基于ERTSDP的远程监控系统 - 基于嵌入式实时系统设计模式的设计

　　3 基于ERTSDP的远程监控系统

　　3.1 系统需求分析

　　远程监控系统现在已经深透到社会的各个方面，简而言之，远程监控系统就是将现场设备的运行数据发送至远端加以监测和控制。本系统投入运行后预期的用户有三类：普通用户、系统管理员、故障专家。他们具有不同的职责，因而赋予了不同的权限。图1的Use Case框图可以清晰地反映出他们各自的权限职责。

 

 

 

　　图1 远程监控系统的Use Case框图

　　3.2 系统体系结构设计

　　本系统包含三个子系统--NetWeb、NetIO和RemoteClient(见图2)。NetWeb是整个系统的核心，承担着实时/历史数据管理、报警条件检测，存贮用户组态信息等功能；NetIO用于实现现场数据的采集(输入)和装置的控制(输出)；RemoteClient则实现了客户端图形用户界面的功能。其中NetWeb和NetIO通过RS485总线进行通讯，NetWeb 和RemoteClient则通过socket进行信息交换。

　　NetWeb运行在嵌入式开发板上，操作系统是自主研发的嵌入式实时Linux，采用的方案设计是uClinux+RTAI。

 

 

 

　　图2 远程监控系统的五层体系结构视图

　　3.3 子系统视图

　　子系统视图是表示重要子系统的类图，多用于对系统进行细化时。图3是细化后的NetWeb子系统，从图中可以看到，特殊的双内核OS--uClinx+RTAI决定了NetWeb模块分为实时应用和非实时应用。下面将从初始化和运行两方面对图3详细解释。

 

 

 

　　图3 NetWeb模块的子系统视图

　　3.3.1 NetWeb子系统初始化

　　NetWeb子系统初始化过程主要由KernelInit模块和UserInit模块(图中灰色的模块)实现。首先KernelInit模块执行，完成内核空间的初始化任务；然后启动UserInit模块，这个过程比较复杂，首先Store模块将系统存储的配置信息和数据信息传给UserInit模块(标注{1}所示)，然后KernelInit模块驱动485Driver模块实时采集当前模块的信息，传送给UserInit模块(标注{3}、{2}所示)，UserInit模块经过两者信息的比较，确定采集的对象，以及模块信息的变更、系统状态的变更等，最终完成初始化工作。

　　3.3.2 NetWeb子系统运行流程

　　当系统完成初始化开始运行后，Gather模块调用485Driver模块相关接口API对底层32个NetIO模块进行轮询式采集，采集上来的数据经过过滤整合后，正常的数据传送至Transfer模块，这时调用RTAI内核中的RT_SHM模块实现内核和用户空间大规模数据的共享(见标注{4})。Receive模块从RT_SHM接受到数据，送到Store模块存储，然后根据用户要求送到Socket模块传到远程客户端。如果过滤整合时发现数据异常，就驱动AlarmKernel模块，这个模块启动RTAI的RT_FIFO模块，将需报警数据通过管道(见标注{5})传送至用户空间的AlarmUser模块。AlarmUser模块再驱动Email模块以邮件的形式完成报警。