基于PC/104海洋监测系统的ISP设计

　　PC/104是一种工业计算机总线标准,是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线,是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。PC/104以其优良的品质、极高的可靠性和便捷的模块化结构,广泛应用于工业控制、航空航天、军事、医疗、消防设备、智能仪器仪表、导航、通讯、数控、自动化生产设备的数据采集、便携式计算机等领域。

　　在部分海洋监测系统中,如志愿船自动测报系统、海洋自动化观测系统等,采用了嵌入式PC/104工业计算机作为核心数据采集处理系统。从应用的情况来看其性能稳定可靠,其模块化的结构使维修维护也比较方便。但也存在一些问题,如部分配置较低的PC/104系统中大都采用DOS操作系统,而且一般情况下只挂接一个软驱。所以升级调试的时候只能是先在电脑中将程序写进软盘,然后再通过PC/104软驱读入,非常浪费时间。再者,对于已经安装使用的系统,通常不再挂接软驱、键盘、显示器等。如果系统软件升级,就需要打开机箱,逐一挂接以后才可再进行工作。而海洋监测系统一般都架设在岸边、海洋平台、浮标或船上,携带显示器等辅助设备很不方便。更重要的是,这些仪器工作的环境一般都处于高盐高湿地带,仪器主机都作了良好的密封防盐雾处理,而一旦打开机箱,将会使仪器板卡直接暴露于恶劣的环境中,极有可能给仪器未来的工作埋下隐患。

　　为了解决上述问题,我们最终决定在系统中采用ISP(In-System Programming)技术。ISP是指用户可把已编译好的用户代码直接写入目标电路板上的器件,而不需要从电路板上取下器件,已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。ISP技术是未来仪器仪表的发展方向。

　　1　ISP的实现

　　1·1　设计思想

　　基于PC/104在系统编程的思路与嵌入式系统在系统编程的思路类似:

　　首先,建立主机(调试电脑)与从机(PC/104系统)的通讯连接,一般是通过RS-232串行接口。

　　然后,编写主机软件,主机软件的任务就是能够将我们要更新的程序软件,按照串行通讯协议传送给从机。

　　最后,从机将接收到的数据生成文件,并最终执行该文件完成更新。

　　1·2　主机软件编写

　　主机采用W indows操作系统,软件采用可视化编程环境delphi2006进行编写。软件中对串行数据采用中断接收,非中断发送,数据采用异或校验,软件界面如图1所示。

　　首先以二进制的方式打开要更新的软件,获得文件长度,并初始化进度条。然后开始传送数据给从机,直到文件传送完毕。在每一个数据包发送完毕后,主机程序检测从机发回的应答信号,应答信号分为接收正常和接收异常两种;如果主机检测到从机接收正常的应答信号,则继续发送下一个数据包;如果主机检测到从机接收异常的应答信号,或者在设定的时间内未接收到任何应答信号,则主机会重试几次发送本数据包,若最终仍未接受到来自从机的正常应答,则主机会请求用户干预,是继续重试,还是结束发送。基本流程如图2所示。在文件传送完毕后,主机将向从机发送数据发送结束命令。