專利名稱：一種基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及遠程電機控制領域，特別涉及一種基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統
背景技術：
隨著自動化系統的快速普及，這些控制系統可以實時地控制設備狀態，為現場設備的自動化運行提供了有效地保障手段。但由于大多數的工業控制系統采用的是傳統控制模式，生產的管理者無法隨時隨地遙控設備運行。電機遠程控制技術是集控制技術和網絡通信技術于一體的，實現了對電機設備的遠程訪問、控制以及數據通信等綜合性的功能。由于這項技術使得信息網絡直接嵌入了傳統工業設備的現場控制網絡中，符合工業設備分散化的趨勢，所以在互聯網網絡通信領域有著獨天獨厚的優勢。
基于eCos和Web服務器遠程控制系統應用于步進電機控制具有傳統現場控制所不具備的各種要求，其主要的特點如下實時性、安全性、可擴展性。在實際工業應用中，上位機控制的方式主要是以RS232、RS485等串口進行通信，但控制距離較短。此外，還有一些方案結合GSM網絡覆蓋范圍廣、應用普遍、延時短和可靠性高等特點，通過短信息方式實現遠程無線控制步進電機運行。但這些方案需要對原有設備進行重新開發，成本略高。
發明內容
針對上述缺陷，本發明旨在提供一種是集網絡通信技術和控制技術于一體的電機遠程控制技術，實現了對電機設備的遠程訪問、控制以及數據通信等綜合性的功能，目的是提高控制距離，降低開發成本和設備復雜度。為實現上述目的，所以本發明提出一種基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統的設計與實現。采用eCos操作系統和Cortex-M3核處理器STM32F103系列芯片來構建嵌入式Web服務器，以實現對步進電機的控制。嵌入式Web服務器在生產領域能夠實現自動化生產和網絡化管理，能夠提高生產效率，而且其本身具有穩定性高、實時性強和成本低等優點。本發明通過移植eCos操作系統，實現了串口、GPI0、以太網控制器、外部SRAM和步進電機等驅動開發。用戶可以通過嵌入式TCP/IP協議棧LwIP和Web服務器對遠程控制步進電機執行運行、角度調節、轉速控制等操作，最終實現了遠程電機控制系統的功能要求。與現有技術相比，本發明具備控制距離較長、實時性更好、硬件實現較為簡單、總體開發成本相對較低等特點。
圖I為本發明的整體結構示意2為本發明的系統硬件總體設計圖3為本發明的系統軟件體系結構示意圖
圖4eCos操作系統下通過Web服務器遠程電機控制系統參數設置頁面
具體實施例方式本發明具體技術方案具體實現方式，結合具體實施進行闡釋。系統總體框架如圖I所示，基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統能現場控制步進電機，并且用戶可通過瀏覽器訪問控制系統，獲取頁面信息和發送控制指令。圍繞以上功能需求，進行了遠程電機控制系統硬件和軟件總體設計。硬件設計結合圖2，遠程電機控制系統硬件包括微處理器、串ロ通信模塊、以太網豐旲塊、鍵盤接ロ電路、步進電機驅動電路和外部SRAM電路等。其中微處理器，采用ST公司的STM32F103系列芯片作為遠程電機控制系統的核心處理器，采用Cortex-M3內核。串ロ通信模塊，對于STM32F103系列芯片而言，僅需使用MAX3232即可將TTL的串行通信信號轉化為標準的RS232信號。
步進電機驅動模塊，本系統選用達林頓管驅動芯片ULN2003AN來驅動四相步進電機，只要處理器輸出正確的I/O控制時序，就可以控制步進電機進行轉動。以太網控制器模塊，通過以太網連接網絡，用戶使用瀏覽器輸入控制系統IP地址，即可以訪問系統內置網頁，獲取相應頁面信息。外部存儲器模塊，本系統采用擴展片外SRAM的方式増加存儲容量。軟件設計結合圖3，在硬件平臺之上是硬件抽象層HAL，它是操作系統移植的關鍵之一，為操作系統軟件層和設備驅動層提供硬件平臺描述。操作系統可以分為兩部分，一部分為系統內核，它負責整個系統的存儲管理、任務調度、時鐘管理以及中斷管理等功能 ’另一部分為系統擴展，主要向用戶提供網絡、文件系統和數據庫等擴展功能，這部分功能一般可根據系統需要進行裁剪。在操作系統的上面為應用程序層，實現實際嵌入式系統的各項功能。結合圖4，在eCos操作系統下通過Web服務器進行遠程控制，包括對電機開關設置和操作指令設置。電機開關設置最大長度為3，有效輸入為ON或者0FF，分別代表開始和停止。操作指令設置長度為4，有效輸入為R或者L加上三位數。如R200，表示正時鐘，200表示旋轉角度。
權利要求
1.一種基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統,硬件包括微處理器、串口通信模塊、以太網模塊、鍵盤接口電路、步進電機驅動電路和外部SRAM電路等，其特征在于微處理器STM32F103系列芯片作為核心處理器，采用Cortex_M3內核。
2.如權利要求I所述的基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，其特征在于串口通信模塊使用MAX3232。
3.如權利要求I所述的基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，其特征在于步進電機驅動模塊為ULN2003AN。
4.如權利要求I所述的基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，其特征在于外部存儲器模塊采用SRAM。
5.如權利要求I所述的基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，其特征在于硬件之上是硬件抽象層HAL。
全文摘要
本發明公開了一種基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，設計并實現了基于eCos和Web服務器的遠程電機控制系統，在完成系統框架設計的基礎上，進行了硬件電路具體設計，移植了eCos操作系統，并實現了串口、GPIO、以太網控制器、外部SRAM和步進電機等驅動開發。通過嵌入式TCP/IP協議棧LwIP和Web服務器的移植開發，最終實現了遠程電機控制系統的功能要求。相比較而言，本發明由于嵌入式Web服務器在生產領域能夠實現自動化生產和網絡化管理，提高了生產效率，而且其本身具有穩定性高、實時性強和成本低等優點。
文檔編號H04L29/08GK102769421SQ201210261740
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者孫瑜, 張震, 戚湧, 方賡, 朱長林 申請人:南京理工大學常熟研究院有限公司