现故障，整个系统将处于瘫痪状态。控制器不能直接连接到互联网，也不能直接进行区域控制报警。它只能通过个人电脑连接到互联网，这增加了项目的成本。2.人工智能的优势自1990年ARM正式成立以来，它在32位精简指令集计算机CPU开发方面不断取得突破。它的结构已经从V3发展到V6。自成立以来，ARM公司一直作为知识产权(Intelligence Property)提供

6、商向主要半导体制造商出售知识产权，从未参与芯片生产和销售。另外，ARM公司设计的内核具有功耗低、成本低的明显优势。因此，ARM公司得到了众多半导体制造商和整机制造商的大力支持，并在32位嵌入式应用领域取得了巨大成功。目前，ARM公司已经占据了32位RISC嵌入式产品市场的75%以上。它以低功耗和低成本在嵌入式应用领域确立了领先地位。目前，有50多家大型国际公司设计和生产ARM芯片。中兴通讯和华为通信等国内公司已经购买了用于设计特殊通信芯片的ARM内核。许多实时操作系统供应商也支持ARM芯片，如：Windows CE、Linux、uc/ox、pSOS、VxWorks、Nucleus、EPOC、B

7、eOS等。HMS30C7202是Hynix公司，由ARM720T内核和其他外围接口设备组成。它具有高性能、低功耗的特点。它具有丰富的片上资源和极高的集成度，支持工业应用。该处理器支持闪存、内存、静态随机存取存储器、软件无线电内存、声音、液晶显示器、触摸屏、键盘、红外数据采集、内存管理/内存控制、PS/2端口和CAN接口。主要功能：(1)采用32位RISC高速单片机作为核心处理器，核心运算速度可达70兆赫兹，比传统51位单片机的处理速度高60倍，比寻址能力高4000倍。(2)集成指令/数据的8KB高速缓存。(3)具有存储器管理单元(MMU)便于嵌入实时多任务操作系统。(4)体积小、功耗低、成本低

8、、性能高。(5)它支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，与8位/16位设备非常兼容。(6)使用大量寄存器，指令执行速度更快。(7)大多数数据操作在寄存器中完成。(8)寻址方式灵活简单，执行效率高。3.硬件结构(1)RS232和RS485接口(兼容16C550)，其中两个标准的RS232接口：连接到一台工业打印机或一台微型打印机，一个作为与计算机进行数据通信的计算机通信端口；两个RS485接口：中的一个作为与原产品兼容的通信端口或与其他消防水泵、消防风机和气体灭火设备的接口，具有JBUS或MODEBUS接口，另一个作为内部设备的通信端口(如总线型消防楼层显示器火灾报警信息的发布)。

9、(2)两个控制器接口(需要外部控制器接口芯片)，其中一个作为控制器联网的总线，实现多个控制器的对等联网；一路是回路控制板的通信总线，传输回路板检测到的烟雾或感温报警探测器的火灾报警信号、联动装置的启动和关闭信号(3)标准的PS/2接口可以用作键盘或鼠标接口。利用廉价的标准计算键盘和相应的软件，可以方便地将汉语拼音和吴彼字体等汉字输入法集成到系统中。本设备采用汉语拼音输入法设置报警联动点的安装位置和设备类型。(4)一个液晶显示器接口，一个强大的液晶显示器接口，方便选择不同分辨率的液晶显示器，无需扩展显示控制电路，即可实现从支持低成本液晶显示器到昂贵的高分辨率液晶显示器的控制。硬件可以实现160*

10、120到800*600甚至更高分辨率的液晶显示控制，无需调整。系统图形化方式实现方便，集成度高。不同类型液晶显示器的配置只能通过调整软件来实现(液晶显示器价格占产品的很大比例)。具有相同控制CPU和不同液晶显示器的液晶显示器可以实现高、中、低价格的匹配。其产品在市场上更具兼容性和竞争力。(5)一个触摸屏，用于实现图形界面的操作，方便用户。(6) 1个标准声音接口(片内数模转换器接口模块，8位立体声音频输出)。在传统的控制系统中，扩展了四音芯片以满足消防标准，并对不同的报警信号给出不同的声音提示，如火灾报警声、设备启动声、气体灭火喷淋声和故障声。更多的报警信息很难通过语音来解除。显示不同的报警声

11、音只能通过不同的声音提示给操作员。采用标准的声音接口后，可以方便地实现报警的语音提示功能和图形显示功能，实现多媒体报警控制器。(7)MMC/SMC/CF接口，采用CF卡存储程序，MMC或SMC作为应用程序或数据的载体下载到控制器中，便于调试和维护。由于系统很大，当发出警报时，大量的电子地图被用来指示特定的警报位置，这需要很大的存储边界。选择主媒体中心或媒体中心。(8)可扩展一个10M以太网端口进行远程登录和联网，形成一个大型报警网络。现代建筑的整合越来越大。一个建筑报警联动点可以多达10，000个点。设置辅助接口便于多台计算机共享数据并形成一个大的网络。这些硬件能够满足火灾报警这一特殊行业的要

12、求。此外，整个系统的稳定性、快速性和准确性都得到了保证。4.软件实现软件设计采用嵌入式操作系统，在操作系统和驱动程序的基础上开发应用程序。具体来说，它应该应用于图形界面、文件系统、嵌入式数据库等。目前，有许多常用的嵌入式操作系统，包括视窗操作系统、VxWorks、PSOS、Linux、C/OS-II等。由于使用商用嵌入式操作系统如视窗CE、VxWorks和PSOS都需要授权，授权成本相对较高，而且并非所有的源代码都是公开的，不利于我们产品的检验和使用。虽然Linux的源代码是完全开放的，但是用户不需要支付任何费用，而且互联网上的技术支持也非常丰富，几乎所有的硬件驱动都可以从互联网上获得。然而，

13、由于这个操作系统的复杂性(与做嵌入式应用的工程师和技术人员相比)，我们很难在短时间内掌握它。然而，C/OS-II是一个实时操作系统，具有开放源代码、紧凑的结构(整个操作系统内核源代码C语言只包含5000行详细的文件注释)和可剥夺的实时内核。其内核提供任务调度和管理、时间管理、任务间同步和通信、内存管理和中断服务，并支持嵌入式TCP/IP协议等功能。而且其授权成本相对经济(技术研究完全免费)，国内中小消防企业完全可以负担得起。(1)采用嵌入式操作系统。整个程序可以分成许多任务，每个任务都是独立的。每个独立的任务可以分成许多人来合作，这有利于程序的开发和维护。(2)使用图形界面。该系统的操作模式可

14、以设计成类似于(3)采用嵌入式文件系统。C/FS文件系统是一个简化的FAT16文件系统，可以方便地接口历史记录(黑盒记录数据包括火灾报警、故障、设备启动、设备关闭、设备隔离、去隔离、探测器污染、系统故障、系统运行等。)，系统安装设置数据、安装位置数据、设备模块隔离数据和设备配置(设备联动输出和相关输出等。)与嵌入式数据库系统。方便编写打印程序、显示程序、通讯程序和查询程序。(4)网络传输协议。它用于互联网通信编程。通过网络传输协议和配置响应硬件，设备可以连接到互联网，方便远程登录管理。本发明将嵌入式实时操作系统应用于火灾报警控制器，由于采用了系统的实时多任务机制，不仅提高了软件对异常事件的响应速度，而且大大简化了软件的结构和控制，从而大大提高了控制器软件的可靠性，进而提高了火灾报警系统的整体性能。该系