基于PaaS云平臺的移動互聯(lián)終端均衡控制器設(shè)計

王曙霞，龍 海，焦家林，黃志武

(1.湖北工程學(xué)院 計算機與信息科學(xué)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.北京國際電氣工程有限公司，北京 100834)

基于PaaS云平臺的移動互聯(lián)終端均衡控制器設(shè)計

王曙霞1，龍 海2，焦家林1，黃志武1

(1.湖北工程學(xué)院 計算機與信息科學(xué)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.北京國際電氣工程有限公司，北京 100834)

PaaS云平臺是一種新的商業(yè)模式，能夠為第三方開發(fā)者開發(fā)新的應(yīng)用程序提供一個非常好的開發(fā)環(huán)境，但作為一種新型服務(wù)業(yè)務(wù)，控制系統(tǒng)還不夠完善。 基于PaaS云平臺提出了一種移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器的設(shè)計方法，分別對控制器的硬件部分和軟件部分進行設(shè)計，硬件部分由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)變換器、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)控制器5部分組成。利用PID算法實現(xiàn)軟件部分的工作，通過實驗，驗證了設(shè)計的均衡控制器對PaaS平臺的移動互聯(lián)終端控制能力遠遠超過傳統(tǒng)控制器，并且在工作時消耗時間更短、使用成本更低，是未來的必然發(fā)展方向。

PaaS云平臺；移動互聯(lián)終端；均衡控制器

21世紀(jì)世界進入信息時代，互聯(lián)網(wǎng)飛速滲透到各個領(lǐng)域，在各行各業(yè)發(fā)揮著不可忽略的作用，伴隨計算機發(fā)展的各種業(yè)務(wù)也不斷成熟。PaaS作為一種新的商業(yè)模式被提出，PaaS英文全稱為Platform-as-a-Service，它是一種將服務(wù)器平臺作為服務(wù)提供的商業(yè)模式，企業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)提供商業(yè)服務(wù)。通俗地講，PaaS是一種介于LaaS和SaaS模型之間的云服務(wù)，將互聯(lián)網(wǎng)中的資源服務(wù)看作可編程接口，能夠為第三方開發(fā)者開發(fā)新的應(yīng)用程序提供一個非常好的開發(fā)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，使用者不需要過度考慮硬件條件，可以很輕松地使用構(gòu)建應(yīng)用時必須要用到的服務(wù)項目，例如：安全認(rèn)證、共享資源、遠程連接等等。PaaS作為一種新型服務(wù)業(yè)務(wù)，雖然能夠大量編程，可是穩(wěn)定性仍然有待考究。利用均衡控制器能夠有效控制PaaS云平臺的移動互聯(lián)終端，提高整個云平臺的控制效果。

基于PaaS云平臺，本文提出了一種移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器的設(shè)計方法。分別對控制器的硬件部分和軟件部分進行設(shè)計，硬件部分由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)變換器、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)控制器5部分組成。基于A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)軟件部分的工作，最后通過實驗，驗證了本文設(shè)計的均衡控制器對數(shù)據(jù)的控制能力和可操作性是否優(yōu)于傳統(tǒng)均衡控制器。實驗證明，本文所設(shè)計的均衡控制器對PaaS平臺的移動互聯(lián)終端控制能力遠遠超過傳統(tǒng)控制器，并且在工作時消耗時間更短、使用成本更低，具有極高的發(fā)展前景，值得大力推廣使用[1]。

1 基于PaaS云平臺的移動互聯(lián)終端均衡控制器硬件設(shè)計

本文設(shè)計的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器硬件部分有：數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)變換器、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)控制器，所設(shè)計的控制器硬件功能是利用數(shù)據(jù)采集器采集到PaaS平臺需要控制的數(shù)據(jù)資源，利用數(shù)據(jù)集成處理器對采集到的資源進行集成處理，數(shù)據(jù)變換器將計算機系統(tǒng)不能識別的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化成可以識別的數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)存儲器將有效數(shù)據(jù)資源存儲，最后由數(shù)據(jù)控制器完成整個移動終端的均衡控制。基于PaaS云平臺設(shè)計的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器硬件部分的總體設(shè)計框架圖如圖1所示[2]：

圖1 硬件部分總體框架圖

設(shè)計的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器硬件部分。數(shù)據(jù)采集器的采集芯片選取的是法國Alphelys公司最新研發(fā)出來的高檔芯片NFC采集芯片。NFC采集芯片于2017年2月被上市推行，雖然工作性能和工作效果都有待考究，但其實早在2013年Alphelys公司就開始著手研究，并且不斷試驗和驗證，雖然沒有真正在市場上流通，其穩(wěn)定性和采集能力卻都有很高的保證。NFC采集芯片在工作時消耗功率極低，而且對工作環(huán)境要求不高，一般來說只要電源系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定提供22 V以上的電壓，50 A的電流，采集芯片就可以保證正常工作[3]。

數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部選用法國Inside Secure公司研發(fā)的DSP處理芯片，這種芯片性價比極高，在電壓較低的情況下也可以對數(shù)據(jù)進行處理，最高處理速度可以達到9820 MIPS，當(dāng)電源系統(tǒng)提供更高電壓時，處理效果更好。DSP處理芯片極高的處理能力完全滿足PaaS平臺移動互聯(lián)終端提出的數(shù)據(jù)處理要求，而且處理數(shù)據(jù)的精度能夠達到10位甚至10位以上。

數(shù)據(jù)變換器的內(nèi)部芯片為英國芯片創(chuàng)始公司Graphcore研制的OTP芯片。OTP芯片通過內(nèi)外雙電源接口供電，雙接口確保電源系統(tǒng)的電壓能夠穩(wěn)定輸入到數(shù)據(jù)變換器內(nèi)部，而且OTP芯片產(chǎn)生的工作噪音很小，一般在3～8 Hz之間，當(dāng)不提供電壓時，變換器會進入休眠模式，休眠模式下不會發(fā)出任何噪音。

均衡控制器對數(shù)據(jù)存儲器的工作性能要求極高，因此本文設(shè)計的控制器數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部采用英國imagination公司研發(fā)的超薄芯片TW3492。TW3492芯片極薄，工作效率很高，對于數(shù)據(jù)的存儲速率可以達到12 Mb/s，這是目前其他存儲芯片無法比擬的。芯片內(nèi)部的存儲模式為S9982模式，TW3492芯片具有超強的數(shù)字資源存儲能力，它將多通道緩沖串口無縫式串聯(lián)起來，而且內(nèi)部設(shè)置了存儲校驗碼，保證了存儲資源的安全[4]。

數(shù)據(jù)控制器是均衡控制器硬件系統(tǒng)的核心部分，控制器內(nèi)部采用英國ARM(安模)公司研發(fā)的ARM9芯片。ARM公司在對ARM9芯片進行研究設(shè)計時，對ARM7和ARM8的工作性能和工作特點進行了充分的研究，并且結(jié)合了二者的優(yōu)點，改善了前兩代的缺點。ARM9在短時間內(nèi)就能對PaaS云平臺移動互聯(lián)終端數(shù)據(jù)進行控制，控制時間維持在10 μs之內(nèi)，飛速模式保證了控制速度。ARM9內(nèi)部有128個控制接口，一旦接收到中心系統(tǒng)下發(fā)的指令后，128個控制接口會同時工作，大大提高了控制效率，縮短了控制時間[5]。

2 基于PaaS云平臺的移動互聯(lián)終端均衡控制器軟件設(shè)計

利用A/D轉(zhuǎn)化器中的PID控制算法實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器軟件設(shè)計，PID控制算法如下：

式中，AVL(S)代表PaaS平臺的運行周期，V0為輸入電壓，VI為輸出電壓，S為信號運行狀態(tài)，R1為輸入電壓產(chǎn)生的電阻，R2為輸出電壓產(chǎn)生的電阻，fh為振幅響應(yīng)頻率，Avh為均衡系統(tǒng)控制能力。PID控制算法利用NFC采集芯片采集PaaS平臺的數(shù)據(jù)資源，在得到數(shù)據(jù)資源后，在MCGS組態(tài)環(huán)境下對數(shù)據(jù)進行處理和轉(zhuǎn)換，由OTP芯片發(fā)出指令給控制器，控制器將128個控制點同時連接，然后完成對PaaS云平臺移動互聯(lián)網(wǎng)終端的控制過程，并將控制數(shù)據(jù)記錄在電腦計算機中。至此，基于PaaS云平臺的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器軟件部分全部設(shè)計完成[6]。

3 實驗測試

為了測試本文設(shè)計基于PaaS云平臺設(shè)計的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器能夠?qū)Ω玫貙υ破脚_字資源進行控制，設(shè)計了對比實驗。

3.1參數(shù)設(shè)定

參數(shù)設(shè)定如下：電源系統(tǒng)為均衡控制器提供220 V穩(wěn)定電壓，電流維持在50～100 A之間，工作周期為15小時，每次工作時間為30 min。

表1 參數(shù)設(shè)定

3.2結(jié)果分析

根據(jù)上述仿真設(shè)定的參量以及環(huán)境設(shè)定，進行實驗，結(jié)果如下圖2所示。

圖2 實驗對比結(jié)果

分析圖2結(jié)果得知，在相同時間內(nèi)傳統(tǒng)的控制器對PaaS平臺的數(shù)字資源控制能力明顯低于本文設(shè)計的均衡控制器，而且隨著時間的增加，本文設(shè)計的均衡控制能力越來越強，傳統(tǒng)控制器控制能力雖然也會增加，但是變化程度極小[7]。

4 結(jié)束語

通過探討分析可以了解到，本文基于PaaS云平臺提出了的移動互聯(lián)網(wǎng)終端均衡控制器，硬件部分由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)變換器、數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)控制器5部分組成，軟件部分利用PID算法實現(xiàn)的工作，所設(shè)計的均衡控制器對PaaS平臺的移動互聯(lián)終端控制能力遠遠超過傳統(tǒng)控制器，并且在工作時消耗時間更短、使用成本更低，具有極好的發(fā)展前景。

[1] 郭棟,王偉,曾國蓀.一種基于微服務(wù)架構(gòu)的新型云件PaaS平臺[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全,2015(11):15-20.

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[3] 陳龔,邵時.嵌入式會議系統(tǒng)終端控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用與軟件,2011, 28(1):267-269.

[4] 李蘭英,楊晨.基于S3C44B0X的智能家居終端控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報,2007,12(3):84-86.

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[6] 陶國彬.基于AT89C2051溫度采集控制器的設(shè)計研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程, 2009,9(4):1035-1038.

[7] 李敏,秦志光.P_FACSM:PaaS平臺下公平的訪問控制安全模型[J].計算機應(yīng)用研究, 2013,30(1):256-260.

(責(zé)任編輯：熊文濤)

TP3.11

A

2095-4824(2017)06-0115-03

2017-08-21

湖北工程學(xué)院科學(xué)研究計劃項目(201615)

王曙霞(1975- )，女，湖北荊門人，湖北工程學(xué)院計算機與信息科學(xué)學(xué)院副教授，碩士。

龍 海(1980- )，男，湖北孝感人，北京國際電氣工程有限公司工程師。