|
Применение модулей PC/104 фирмы DIGITAL–LOGIC в аппаратуре телематики
ЗАО "Новые технологии телематики" занимается разработкой телематических систем, основанных на сотовых сетях связи стандарта GSM. Возможности телематической системы во многом определяются возможностями терминального оборудования, установленного на объектах системы–мобильных или стационарных.
В 1999 году, после проведения многочисленных экспериментов по моделированию отдельных составляющих системы, было принято решение о создании опытных образцов терминального оборудования, которые позволили бы проводить полномасштабные испытания системы в условиях, максимально приближенных к реальным. Учитывая сжатые сроки разработки (на всю работу отводилось не более трех месяцев) и ограниченные финансовые возможности, в качестве основы терминального оборудования были выбраны готовые промышленные контроллеры стандарта PC/104, выпускаемые фирмой DIGITAL–LOGIC. Приведем основные аргументы в пользу принятого решения.
Модули стандарта PC/104 предназначены для жестких условий эксплуатации (широкий диапазон рабочих температур, виброустойчивость), что позволяет применять их в аппаратуре, работающей на мобильных и стационарных объектах без ограничения требований по установке.
Развитая архитектура процессорных модулей позволяет обеспечивать подключение необходимого числа периферийных устройств, наличие разъема для подключения модулей Disc On Chip (DOC) позволяет обойтись без механических дисковых накопителей. Полная программно–аппаратная совместимость с обычными ПЭВМ типа IBM PC позволяет значительно упростить процесс разработки программного обеспечения, оперативно вносить изменения в программное обеспечение в процессе эксплуатации аппаратуры. Для отладки аппаратуры не требуется применение специальных отладочных программно–аппаратных средств, что в совокупности с относительно невысокой стоимостью модуля позволило сократить стоимость разработки.
Рассмотрим реализацию конкретного устройства на базе процессорного модуля MSM386SN фирмы DIGITAL–LOGIC.
Данный модуль реализован на процессоре AMD ELAN310 (386SX), имеет 2 Мбайт оперативной памяти, 3 последовательных порта, параллельный порт SPP/EPP, порты для подключения клавиатуры, мыши, гибкого диска и жесткого диска IDE, а также разъем для подключения DOС типа MD2000 (микросхема в 32–контактном DIP–корпусе). Модуль питается от одного напряжения 5 В, потребляемый ток до 300 мА.
Структурная схема разработанного терминального устройства приведена на рисунке 1.
Рисунок 1.
Эта аппаратура предназначается для установки на автомашине. С помощью навигационного приемника, работающего по сигналам спутниковой системы GPS NAVSTAR, производится определение текущих координат автомашины. Вычисленные координаты с помощью модема, работающего в стандарте сотовой связи GSM 900, передаются на компьютер диспетчерского центра, где они обрабатываются средствами геоинформационных систем и отображаются на электронной карте. На базе параллельного порта LPT реализован доступ к дискретным линиям управления–8 линий на ввод данных и 4 линии на вывод данных. Таким образом, эта аппаратура может использоваться в системах охранной сигнализации и сбора данных.
В данной аппаратуре были использованы основные преимущества модуля MSM386SN. Так, навигационный приемник имеет последовательный интерфейс с сигналами TTL–уровня. Поэтому он подключался напрямую к порту COM1, обеспечивающему работу с сигналами TTL–уровня. Модем на базе терминала Siemens M1 имеет интерфейс RS323C и подключается к порту COM2. Порт COM3 использовался как вспомогательный для подключения ПЭВМ–через этот порт осуществлялась закачка программного обеспечения, оперативная диагностика аппаратуры и т.д.
Программное обеспечение хранилось в модуле DiscOnChip 2000 емкостью 4 Мб, установленном непосредственно в гнездо на плате MSM386SN. Объем электронного диска позволял хранить на нем основные файлы операционной системы DOS 6.22, EXE–файлы приложения, рабочие файлы, терминальную программу для связи с ПЭВМ, оболочку Norton Commander для облегчения процесса отладки и настройки аппаратуры. Оставшееся место на электронном диске использовалось для ведения журнала работы аппаратуры.
Вся аппаратура размещается в стандартном пластиковом корпусе размером 170х120х55 мм. Внешний вид аппаратуры приведен на рисунке 2.
Рисунок 2
Питание осуществлялось от источника постоянного тока напряжением 8–18 В. Для питания процессорного модуля и навигационного приемника использовался преобразователь 10 Вт DC/DC фирмы Artesyn. В некоторых образцах аппаратуры применялся отечественный преобразователь 5Вт фирмы "Континент", который по габаритам соответствовал преобразователю фирмы Artesyn. Ток, потребляемый аппаратурой от источника 12 В, на превышает 250 мА.
На рисунке 3 можно увидеть внутреннее устройство аппаратуры.
Рисунок 3.
Для данной аппаратуры был проведен полный комплекс испытаний на стойкость к внешним воздействиям: в диапазоне рабочих температур от -20 до +70°С, с предельным диапазоном температур хранения от -40 до +85°С, диапазонная тряска 2...5g 5...80Гц, технологическая тряска до 200Гц, удары до 10g.
Аппаратура находится в эксплуатации с октября 1999 года. За время эксплуатации практически не наблюдалось отказов, связанных с аппаратным обеспечением. Данная аппаратура использовалась в качестве полигона для проверки различных применений телематики. Проводилось несколько модификаций программного и аппаратного обеспечения. Применялись разные типы GSM–модемов и навигационных приемников. Аппаратура использовалась для передачи видеоизображений, кардиограмм и т.д.
Теперь несколько слов об особенностях разработки, о проблемах, с которыми пришлось столкнуться разработчикам. Следует отметить, что разработка и освоение модулей MSM386SN велись практически "с нуля". С этой точки зрения необходимо отметить высокий уровень технической документации фирмы DIGITAL–LOGIC, поставляемой с модулем. Всего 70 страниц текста содержат необходимую и исчерпывающую информацию, размещение и схемы соединения для всех разъемов, перемычек. Это позволило обойтись без приобретения специального отладочного оборудования, тем более что большинство разъемов стандартизировано с аналогичными разъемами для обычных ПЭВМ, а ответные части для остальных разъемов можно свободно приобрести в специализированных магазинах ("Бурый медведь", "Чип и Дип").
Итак, что необходимо для отладки системы на базе модуля MSM386SN.
1. Видеоадаптер стандарта PC/104. Наличие видеоадаптера значительно упрощает процесс отладки, поскольку в этом случае все команды отображаются на обычном дисплее. При наличии у разработчика LCD–панелей и драйверов для них можно обойтись без дополнительного видеоадаптера.
2. Разъем для подключения клавиатуры. Его несложно изготовить самостоятельно, пользуясь приведенными в техническом описании схемами.
3. Жесткий диск IDE. Возможно, понадобится переходник для разъема с шагом 2 мм (который используется в модуле MSM386) на стандартный IDE–разъем с шагом 2,54 мм. Это стандартный переходник, который можно приобрести, например, в "Буром медведе", или изготовить самостоятельно.
4. Стандартный кабель для COM–порта (переходник IDC–10–DB–9 используется в любой ПЭВМ) и нуль–модемный кабель для подключения к ПЭВМ, на которой производится разработка программного обеспечения.
5. Источник стабилизированного питания 5В.
Следует отметить, что нами жесткий диск использовался только один раз–для записи операционной системы и терминальной программы на DOC. Это было связано в основном с неудобством пользования жестким диском – его нужно куда–то устанавливать, использовать дополнительный источник питания. В принципе, для этой цели можно использовать обычный системный блок от ПЭВМ с блоком питания – достаточно в нем найти место для закрепления модуля формата PC/104.
После того, как на DOC записана операционная система и терминальная программа, можно обойтись без жесткого диска и тем самым существенно сократить место на рабочем столе, занимаемое дополнительной аппаратурой.
Сам процесс отладки аппаратуры довольно прост. Сначала производится отладка программы на обычной ПЭВМ с максимально возможной проверкой основных функций будущей аппаратуры. Далее с помощью терминальной программы и нуль–модемного кабеля, подключенного к одному из свободных портов модуля, производится пересылка готового EXE–файла в модуль MSM386, где проводится проверка работоспособности аппаратуры. На начальных этапах отладки в программу обычно включаются команды отображения результатов работы на мониторе, т.е. используются возможности видеоадаптера. В дальнейшем, если предусматривается использование модуля без видеоадаптера, из программы желательно убрать все обращения к ресурсам видеоадаптера. Размер оперативной памяти модуля MSM386 позволяет не особенно заботиться об оптимизации использования оперативной памяти при разработке программного обеспечения. При разработке программ следует учесть, что процессор 386SX не имеет аппаратной реализации операций с плавающей точкой, и требуется их программная эмуляция.
При работе с модулем MSM386 мы столкнулись с единственным для нас неудобством: направленный в сторону разъем порта COM2 не позволял вписаться в габариты корпуса. Пришлось заменить разъем на прямо–ориентированный. С другой стороны, разъемы, направленные в сторону, позволяют легко подключаться к ним, когда используется несколько плат формата PC/104, размещенных "этажеркой".
С.Д.Шустиков
ЗАО "Новые технологии телематики"
www.icn.ru
Компьютеры в промышленной области 10-08-2006
Устройство резервного хранения настроек для коммутаторов EDS 14-03-2007 Компьютеры в промышленной области
Компания Moxa, специализирующаяся на разработке и производстве широкого спектра коммуникационного оборудования для промышленных и специализированных систем, представила новое устройство - ABC-01. Это устройство предоставляет дополнительные удобства при работе и обслуживании сетей Ethernet, построенных на управляемых коммутаторах EDS. Основной функцией ABC-01 (Automatic Backup Configurator) является резервное копирование и хранение настроек коммут...
Новый компактный комьютер серии MICROSPACE разработан на Intel Core Duo 02-03-2007 Компьютеры в промышленной области
Компания Digital-Logic, разработала модель компактного компьютера на процессоре Intel Core Duo. Новый компьютер MICROSPACE-PCF50 уже доступен для заказа в компании IPC2U (ИКОС), официально представляющей продукцию Digital-Logic в России. MICROSPACE-PCF50 – первый компьютер серии MICROSPACE, разработанный с использованием передовой многоядерной технологии Intel. Установленный на его борту процессор Intel Core Duo L2400 1.66 ГГц отличает высокая ...
AWK-1100 - точка беспроводного доступа для промышленных систем 25-02-2007 Компьютеры в промышленной области
Компания Moxa Networking представила свою новую разработку - AWK-1100. Это удобное и простое решение для беспроводного доступа к сетевым ресурсам. На практике достаточно часто встречаются ситуации, когда есть необходимость снятия (или передачи) данных с устройств, к которым нет возможности провести линии связи типа полевой шины. Особенно актуальна эта проблема для распределенных систем. Например, когда требуется сбор и обработка данных с удаленно...
|
