并以此作為客戶端所注冊的ID號，同時將客戶端信息抽象成結(jié)構(gòu)體，作為鏈表節(jié)點插入服務(wù)器所維護的客戶端信息鏈表。
[0025]2、注冊之后，客戶端申請與服務(wù)器建立TCP鏈接，準(zhǔn)備交互數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交互之后，服務(wù)端關(guān)掉鏈接。當(dāng)服務(wù)端數(shù)據(jù)有所更新時，服務(wù)端會給所有在其上注冊的客戶端發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包表示更新。之后重復(fù)此步操作。
[0026]3、當(dāng)客戶端關(guān)閉應(yīng)用程序時，會向服務(wù)端進行注銷，即發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包表示注銷，服務(wù)端接收到此報后進行解析，從維護的客戶端信息鏈表中刪除此客戶端的節(jié)點。
[0027]根據(jù)實際情況的需求，將每個節(jié)點抽象稱一個鏈表節(jié)點。維護數(shù)據(jù)文件使用鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0028]服務(wù)器與客戶端傳遞數(shù)據(jù)時，采用單連接模型，即每次傳遞新建一個TCP連接，月艮務(wù)器把數(shù)據(jù)全部發(fā)過去，客戶端讀取，讀完之后關(guān)閉連接。服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時候要發(fā)送一個特殊的字符，這樣客戶端要遍歷這個字符串把數(shù)據(jù)的名字剔除來，然后再要求服務(wù)器傳此數(shù)據(jù)的文件內(nèi)容。下載完成后，客戶端斷開連接，服務(wù)器等待下一次的連接。
[0029]服務(wù)端數(shù)據(jù)的更新必然要對客戶端的數(shù)據(jù)進行更新，數(shù)據(jù)的更新必然要保證其可靠性，所以此處選擇TCP協(xié)議。當(dāng)客戶端跟服務(wù)器建立連接時，即表明服務(wù)端數(shù)據(jù)有所更新，服務(wù)器會從鏈表維護本地數(shù)據(jù)庫中查找出更新的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)逐一發(fā)送給客戶端，采用多線程方法，創(chuàng)建專門的線程來處理每一個阻塞進程的socket函數(shù)，比如一個線程只執(zhí)行函數(shù)accept等待并完成客戶端的連接申請，另一個線程則執(zhí)行函數(shù)recv等待客戶端的信息發(fā)送，雖然每個線程都處于阻塞狀態(tài)，但一旦某個socket描述符的狀態(tài)發(fā)送變化時，它所在的線程都能在第一時間被激活并完成響應(yīng)操作，這樣使整個線程組中實現(xiàn)了 socket的并發(fā)處理。
[0030]為了使用方便，本發(fā)明設(shè)計了 64個傳輸接口，每個接口均可接不同的傳感器，可以對溫度、壓力、流量等傳感器的環(huán)境模擬量輸出信號進行采集。為了節(jié)省硬件成本，多路傳輸接口共用一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，分時輪流進行數(shù)據(jù)采集。
[0031]實際使用過程中，只要在確定端口連接的傳感器類型、量程等參數(shù)后，通過上位機進行參數(shù)配置，即可進行數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)采集采用開環(huán)系統(tǒng)，在對多種類型的數(shù)據(jù)進行采集時，為了保證數(shù)據(jù)采集的通用性，采用整流器將各種傳感器輸出的模擬電信號均轉(zhuǎn)換為恒定的電流信號，然后通過采樣電阻進行電壓采樣，接下來通過接口選擇器進行輪詢，在某一時刻只允許某一個傳輸接口的模擬量被采樣保持，再經(jīng)過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后傳送到顯示器顯示采樣結(jié)果或通過串行接口發(fā)送采樣數(shù)據(jù)。
[0032]在硬件設(shè)計環(huán)節(jié)，每路傳輸接口的硬件結(jié)構(gòu)完全相同，在軟件設(shè)計時，可以根據(jù)所需采集的不同數(shù)據(jù)類型和數(shù)量，合理分配傳輸接口，配置相關(guān)參數(shù)，并編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和處理程序。
[0033]將各種類型及不同量程的傳感器通過相應(yīng)的整流器將輸出信號統(tǒng)一成恒定的電流信號，首先是考慮到采樣端口的通用性，這樣使傳感器經(jīng)整流器后的輸出信號可以和任意數(shù)據(jù)采集端口相連，其次，當(dāng)傳感器與服務(wù)器距離較遠(yuǎn)時，涉及到信號傳輸問題，如果傳感器的輸出是電壓信號，長距離的導(dǎo)線傳輸會引起原始信號的衰減，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯誤，尤其是在工業(yè)應(yīng)用場合，還容易受到外界干擾，因此整流器的采用可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和端口的通用性。
[0034]由于多路數(shù)據(jù)傳輸接口共用一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，采用分時輪流采集的方式進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，每次模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理時間約為10ms，因此，每一路數(shù)據(jù)傳輸接口的數(shù)據(jù)采集頻率最高可達100Hz，可滿足常用的溫度、壓力、流量等中低頻變化的物理量數(shù)據(jù)采集要求。
[0035]1.遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的設(shè)計
[0036]遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的功耗很小，但是為了進一步提高系統(tǒng)的可靠性，在進一步的實施例中為其增設(shè)了一臺UPS電源。所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與各傳輸接口交互并采集數(shù)據(jù)的同時，還負(fù)責(zé)完成本地人機界面交互以及與多個客戶端進行數(shù)據(jù)通信，各傳輸接口負(fù)責(zé)與相應(yīng)的傳感器通信；服務(wù)器與多個傳輸接口通過四條線采用一對多的方式進行連接，分別是數(shù)據(jù)信號線、同步信號線、中斷信號線和地線；當(dāng)需要交互數(shù)據(jù)時，首先將中斷信號線上的電平拉低并保持足夠長的時間后再將其拉回高電平，即發(fā)出一個外部中斷信號，所有傳輸接口接收到這個外部中斷信號后，轉(zhuǎn)入自己的外部中斷處理過程，然后處理模塊與各傳輸接口通過數(shù)據(jù)信號線和同步信號線進行數(shù)據(jù)交互；
[0037]所述數(shù)據(jù)交互過程包括:1、服務(wù)器先將欲訪問的傳輸接口的地址碼以一個字節(jié)發(fā)送出去，只有與該地址對應(yīng)的傳輸接口才會發(fā)回響應(yīng)，其他傳輸接口退出中斷處理過程；2、若接收到傳輸接口的響應(yīng)，則繼續(xù)將其他數(shù)據(jù)發(fā)往該傳輸接口 ；3、若所發(fā)數(shù)據(jù)要求傳輸接口返回數(shù)據(jù)，則在發(fā)送完數(shù)據(jù)之后馬上轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)；而傳輸接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器后結(jié)束本次數(shù)據(jù)交互過程。
[0038]采用這樣的連接方式就使得傳輸接口可以非常靈活地進行擴展，不論傳輸接口采用何種類型的MCU來實現(xiàn)，只要其符合相應(yīng)的接口時序和數(shù)據(jù)幀規(guī)范即可。
[0039]2.傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)接口類型
[0040]傳輸接口通過連接特定類型的接口電路實現(xiàn)特定的數(shù)據(jù)傳輸方式，接口電路可以是RS232、藍牙、GPRS等類型。根據(jù)接口電路類型的不同，傳輸接口有時只能對應(yīng)一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，如RS232傳輸接口 ；有時卻可以同時對應(yīng)多個傳感器網(wǎng)絡(luò)，如藍牙、CAN等傳輸接口。這些傳感器網(wǎng)絡(luò)的接口電路和相應(yīng)傳輸接口的接口電路必須同類型。傳感器網(wǎng)絡(luò)除了要和傳輸接口進行數(shù)據(jù)交互以外，同時還具有傳感器數(shù)據(jù)采集功能、人機交互接口和與其他MCU進行交互的接口。
[0041]對于傳輸接口來說，由于接收服務(wù)器發(fā)來的指令并做出響應(yīng)具有最高的優(yōu)先級，一定要保證這一功能的實時性要求，故而將這一功能的實現(xiàn)放在了單片機的外部中斷服務(wù)程序中去完成，這個中斷的觸發(fā)是由處理模塊的特定引腳完成。而獲取最新傳感器網(wǎng)絡(luò)信息并與之交互數(shù)據(jù)這一功能具有周期性的特點，故將其放在了單片機的2Hz定時中斷服務(wù)程序中。主程序比較簡單，在完成硬件的初始化工作之后，只需將外部中斷和相應(yīng)的定時器中斷打開即可。接口電路采用了無線串口傳輸方式。
[0042]本發(fā)明在硬件設(shè)計上，主控芯片采用基于增強型精簡指令集結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。片內(nèi)集成了 16KB的Flash程序存儲器、IK字節(jié)的SRAM、512字節(jié)的EEPROM ；32個通用工作寄存器；2個8位的定時器；UART通用串行接口 ；SPI同步串行接口以及片內(nèi)模擬比較器；且片內(nèi)具有可編程看門狗定時器，具有很好的抗干擾能力。
[0043]模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用10位的逐次逼近型ADC，用于進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。ADC包括一個采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定。ADC的參考電壓源VREF反映了 ADC的轉(zhuǎn)換范圍。片內(nèi)的2.56V參考電壓通過內(nèi)部放大器產(chǎn)生。由于VREF的阻抗很高，因此只能連接容性負(fù)載，基準(zhǔn)電壓可以通過在外接引腳上增加一個電容進行解耦，以更好地提高參考電壓的抗噪性。
[0044]系統(tǒng)采用片內(nèi)2.56V基準(zhǔn)電壓作為VREF，各個接口均采用100 Ω的精密電阻作為采樣電阻，采樣分辨率為2.5mv。實際測量過程中，例如針對量程為O?100°C溫度傳感器進行采樣時，輸出電流4?20mA，對應(yīng)的采樣電壓為400?2000mv。
[0045]為了節(jié)省硬件管腳資源，接口選擇器由一片3輸入8輸出譯碼器芯片和8個模擬開關(guān)芯片組成。每個模擬開關(guān)芯片為8路模擬開關(guān)，可選通8路傳輸接口。8片模擬開關(guān)采用并聯(lián)方式，通過單片機編程，將模擬開關(guān)的選通信號和譯碼器產(chǎn)生的片選信號相結(jié)合，便可對多路傳輸接口進行選擇。
[0046]在人機交互環(huán)節(jié)，用戶將選用的傳感器類型、量程以及該傳感器占用的傳輸接口等信息通過上位機傳遞給數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，服務(wù)器則根據(jù)相應(yīng)信息進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理后將結(jié)果發(fā)送給上位機或直接進行顯示。除