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案例頻道 摘 要：提出高山旅游纜車安全性能問題，對高山旅游纜車運行狀態進行監測與診斷, 及時發現故障及隱患并采取相應措施,基于Bluetooth無線技術以ARM微處理器使用嵌入式操作系統為核心，本系統的實現有兩個關鍵部分: 一是核心處理器的選擇; 二是藍牙模塊的選擇。通過程序的寫入設計了纜車監測系統。通過實地驗證證本系統性能可靠，工作穩定。
關鍵詞：纜車；Bluetooth；ARM；系統設計
高山旅游纜車安全性能是每個旅游者關心的問題，因此, 對高山旅游纜車運行狀態進行監測與診斷, 及時發現故障及隱患并采取相應措施, 是提高高山旅游纜車可靠性和安全性的重要手段。
電牽引高山旅游纜車多以PLC 為核心組建電氣控制系統,因此對高山旅游纜車的監控主要是針對PLC 數據的采集以及對PLC 本身的監控。需要采集的數據有:需要采集的數據有: 供電電壓、變頻器直流母線電壓、變頻器輸出電壓、變頻器輸出電流、變頻器輸出轉矩、變頻器輸出頻率、變頻器溫度、以及PLC 的狀態。
一 下面介紹藍牙技術主要特點[1]
(1)可靠
藍牙采用了自適應跳頻(Adaptive Frequency Hopping)方式擴展頻譜(Spread Spectrum),同時采用前向糾錯(FEC)編碼技術, 減少遠距離傳輸時的隨機噪聲影響, 并應用二進制調頻( FM) 技術抑制干擾和防止衰落。
(2)低功耗
藍牙設備由于定位于短距離通信, 射頻功率很低。在射頻等級為2 時, 工作狀態功耗一般為2.5mW( 4dBm) 。
二 系統總體設計
系統由采集單元和集中單元兩部分組成, 如圖1 所示。
圖1
圖1
采集單元位于旅游纜車上, 直接與安裝于旅游纜車上的工控機RS232-c口連接, 將采集到的數據通過藍牙通道發送到集中單元; 集中單元再由RS22 接口通過電纜將信號轉發到地面監控站。集中單元也可將數據保存在本地, 并通過人機接口在本地查詢、顯示。RS422在19Kps下能為能傳輸1200M。防止出現采集單元到集中單元間距離過遠或障礙物阻擋藍牙鏈路的情況, 故將多個中單元放置在不同地點, 以保證采集單元始終有可連接的集中單元。
三 系統硬件設計[2][3]
本系統的實現有兩個關鍵部分: 一是核心處理器的選擇; 二是藍牙模塊的選擇。
核心處理器需要提供足夠的處理能力、兩個串口控制器和LCD 控制器。選擇了ARM7的S3C44B0X處理器，S3C44B0X主要性能特點：
1）采用高性能CMOS技術，采用0.25微米工藝制造。
2)Thumb代碼壓縮器。
3）一個片上的CE斷點調試器,一個32位的硬件乘法器。
4）8KBCache和內部SRAM、LCD控制器，IIS總路線接口同步SIO接口和PLL倍頻器。
藍牙模塊需要支持串口應用模型, 同時提供支持二次開發的接口。經過大量選型和比較, 最終采用了BRF6150藍牙模塊。BRF6150 是藍牙適配器之一,可選擇具體的型號支持串口、撥號網絡、耳機、免提、局域網\接入等應用模型并滿足不同的射頻等級要求。選用ADM489實現與S3C44B0X接口。如圖2
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四 系統軟件設計
DSP的軟件環境采用的是TI公司提供的CCS，此軟件支持匯編語言和C語言[4]。軟件設計上, 系統以采集單元作為主機, 集中單元作為客戶機, 采用GSM07.10 復用協議構建點對多點微微網, 由采集單元完成微微網的建立、維護與釋放等工作。采用通道備份、應答確認和可用目標信息實時更新的機制保證數據傳輸的可靠性。同時, 將數據存儲在本地的集中單元內，可通過PC機進行信息的查詢。使用嵌入式操作系統時, 應用軟件只與上層代碼有關, 與處理器無關, 在進行軟件移植時僅需對與硬件相關的底層函數進行修改。因此這樣的應用軟件具有良好的可移植性和穩定的可靠性。
DSP的軟件環境采用的是TI公司提供的CCS，此軟件支持匯編語言和C語言[4]。軟件設計上, 系統以采集單元作為主機, 集中單元作為客戶機, 采用GSM07.10 復用協議構建點對多點微微網, 由采集單元完成微微網的建立、維護與釋放等工作。采用通道備份、應答確認和可用目標信息實時更新的機制保證數據傳輸的可靠性。同時, 將數據存儲在本地的集中單元內，可通過PC機進行信息的查詢。使用嵌入式操作系統時, 應用軟件只與上層代碼有關, 與處理器無關, 在進行軟件移植時僅需對與硬件相關的底層函數進行修改。因此這樣的應用軟件具有良好的可移植性和穩定的可靠性。
采集單元軟件流程：
集中單元軟件流程：
五 S3C44B0X參數設置
可編程的波特率，紅外收/發模式，1個停止位，8位數據寬度和奇偶位校驗。波特率發生器以系統主頻時鐘源。發送器和接收器包含16字節的FIFO和移位寄存器，被發送的數據被寫入FIFO再COPY到移位寄存器，被移位移出。
相關的軟件代碼為
void main (){Int i- uart () ; ∥初始化uart 接口, 驅動藍牙模塊Int i- device ( ) ; ∥初始化檢測器, 周期性獲取設備參數task- A P- Receive () ; ∥接收來自藍牙接入點的數據并更新指令task- device () ; ∥獲取檢測器的設備參數task- A P- Send ( ) ; ∥發送采集的數據給藍牙接入點}
本系統通過在安徽的一個山區的旅游纜車上實驗，驗證藍牙無線技術安全可靠、組網靈活的特點。說明了本系統適合絕對高度為1500M的山地纜車。
參考文獻：
[1]謝曉. 基于藍牙無線局域網的文件傳輸系統的研究與設計[D ]. [碩士論文]. 北京: 北京郵電大學
[2]俞建新,王健,宋健健. 嵌入式系統基礎教程[M ].北京:機械工程出版社, 2008
[3]葛紉秋，韓字龍．嵌入式系統設計[M]．北京：高等教育出版社，2008．
[4]黃智偉，藍牙硬件電路[M]，北京：北京航空航天大學出版社，2005
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號