淺論廣電機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器設(shè)計(jì)

摘要：基于嵌入式WEB的串口服務(wù)器可以將廣電機(jī)房串口設(shè)備方便地接入互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享，該文結(jié)合作者的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，探討了如何利用嵌入式WEB技術(shù)實(shí)現(xiàn)音視頻切換器等廣電機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式WEB技術(shù)；串口服務(wù)器；音視頻切換器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP872 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)35-2349-02

Design of radio and Television Serial Device Server Room

ZHANG Hai-qiong

(Anhui Radio， Film and Television Institute， Hefei 230022，China)

Abstract: WEB-based embedded serial port server can be the engine room Radio， Film and Television serial device connected to the Internet to facilitate resource sharing， the author of this paper， the project development experience on how to use embedded technology WEB switch audio and video equipment such as radio and television rooms Serial server design.

Key words:Web embedded technology;the server serial port;audio and video switches

1 引言

廣電機(jī)房設(shè)備是廣電網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，做好廣電機(jī)房設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制工作是實(shí)現(xiàn)廣電機(jī)房“無(wú)人值班，有人留守”現(xiàn)代化管理模式的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，廣電設(shè)備智能化、數(shù)字化的程度不斷提高，基于Internet的廣電機(jī)房設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。

嵌入式系統(tǒng)與Internet技術(shù)相結(jié)合，采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)應(yīng)用方式形成的嵌入式Web技術(shù)是近幾年隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)。基于嵌入式Web技術(shù)的機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器是為廣電機(jī)房RS-232終端設(shè)備到TCP/IP之間完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的通訊接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器，提供廣電機(jī)房RS-232終端設(shè)備與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。在相應(yīng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)的支持下將機(jī)房設(shè)備參數(shù)和機(jī)房環(huán)境量的數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)上共享，為Internet或局域網(wǎng)用戶提供基于Web 的圖形化管理接口，從而省去了專(zhuān)用客戶端管理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)接入到網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的統(tǒng)一管理。

2 基于嵌入式WEB機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器的設(shè)計(jì)

基于嵌入式WEB機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器的核心是嵌入式Web服務(wù)器，嵌入式Web服務(wù)器由微處理器MCU和以太網(wǎng)接口控制器芯片組成的硬件平臺(tái)和由數(shù)據(jù)采集程序、TCP/IP協(xié)議棧和HTTP服務(wù)器程序組成的軟件系統(tǒng)相結(jié)合的體系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。嵌入式Web服務(wù)器既是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)，也是控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)。

根據(jù)廣電機(jī)房設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能要求，我們把機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器的硬件部分分為幾個(gè)模塊設(shè)計(jì)，這就是Web服務(wù)器模塊、串口協(xié)議編譯碼模塊、以太網(wǎng)接口控制器模塊和多串口擴(kuò)展模塊等幾大模塊來(lái)共同完成廣電機(jī)房設(shè)備串口服務(wù)器的功能。系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖1所示。

其中，Web服務(wù)器模塊采用Silicon Laboratories公司的高速單片機(jī)C8051F120作為中央處理單元，串口協(xié)議編譯碼模塊采用帶有CAN總線控制器的單片機(jī)C8051F040。C8051F系列單片機(jī)是集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)SOC（System on chip），具有與MCS-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標(biāo)準(zhǔn)8051的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。C8051F采用CIP-51內(nèi)核大力提升CISC結(jié)構(gòu)運(yùn)行速度，創(chuàng)造了將8位MCU的性能提高到100MIPS的歷史，這一性能甚至不少16位MCU都達(dá)不到。C8051F具有將I/O從固定方式到交叉開(kāi)關(guān)配置、從系統(tǒng)時(shí)鐘到時(shí)鐘系統(tǒng)、從傳統(tǒng)仿真調(diào)試到基于JTAG接口的在系統(tǒng)高度仿真調(diào)試、從引腳復(fù)位到多源復(fù)位，以及低功耗(采用3V而非5V供電)等特點(diǎn)。

以太網(wǎng)接口控制器模塊采用CP2200單芯片以太網(wǎng)控制器，CP2200是集成了IEEE 802.3以太網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制器（MAC）、10Base-T物理層（PHY）和8KB非易失性FLASH存儲(chǔ)器的單芯片以太網(wǎng)控制器。片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器可用于存儲(chǔ)用戶常數(shù)、Web服務(wù)器內(nèi)容或作為通用非易失性存儲(chǔ)器。FLASH存儲(chǔ)器的最后6個(gè)存儲(chǔ)單元已在出廠前被預(yù)先寫(xiě)入了一個(gè)唯一的48位MAC地址。CP2200采用精巧的5 × 5毫米封裝，能在-40℃到+85℃工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)正常工作。

多串口擴(kuò)展模塊采用GM8125芯片。GM8125可以將一個(gè)全雙工的標(biāo)準(zhǔn)串口擴(kuò)展成5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口。該芯片工作在多通道模式下時(shí)，子串口能主動(dòng)響應(yīng)從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并由母串口發(fā)送給主機(jī)，同時(shí)返回子串口地址。該模式使每個(gè)從機(jī)的發(fā)送要求都能被及時(shí)地響應(yīng)，即使所有從機(jī)同時(shí)有發(fā)送要求，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，基本實(shí)現(xiàn)了主控單元和外設(shè)通訊的實(shí)時(shí)性。該芯片的外部控制少，應(yīng)用靈活，編程使用簡(jiǎn)單，適用于大多數(shù)有串口擴(kuò)展需求的系統(tǒng)。

基于嵌入式Web技術(shù)的廣電機(jī)房設(shè)備環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S ）和客戶端與服務(wù)器端（C/S）相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，客戶端可使用Microsoft internet explorer瀏覽器，服務(wù)器采用TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)HTTPWeb服務(wù)。遠(yuǎn)程測(cè)控功能通過(guò)CGI（通用網(wǎng)關(guān)接口）程序?qū)崿F(xiàn)。即客戶端通過(guò)HTTP協(xié)議發(fā)出請(qǐng)求，該請(qǐng)求到達(dá)Web服務(wù)器，服務(wù)器執(zhí)行相應(yīng)的CGI程序采集數(shù)據(jù)并將結(jié)果發(fā)回客戶。圖像、聲音及動(dòng)畫(huà)等多媒體數(shù)據(jù)的處理是通過(guò)嵌入在頁(yè)面中的Java Applet程序來(lái)實(shí)現(xiàn)交互功能。如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

程序客戶端采用Java Applet技術(shù)增強(qiáng)瀏覽器的功能，客戶端的IE瀏覽器通過(guò)B/S 方式訪問(wèn)Web 服務(wù)器上的網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)頁(yè)中Java Applet能夠被傳送到瀏覽器并且在瀏覽器所在的本地機(jī)上運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)Java Applet平衡了服務(wù)器端與瀏覽器端的負(fù)載狀況，將一部分從前在服務(wù)器上工作分給了瀏覽器，降低了服務(wù)器的運(yùn)行負(fù)荷。串口協(xié)議編譯碼模塊程序需根據(jù)不同的廣電設(shè)備通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 VAS-8001音視頻切換器串口服務(wù)器設(shè)計(jì)實(shí)例

VAS－8001視音頻矩陣切換器具有對(duì)8路視音頻輸入信號(hào)進(jìn)行選擇，輸出任意1路視音頻信號(hào)的功能，每路視、音頻信號(hào)均有二路分配輸出。被廣泛地應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)、工業(yè)/保安監(jiān)控系統(tǒng)、電教系統(tǒng)、卡拉OK系統(tǒng)的視音頻信號(hào)切換。

VAS－8001視音頻矩陣切換器通信協(xié)議串口設(shè)置為波特率：9600；無(wú)校驗(yàn)；8位數(shù)據(jù)位；1個(gè)停止位。其串口協(xié)議編譯碼模塊程序流程圖如圖3所示。

根據(jù)機(jī)房監(jiān)控對(duì)象的要求，本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)方面的監(jiān)控功能：

監(jiān)測(cè)功能分為模擬量檢測(cè)和開(kāi)關(guān)量檢測(cè)兩個(gè)部分，其中模擬量檢測(cè)包括室內(nèi)溫度、VAS-8001音視頻切換器輸出的音頻和視頻分量幅度的檢測(cè)；開(kāi)關(guān)量檢測(cè)包括VAS-8001音視頻切換器和室內(nèi)門(mén)、窗開(kāi)關(guān)狀態(tài)等環(huán)境量的檢測(cè)。

遠(yuǎn)程控制功能主要有VAS-8001音視頻切換器以及其它機(jī)房設(shè)備管理等開(kāi)關(guān)量輸出控制。并用嵌入在網(wǎng)頁(yè)中的Java Applet程序?qū)⑸鲜龈黝?lèi)物理量用聲音及動(dòng)畫(huà)及時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)；數(shù)據(jù)采集和報(bào)警刷新周期小于0.5s。VAS-8001音視頻切換器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面如圖4所示。

該系統(tǒng)研制成功后，首先投入到我院電視臺(tái)試運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了管理者處于不同辦公場(chǎng)所均可在授權(quán)情況下的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了VAS-8001音視頻切換器的音、視頻信號(hào)檢測(cè)、主、備播信號(hào)自動(dòng)切換及機(jī)房環(huán)境量監(jiān)測(cè)等功能。工作穩(wěn)定，安全可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)廣電機(jī)房設(shè)備與以太網(wǎng)間的通信互聯(lián)，本文實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式WEB的串口服務(wù)器在廣電機(jī)房設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中一些具體的應(yīng)用，它為我們管理、控制和監(jiān)測(cè)廣電機(jī)房設(shè)備提供了一個(gè)切實(shí)可行的方案，對(duì)機(jī)房設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控具有推廣價(jià)值。

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