基于WinCE嵌入式系統控制臺的設計與實現

[摘要]：本文介紹了基于Wince嵌入式系統控制臺的設計與實現。控制臺通過Arcnet網絡與機器控制單元進行通信，實現狀態顯示和參數設置。詳細介紹了軟件部分的界面設計、網絡通信和Wince系統定制。

[關鍵詞]：Wince Evc Arcnet網絡 控制臺

Design and Realization of Controller Based on Wince System
WANG Guo-lin，YU Hui. Department of Science Research , Hefei University of Technology , Hefei 230009 , China. The 41st Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Bengbu 233006,China.

[Abstrace]:This paper introduced the Design and Realization of console Based on Wince System. Console communicate with machine control unit by Arcnet network ,then show the status of machine and parameter setting. The paper also intorduced interface design、network communication and Wince systen builder in detail .

[Key words]:Wince Evc Arcnet network Console

操作員控制臺（以下簡稱OPC）是煙草包裝機設備中的人機界面，整個系統基于Wince嵌入式操作系統，采用了ARCNET網絡接口，實現了與包裝機設備控制單元的高速通信，很好地滿足了系統的實時性、快速性和可靠性要求。

1、系統簡介

1.1、系統工作原理

OPC通過ARCNET網絡接收來自包裝機組控制單元傳送來的數據，完成概
圖顯示、故障信息報警等相應功能；接受維護人員的參數修改和設定，并將數據發送到包裝機組控制單元。

整個系統有以下幾個部分組成：控制單元、網絡接口、人機界面。

由于該系統數據處理量較大，所以整個系統應該具有很高的運行速度及集成度，綜合以上考慮采用了速度較快的工業控制板；網絡接口采用了自主設計的PC104接口的ARCNET網卡；為了方便用戶地使用,人機接口采用了大屏幕液晶觸控屏。系統工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理框圖
1.2、ARCNET網絡

ARCNET（Attached Resource Computer Network）協議是Datapoint公司于70年代末推出的，其性能特點特別適合于控制需要而得以在工業自動化領域成功應用。實踐證明，ARCNET具有可靠性高、通信速率高、可確定的性能以及遠距離通信能力等特點，是一種理想的現場總線技術。

首先，現場總線必須能夠在預先確定的時間內完成消息傳輸。ARCNET所采用的令牌傳遞協議確保能在時間上滿足這個要求。其次現場總線中的消息通常是短消息，ARCNET支持長度可變的數據幀（0-507字節），額外開銷小，再加上其較高的數據速率（通常為2.5Mbps），使得ARCNET對對短消息具有良好的快速響應性能。其主要特點如下：①時間的可確定性；②邏輯環；③自動應答；④廣播消息；⑤自動重構。

2、系統軟件設計

Microsoft Windows CE是一個32位的、緊湊的、高效和可擴展的操作系統，適用于各種嵌入式系統和產品。它擁有多線程、多任務、確定性的實時、完全搶占式優先級的操作系統環境，專門面向只有有限資源的硬件系統。同時，它的模塊化設計方式使得系統開發人員和應用開發人員能夠為多種多樣的產品來定制它，可以選擇、組合和配置Windows CE的模塊和組件來創建用戶版的操作系統，例如客戶電子設備、專用工業控制器以及嵌入式通信設備等等。采用EVC來設計控制軟件，最終完成的代碼存儲于CF卡中，可靠性高。

2.1、Wince操作系統的定制

一個良好的運行環境決定著程序運行的穩定性，一個穩定的系統也是需要精心定制和裁剪的，微軟公司提供了一整套嵌入式系統解決方案，由于它的模塊化設計和多種接口的支持，可以定制滿足需求的最小軟件模塊和組件的嵌入式系統平臺，利用較小的內存空間來完成目標系統的功能，可以利用其工具Platform Builder（簡稱PB）來實現。PB是開發基于Windows CE嵌入式操作系統的專用開發工具。本文利用Windows CE．net的Platform Builder 4．2并根據目標平臺的硬件配置對WinCE操作系統進行定制，刪除在所開發的系統中不需要的功能塊，精簡組件，添加了觸摸屏驅動程序，生成新建WinCE平臺的映象文件，使系統占用最少的內存，然后將映象文件NK．Bin移植到目標設備的硬件平臺即可。同時，使用Platform Builder導出在該平臺上開發應用程序所需要的SDK。

定制系統時需要加入觸摸屏的驅動，系統采用USB接口。過程如下：

（1）在c盤建立一個CEDB文件夾并把需要的所有文件放入該文件夾；
（2）運行PB開發環境，在project.bib文件中添加：
TouchKit.exe c:\CEDB\TouchKit.exe NK S
DrawTest.exe c:\CEDB\drawtest.exe NK S
Calbration.exe c:\CEDB\calbration.exe NK S
UpdateEEPROM.exe c:\CEDB\UpdateEEPROM.exe NK S
USBTouch.dll c:\CEDB\UsbTouch.dll NK SH
（3）編輯project.reg文件，在文件中添加：
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\TouchKit]
"RBSIZE"=dword:800
"RBTIME"=dword:989680
"FLAGS"=dword:1
"BeepFrequence"=dword:1F4
"BeepTime"=dword:64
"ZFilterThreshold"=dword:800
"ZFilterBound"=dword:00100001
"SoundType"=dword:0

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\14371_1\0_0_0\255_255_255\USB_TOUCH_Driver]
"DLL"="USBTouch.dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\14371_2\0_0_0\255_255_255\USB_TOUCH_Driver]
"DLL"="USBTouch.dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\4660_1\0_0_0\255_255_255\USB_TOUCH_Driver]
"DLL"="USBTouch.dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\3823_1\0_0_0\255_255_255\USB_TOUCH_Driver]
"DLL"="USBTouch.dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers\USB\LoadClients\3823_2\0_0_0\255_255_255\USB_TOUCH_Driver]
"DLL"="USBTouch.dll"
（4）編譯并生成系統文件。

2.2 應用程序設計

此界面的應用程序是在個人計算機上進行的。其開發平臺是eVC4．0集成開發環境，在應用程序開發之前， 首先利用Platform Builder4．2創建該平臺上的SDK并導人到eVC4．0中，然后從eVC4．0的環境列表中選擇所定制的平臺，接下來就可以進行應用程序的開發、調試及運行了。

人機界面的功能模塊主要包括機器概圖顯示、參數設置界面、配置界面、數據統計界面。本系統是采用一個基于主對話框的應用程序，各個不同的功能采用子對話框來表現。主對話框主要完成初始化網卡、啟動接收數據線程和調用其它子對話框。工作時，控制臺 （簡稱上位機）主要接收包裝機組發送來的系統信息并顯示，例如各機器的工作狀態、檢測點故障等。同時，接收用戶對參數的修改并向控制單元發送控制指令信息，這一功能通過用戶觸摸上位機的觸摸屏來完成。上位機和控制單元之間通過ARCNET網絡來進行通訊。系統流程圖如圖2所示。

圖2 系統流程圖

2.3 ARCNET網絡軟件設計

由于ARCNET通信協議是由COM20020的內部集成電路完成的，因此通信軟件的開發主要體現在應用軟件上，主要包括2部分：芯片的初始化和數據包的傳輸。

① 初始化順序。首先決定總線的工作方式，必須在COM20020內存空間中的奇位置任意作一些讀寫操作（當COM20020上電時，內部寄存器可以被讀寫）。在NODE ID寄存器中寫入一個非零值將會激活COM20020的核心部件，但是NODE ID寄存器是否能被操作是由Setup寄存器決定的，所有Setup寄存器應首先被寫。在Node ID寄存器中寫入一個非零值后（節點地址必須是獨一無二的網絡才能正常工作），COM20020的核心部件將會被激活，然后設置Configuration寄存器的TX Enable位為1。

② 數據包的傳輸。由于COM20020數據包結構中的有效數據放在數據包的最后位置，使用起來很不方便，本系統中首先按照用戶數據包格式打包數據，然后調用函數把用戶數據包轉換為COM20020數據包格式，放入發送緩沖區內。接受數據包時，通過接收中斷從緩沖區讀取數據，并做一個相反的處理過程，把COM20020數據包轉換為用戶格式數據包。數據包格式轉換如圖3所示。

3.結語

基于Wince嵌入式系統的操作員控制臺的設計開發已成功的應用，并很好地完成了整個包裝機系統的狀態顯示和控制。經實驗，滿足用戶和設計要求。

作者簡介：汪國林，男，1974年6月出生，重慶市人，漢族，工學碩士，講師。合肥工業大學科研處，安徽省合肥市屯溪路193號，郵編：230009。聯系電話：0551-2901124，13705601503，EMAIL：hfutwgl@163.com.主要從事：檢測技術與自動化裝置技術研究。

參考文獻：
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