JAVA工業(yè)控制移動數(shù)據(jù)通信設(shè)計方案

　J2ME技術(shù)目前在手機(jī)行業(yè)取得了較大成功，已經(jīng)成為手機(jī)增值開發(fā)平臺的業(yè)界事實標(biāo)準(zhǔn)，它創(chuàng)造性解決了不同軟硬件平臺上統(tǒng)一應(yīng)用開發(fā)的問題把這個思路引入到工業(yè)控制無線數(shù)傳終端，具有廣闊的市場前景在工業(yè)控制系統(tǒng)中利用J2ME技術(shù)，不但可以降低系統(tǒng)的開發(fā)難度、實現(xiàn)嵌入式環(huán)境中基于服務(wù)級的互操作，而且可使系統(tǒng)具有很好的靈活性和可靠性使無線數(shù)傳終端實現(xiàn)了模塊化、構(gòu)件化設(shè)計，大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可擴(kuò)充性JAVA嵌入式軟件具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議，可解決應(yīng)用互聯(lián)帶來的各種問題，消除不同軟件、硬件系統(tǒng)之間的異構(gòu)問題，可支持各種通訊協(xié)議、各種通訊服務(wù)模式、傳輸各種數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)格式翻譯、流量控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮等；JAVA嵌入式軟件還可解決安全控制、并發(fā)控制、可靠性保證、效率保證等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的有效共享，并能提供基于不同平臺的豐富的開發(fā)接口、支持流行的開發(fā)工具 在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用J2ME技術(shù)的優(yōu)勢：提供了一種獨立于廠商的服務(wù)平臺，使得不同廠商的現(xiàn)場控制系統(tǒng)可以相互兼容將工業(yè)控制系統(tǒng)中每個設(shè)備提供的功能都可以映射成J2ME服務(wù)，使其不僅可以被現(xiàn)場總線使用，而且還可以被支持J2ME的任何設(shè)備（如PDA）來訪問；簡化網(wǎng)絡(luò)編程，提高系統(tǒng)的安全性；將Java技術(shù)應(yīng)用到無線數(shù)傳終端產(chǎn)品中主要具有以下幾個方面的好處：將Java技術(shù)應(yīng)用到無線數(shù)傳終端產(chǎn)品中主要具有以下幾個方面的好處：可以容易地連接到Internet，這樣系統(tǒng)變成了開放的，提高了設(shè)備的可訪問性；使工業(yè)控制系統(tǒng)中的設(shè)備可以與家用消費電器和自動化設(shè)備通信，增強(qiáng)設(shè)備的功能。
　　1、產(chǎn)品簡介
　　基于JAVA的工業(yè)控制無線數(shù)傳終端是根據(jù)工業(yè)控制領(lǐng)域行業(yè)用戶需求特點專門設(shè)計開發(fā)的具有良好的擴(kuò)展性和可移植性產(chǎn)品提供完整的PPP 協(xié)議及上層TCP/IP 協(xié)議，具有路由功能，提供100BaseT以太網(wǎng)接口、RS232、RS485等多種標(biāo)準(zhǔn)接口產(chǎn)品具有性能高、體積小、供耗低、組網(wǎng)靈活、配置簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點，支持實時數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控、營業(yè)網(wǎng)點接入等各種行業(yè)應(yīng)用可廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、數(shù)據(jù)采集、交通監(jiān)控、遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)點接入等多種領(lǐng)域，也可以內(nèi)置于控制面板，智能儀表等設(shè)備中，充分滿足行業(yè)用戶開展無線數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求無線數(shù)傳終端產(chǎn)品系列包括：
　　（1）無線數(shù)傳終端內(nèi)建TCP/IP 功能及標(biāo)準(zhǔn)的串行端口功能，集成工業(yè)級GPRS/CDMA1X 模塊，并提供完備的電源系統(tǒng)，使用方便簡潔GPRS 無線數(shù)傳終端CDMA1X 無線數(shù)傳終端。
　?。?）嵌入式開發(fā)板內(nèi)建TCP/IP功能及標(biāo)準(zhǔn)的串行端口功能，用戶可靈活選配GPRS/CDMA1X模塊，自定義產(chǎn)品尺寸該嵌入式開發(fā)板便于二次開發(fā)和快速整合到用戶原有系統(tǒng)，并通過軟硬件整體解決方案滿足行業(yè)用戶快速開發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要。
　　2、技術(shù)來源
　　中聯(lián)科技開發(fā)的無線數(shù)傳終端產(chǎn)品核心技術(shù)來源于國家“863”計劃《無線移動自組織互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及實驗系統(tǒng)研制》技術(shù)成果，產(chǎn)品具有兩方面的核心技術(shù)：
　?。?）具有完整的嵌入式TCP/IP協(xié)議和GPRS、CDMA公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信
　?。?）具有針對應(yīng)用的J2ME開放開發(fā)平臺目前，相關(guān)產(chǎn)品多集中在以PC機(jī)為架構(gòu)擴(kuò)展通信模塊，利用PC上的資源來完成相應(yīng)工作的公用市場，其中代表性產(chǎn)品就是GPRS、CDMA無線上網(wǎng)卡其特點是產(chǎn)品價格較高，同時應(yīng)用對行業(yè)沒有深入滲透，難以形成行業(yè)規(guī)模產(chǎn)業(yè)目前移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于一個新興的蓬勃發(fā)展階段，由于GPRS、CDMA公眾無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP 技術(shù)，因此相應(yīng)的行業(yè)工控終端首先要解決TCP/IP 相關(guān)技術(shù)的長期積累國內(nèi)目前的技術(shù)方案多采用傳統(tǒng)8051單片機(jī)增加簡單的PPP協(xié)議來實現(xiàn)，而我們開發(fā)的無線數(shù)傳終端產(chǎn)品是在已成熟的寬帶路由器和SNMP 網(wǎng)管設(shè)備等產(chǎn)品的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全新系列產(chǎn)品，硬件采用全新的ARM7 32位嵌入式RISC CPU，處理能力及系統(tǒng)資源提高10倍以上；軟件上采用完整的嵌入式OS及TCP/IP協(xié)議包，整體方案具有如下技術(shù)優(yōu)勢：
　?。?）完整TCP/IP協(xié)議，具有100BaseT網(wǎng)絡(luò)接口及完整的IP 路由功能
　?。?）針對應(yīng)用具有TCP 可靠連接方式，專為金融交易應(yīng)用而設(shè)計
　?。?）內(nèi)嵌WEB Server 配置方式，方便直觀
　　（4）支持TELNET、SNMP等網(wǎng)絡(luò)管理功能，適合行業(yè)應(yīng)用
　　（5）支持遠(yuǎn)程維護(hù)，具有遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級和重啟動的功能目前公司在嵌入式TCP/IP技術(shù)、產(chǎn)品及市場方面都取得了較大成功。
　　3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理
　　產(chǎn)品以32位嵌入式處理器為核心，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持協(xié)議轉(zhuǎn)換和透明數(shù)據(jù)傳輸，可提供各種應(yīng)用定制的嵌入式軟件的代碼空間，根據(jù)具體設(shè)備應(yīng)用，可在嵌入式專用處理器上開發(fā)新軟件，還可提供定制的中心主機(jī)軟件系統(tǒng)從硬件上主要分為電源、移動通信模塊、嵌入式RISC CPU、存儲系統(tǒng)和邏輯控制電路、接口驅(qū)動電路等五個部分，如圖所示接口驅(qū)動支持同步和異步通信，采用和集成第三方的移動通信模塊。
　　
　　圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
　　系統(tǒng)軟件包括實時操作系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧、數(shù)據(jù)加密、串行數(shù)據(jù)流到TCP/IP的協(xié)議轉(zhuǎn)換、接口驅(qū)動程序等
　　4、產(chǎn)品功能特點
　?。?）多媒體數(shù)據(jù)處理功能
　　無線數(shù)傳終端集現(xiàn)場圖像監(jiān)視，現(xiàn)場聲音監(jiān)聽和數(shù)據(jù)采集傳輸多媒體監(jiān)控功能于一體設(shè)備集成視頻頻編碼壓縮功能，支持M-JPEG或MPEG-4的編解碼技術(shù)進(jìn)行視頻編解碼，可以串口外接攝像頭，能夠隨時隨地拍攝照片，完成實時視頻信號的壓縮、語音信號和數(shù)據(jù)的編碼，并經(jīng)過設(shè)備打包傳送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心，為用戶提供高質(zhì)量的實時圖像，可以廣泛應(yīng)用于變電站、郵電、石油、水利等系統(tǒng)的無人值守機(jī)房及其它環(huán)境監(jiān)控。
　?。?）支持協(xié)議轉(zhuǎn)換與透明傳輸
　　透明傳輸模式是工業(yè)控制領(lǐng)域適用范圍最廣、通用性最強(qiáng)的一種工作模式在透明傳輸模式下，設(shè)備與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸采用TCP 連接方式，不解析從串口收到的任何數(shù)據(jù)，直接將數(shù)據(jù)作為TCP 或UDP 的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包發(fā)送，而對具體數(shù)據(jù)的解析分別由后端數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備和前端數(shù)據(jù)中心的相關(guān)服務(wù)器進(jìn)行處理同時，為了滿足SCADA 系統(tǒng)要求，設(shè)備也可配置命令串反向控制數(shù)據(jù)采集設(shè)備，按用戶所需改變數(shù)據(jù)采集設(shè)備的工作方式；定義數(shù)據(jù)成幀的方式，即設(shè)備直接將數(shù)據(jù)按要求的格式封裝成規(guī)定的幀，然后通過TCP/UDP傳送到上位機(jī)數(shù)字設(shè)備分為支持TCP/IP的設(shè)備和非TCP/IP設(shè)備兩大類TCP/IP設(shè)備包括采用Windows 系列操作系統(tǒng)的 PC、筆記本電腦和采用嵌入式操作系統(tǒng)的 PDA；而傳統(tǒng)的工業(yè)控制設(shè)備主要是非TCP/IP設(shè)備，如RS-232、RS-422、RS-485、CNC、PLC 串行設(shè)備或模擬傳感器設(shè)備。