在EVC環(huán)境下開發(fā)實(shí)現(xiàn)電梯緩沖器復(fù)位時(shí)間測試系統(tǒng)的應(yīng)用方案

隨著《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程》的發(fā)布，對檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的電梯檢驗(yàn)質(zhì)量提出了新的要求。但在《檢規(guī)》的實(shí)施過程中，不斷發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的檢驗(yàn)項(xiàng)目缺乏必要的、科學(xué)的檢測手段。為此，探索研制一些檢測儀器，檢測儀器應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用于石化工業(yè)、電力工業(yè)、航空造船業(yè)、造紙業(yè)、紡織業(yè)、冶金工業(yè)等。當(dāng)任何氣體（空氣、氧氣、氮?dú)狻龋┩ㄟ^一泄漏孔隙，均會(huì)產(chǎn)生具有可探測高頻成份的擾流，以滲漏檢測儀來掃描附近區(qū)域，經(jīng)由耳機(jī)可聽到泄漏的急流聲或是指示。檢測儀愈靠近泄漏點(diǎn)，則急流聲會(huì)愈大，指示讀值會(huì)更高。當(dāng)然，環(huán)境噪音是個(gè)問題，但使用橡皮聚音探頭可縮小探測儀的接收區(qū)域。以阻隔雜訊噪音波的干擾，滲漏檢測儀的頻率調(diào)整功能可降低背景噪音干擾，讓沒經(jīng)驗(yàn)的使用者也可容易地操作來檢測泄漏。具有發(fā)現(xiàn)并解決各種故障特性的硬件或軟件設(shè)備，這些特性包括特殊協(xié)議包的解碼、特殊的編程前的故障測試、包過濾和包傳輸。

本研究針對電梯緩沖器復(fù)位時(shí)間的檢測要求而展開。《檢規(guī)》中是這樣描述的：“對耗能型緩沖器需進(jìn)行復(fù)位試驗(yàn)，復(fù)位時(shí)間應(yīng)不大于120s.”對應(yīng)的檢驗(yàn)方法是：“轎廂在空載情況下，以檢修速度下降，將緩沖器全壓縮，從轎廂開始離開緩沖器瞬間起，直到緩沖器回復(fù)原狀。觀察并用秒表計(jì)時(shí)?！?/p>

1系統(tǒng)功能特點(diǎn)

S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用0.18um制造工藝的32位微控制器。該處理器擁有：獨(dú)立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS接口，IIS-BUS接口，2個(gè)USB主機(jī)，1個(gè)USB設(shè)備，SD主機(jī)和MMC接口，2路SPI.S3C2410處理器可運(yùn)行在203MHz.板的尺寸僅相當(dāng)于名片的2/3大小，尺寸如此小巧的嵌入式板是國內(nèi)首創(chuàng)。開發(fā)商可以充分發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)制造出小體積，高性能的嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品。

實(shí)用性：應(yīng)用數(shù)據(jù)通信接口規(guī)范，使檢驗(yàn)結(jié)果判斷和檢驗(yàn)結(jié)果輸出自動(dòng)進(jìn)行，達(dá)到有效提高檢驗(yàn)的安全性和工作效率的目標(biāo)。

易用性：采用便攜式設(shè)計(jì)，提供彩色圖文界面和觸摸屏操作，直觀方便易用。

2系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)方案

2.1總體設(shè)計(jì)方案

電梯緩沖器復(fù)位時(shí)間測試儀三星S3C2410的ARM芯片為，采用TFT彩色液晶圖文顯示和觸摸屏操作。預(yù)留各種通信接口。系統(tǒng)主要有控制部分，數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，輸入輸出部分等4個(gè)主要組成部分。具體硬件框圖如下圖1所示：

系統(tǒng)的下位機(jī)部分主要負(fù)責(zé)前端的傳感器數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)以及和上位機(jī)的有關(guān)通訊，有關(guān)數(shù)據(jù)的分析和算法處理及用戶程序設(shè)計(jì)主要有上位機(jī)的S3C2410來完成。

2.2數(shù)據(jù)采集方案

下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計(jì)算機(jī)，一般是PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號反饋給上位機(jī)。簡言之如此，真實(shí)情況千差萬別不離其宗。上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。圖2為數(shù)據(jù)采集的硬件框圖：

3系統(tǒng)軟件部分：

Windows CE主要分為四個(gè)模塊，如圖所示，這四個(gè)模塊提供重要的操作系統(tǒng)功能：內(nèi)核，對象存儲(chǔ)模塊，網(wǎng)絡(luò)與通訊模塊和GWES模塊。

Windows CE還包含其它可選模塊，支持如管理可安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和支持COM的任務(wù)，圖3為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

為了把Windows CE移植到特定的目標(biāo)平臺(tái)上，微軟提供了一套完整的開發(fā)工具Platform Builder.該工具以對象庫格式提供給操作系統(tǒng)，以便開發(fā)人員可以將其作為特定操作系統(tǒng)平臺(tái)的組件。

首先，選擇造作系統(tǒng)的基本配置，并且為特定的平臺(tái)選擇相應(yīng)的微處理器和板級支持包BSP（Board Suppor Packet）。BSP板級支持包（board support package），是介于主板硬件和操作系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)層程序之間的一層，一般認(rèn)為它屬于操作系統(tǒng)一部分，主要是實(shí)現(xiàn)對操作系統(tǒng)的支持，為上層的驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包，使之能夠更好的運(yùn)行于硬件主板。在嵌入式系統(tǒng)軟件的組成中，就有BSP.BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應(yīng)于不同定義形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一CPU來說盡管實(shí)現(xiàn)的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的，所以寫B(tài)SP一定要按照該系統(tǒng)BSP的定義形式來寫（BSP的編程過程大多數(shù)是在某一個(gè)成型的BSP模板上進(jìn)行修改）。這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好的支持上層OS.本測試儀采用S3C2410處理器，因此我們改造了微軟提供的基于S3C2410的BSP，自定義了符合我們要求的BSP.

其次，制定平臺(tái)，在此階段可開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，適當(dāng)?shù)夭眉簟⑻砑咏M件。然后，封裝所需的各功能模塊，編譯生成OS鏡像文件。接著，把鏡像文件到目標(biāo)設(shè)備，進(jìn)行調(diào)試。

導(dǎo)出定制操作系統(tǒng)的SDK（Soltware Development Kit）軟件開發(fā)工具包，安裝到EVC中，便可以進(jìn)行基于我們定制的測試儀硬件平臺(tái)的應(yīng)用程序開發(fā)。如圖4所示為操作系統(tǒng)移植流程圖：

3.2應(yīng)用軟件開發(fā)

操作系統(tǒng)的主要任務(wù)是為了管理所有硬件資源，并且提供應(yīng)用軟件一個(gè)合適的操作環(huán)境。將Windows CE操作系統(tǒng)移植到ARM平臺(tái)上以后，下一步工作就是進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)。本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件主要在EVC的環(huán)境下開發(fā)完成，使用C語言為主要編程語言。

3.2.1串口通訊協(xié)議說明

模塊串口波特率9600，無奇偶效驗(yàn)，一位停止位?？刂泼钔ㄟ^一致的幀結(jié)構(gòu)通訊，幀長度4字節(jié)：命令+數(shù)據(jù)0+數(shù)據(jù)1+校驗(yàn)和。效驗(yàn)和=命令+數(shù)據(jù)0+數(shù)據(jù)1的相加和的低8位。系統(tǒng)通過上位機(jī)串口直接對下位機(jī)模塊進(jìn)行操作。上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)16位距離讀取命令：Ox22+度數(shù)+NC+SUM.當(dāng)測量完畢時(shí)，這時(shí)返回的數(shù)據(jù)是：Ox22+距離高+距離低+SUM;當(dāng)測量無效時(shí)返回的距離高位和低位數(shù)據(jù)都是Oxff.（注：NC代表任意數(shù)據(jù)，SUM代表效驗(yàn)和）串行端口在Windows CE下屬于流接口設(shè)備，是串行設(shè)備接口常規(guī)I/O驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)用與通信相關(guān)的具體函數(shù)的結(jié)合。串行設(shè)備被視為用于打開、關(guān)閉和讀寫串行端口的常規(guī)的可安裝的流設(shè)備。Windows CE的串口函數(shù)和Windows的串口函數(shù)基本相同，但有幾點(diǎn)值得注意：Windows CE只支持Unicode字符集，在編程時(shí)必須特別注意;Windows CE不支持重疊的I/O操作。在所有的流設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，均使用CreateFile來打開串行端口設(shè)備，如果這個(gè)端口不存在，CreateFile返回ERROR_FILE_NOT_FOUND.

關(guān)閉串行端口比較簡單，調(diào)用CloseHandle函數(shù)就能關(guān)閉一個(gè)打開的串行端口。CloseHandle只有一個(gè)參數(shù)，即調(diào)用CreateFile函數(shù)打開端口時(shí)返回的句柄，方法如下：

CloseHandle（hPort）;

正如使用CreateFile打開串行端口一樣，可以使用ReadFile和WriteFile函數(shù)來讀寫串行端口。假設(shè)已經(jīng)調(diào)用CreateFile成功地打開了串行端口，那么只需調(diào)用ReadFile即可從串行端口讀取數(shù)據(jù)：

如果從主線程讀、寫大量的串行數(shù)據(jù)，主線程就會(huì)因?yàn)榈却鄬^慢的串行讀或串行寫操作而阻塞，不能即時(shí)處理其他的消息，因此這里用單獨(dú)的線程來讀寫串行端口。對于串行端口來說，還必須配置超時(shí)值，否則程序可能陷入到一個(gè)等待來自串口字符的死循環(huán)。通常，配置超時(shí)值和配置串口類似。首先用GetCommTimeouts函數(shù)獲取當(dāng)前串口的超時(shí)值，然后修改CommTimeouts成員變量的值，用SetCommTimeouts設(shè)置新的超時(shí)值。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/275211.htm

3.2.2算法分析

根據(jù)電梯檢測規(guī)程要求，緩沖器從全壓縮到復(fù)位的時(shí)間應(yīng)不大于120秒。上位機(jī)從上電檢測開始每隔0.1秒發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，并將返回的距離值和開關(guān)量信號存儲(chǔ)于不同的數(shù)組待分析。數(shù)組s（m）和F（n）分別存儲(chǔ)采集到的距離值和開關(guān)信號值（0或1），t為每次數(shù)據(jù)采集循環(huán)時(shí)間，T為緩沖器回復(fù)時(shí)間。軟件的算法流程圖如5所示：

4結(jié)束語

基于ARM技術(shù)和Windows CE系統(tǒng)的電梯緩沖器復(fù)位時(shí)間測試儀功能齊備，性高，實(shí)用性強(qiáng)，滿足了新的檢測規(guī)程的要求。本設(shè)計(jì)方案首次實(shí)現(xiàn)了緩沖器復(fù)位過程中瞬時(shí)脫離點(diǎn)的檢測，實(shí)現(xiàn)了各種狀態(tài)時(shí)刻的計(jì)時(shí)和狀態(tài)識(shí)別，解決了信號同步，結(jié)果自動(dòng)判斷和輸出等問題。

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