基于Windows CE的远程数据采集与控制系统开发

摘  要： 在传统的数据采集系统基础上，引入了基于Windows CE 5.0的嵌入式操作系统平台，通过GPRS（通用无线分组业务）的远程控制技术实现了一个远程数据采集与控制系统。实验结果表明，本文方法可以满足多任务、大容量、高实时性和高稳定性的系统要求，同时具有远程控制方便快捷、成本低等特点，具有良好的人机界面，在物联网和智能家居控制等领域具有一定的应用价值。
关键词： 嵌入式系统； 数据采集； Windows CE； GPRS技术； 远程控制
       随着信息技术的飞速发展，数据采集系统在工业控制、智能仪器以及仪表检测等领域得到了广泛的应用[1]。传统的数据采集系统一般采用两种方式完成:(1)使用数据采集卡加微机系统； (2)采用各种单片机集成数据采集系统。前者虽然功能较强，但成本高、功耗大、普及性差。后者由于自身的资源有限，无法满足多任务、大容量、高实时性和高稳定性的要求。而在远程控制方面，工业上一般使用基于TCP/IP的控制模式，该方法虽然引入了网络技术，可以快速稳定地传输数据，但是成本较高、移动性较差且维护困难。因此，本文以Windows CE5.0作为操作系统平台，基于ARM9内核的S3C2440A作为微控制器，引入GPRS无线技术，实现了人机交互友好、扩展性强、实时性强、低功耗和低成本的远程数据采集与控制系统。本系统能对室内的温度、湿度等各种物理量进行检测控制，并按照要求进行反馈；对若干种家用电器进行监控，如电器电压、热水器流量等，以便用户及时发现问题（例如很多太阳能热水器容易出现爆裂等情况）；此外可以加入视频采集与发送扩展模块，通过MMS协议模块发送实时图像数据。
1 系统结构
　系统以S3C2440为控制器，由数据采集模块，GPRS模块、远程控制模块、报警系统模块、视频采集与发送模块以及其他可扩展的外围电路等组成。系统的结构框图如图1所示。
   
   　首先启动系统,用户可以随时通过GPRS网络向系统发出远程控制指令,例如发送“开始采集”指令，则系统开始利用ADC模块采集电压、流量、温度、湿度以及触摸屏坐标等模拟量，并且转化为相应的数字量，然后在人机界面上显示出来。一旦所采集的数据超过给定阈值，则系统向用户发出报警信息，以便于用户采取进一步的控制措施。
1.1 系统硬件设计
　本系统的硬件开发平台以三星S3C2440为核心。S3C2440是以ARM920T为内核的32 bit高性能微控制器、性价比高、功耗低、扩展功能丰富，因此应用非常广泛。其带有的MMU（存储管理单元），可以运行主流的嵌入式操作系统，如Linux以及WinCE[2]等。数据采集模块使用8路10 bit的A/D转换器，该转换器有采样保持功能,可以实现独立转换和触摸屏位置转换两种模式，最高转换速率可达500 KS/s[3]。A/D模块的应用接口电路如图2所示。其中8路通道除第5路和第7路用于触摸屏输入外其余均可使用，本文使用4路分别与温度采集传感器、湿度采集传感器、电阻器以及水流量传感器相接，因此可以并行采集4路信号互不干扰。