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基于EPA協議的IEEE802.11b無線測控系統

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作者：重慶郵電學院 王平、李津、鐘剛、楊云
EPA（EthernetforPlantAutomation）標準是一種基于以太網、無線局域網和藍牙等信息網絡通信技術，適用于工業自動化控制系統裝置與儀器儀表間、工業自動化儀器儀表相互間數據通信的工業控制網絡通信標準 。
802.11b是一種靈活的數據傳輸系統，使用無線射頻（RF）技術越空收發數據，減少使用線纜的連接，因此802.11b無線網絡系統既可達到建設計算機網絡系統的目的，又可讓設備自由安排和隨意移動 。802.11b協議的這些特點使它在工業控制領域有較好的應用前景，不僅能實現工業遙控、遙調、遙測功能，而且還能實現對工控現場遠程圖像實時監控，可集中治理各工業控制設備的工作狀態，滿足工業控制自動化發展的要求，本文主要討論了EPA協議在IEEE802.11b無線現場設備中的實現和測控 。
【基于EPA協議的IEEE802.11b無線測控系統】 1; 802.11b無線測控系統的設計
如圖1所示，802.11b無線測控系統包括EPA協議通信模塊、EPA上位機監控模塊、無線網關模塊、液晶觸摸顯示模塊 。在本系統中由溫度變送器通過串口實時采集熱電偶的溫度變化數據，用EPA協議棧進行數據的封裝后，經過802.11b無線網絡把EPA報文發送到EPA無線手持設備中進行顯示，并通過無線網關傳輸到EPA有線網絡中的EPA上位機和其他EPA設備，對EPA報文數據進行處理 。
系統中除手持設備采用電池供電外還采用了以太網供電模塊，通過以太網傳輸直流電源，簡化了系統設計，提高了系統的可靠性，最后，設計好的設備（基于MPC852T的802.11b無線網關、基于S3C2410的802.11b無線手持設備和基于S3C2410的802.11b無線溫度傳感器）就構成了一個完整、可應用的無線測控系統 。
2; 802.1b無線測控系統的軟件實現
2.1IEEE802.11b的無線網關軟件設計
802.11b的通信協議在嵌入式平臺實現，需要比較高的系統性能 。因此，本文選用基于摩托羅拉MPC852T處理器的硬件平臺（其中包括以太網供電模塊和802.11b通信接口等）開發IEEE802.11b無線網關 。
要實現無線網關的功能，將系統軟件結構從上到下可以分為如下一些模塊：系統配置模塊，系統監測模塊，底層驅動、數據收發模塊，數據轉發模塊、命令行模塊（Commandline），IEEE802.1x認證、授權模塊（AuthenticationAuthorization）和WEB治理模塊 。
無線網關軟件功能模塊流程如圖2所示 。
無線網關在此系統中起到的作用是在以太網和802.11b無線局域網之間進行數據幀格式的轉換，并要求其能轉發不同網段之間的數據，這就要求在無線網關的軟件模塊中移植Bridge模塊，在嵌入式Linux系統中編譯，移植完Bridge模塊后對其進行設置：
brctladdbrbr0
brctladdifbr0eth1
brctladdifbr0wlan0
把無線和有線網絡接到一起，再使用工具軟件ifconfig對其中有線網卡和無線網卡進行相應的網絡配置，無線網關就可以正常運行了 。
2.2IEEE802.1無線手持設備軟件設計
無線手持設備在開發過程中，要求具有小巧、靈活的特點，在開發過程中采用了體積相對較小而功能強大的S3C2410作為開發平臺，以這個平臺為基礎開發802.11b溫度傳感器和802.11b無線手持設備等現場設備 。
首先，在S3C2410平臺上移植同樣小巧、靈活的USB無線網卡 。這款無線網卡的芯片是Prism系列芯片 。無線網卡是移動終端的主要設備，其軟件部分分為接口驅動模塊（Prism_usb.o）、無線網卡驅動（P802.o）和無線網卡配置治理軟件3部分，第1步：下載無線網卡的源代碼Linux-wlan-ng，這是針對PC機的源代碼，要使它能在ARM上運行就進行交叉編譯，第2步：交叉編譯USB無線網卡驅動時必須先相應地配置網絡類型、內核路徑和交叉編譯工具，這是一款針對2.4.x的內核源代碼，在編譯的過程中會出現錯誤，原因是生成的mkmetadef和mkmetastrUCt是ARMarch的，在i386上不能執行，必須修改自動生成的Makefile，或者做一套適用于i386的Makefile 。在交叉編譯通過后生成USB接口驅動Prism_usb.o和無線網卡驅動P802.o這兩個模塊 。第3步，在ARMLinux系統的內核中加載這兩個模塊 。加載時有兩種方式，動態加載和靜態編譯到內核里，筆者采用了動態加載的方式，并采用NFSMount的方式來調試要加載的模塊，第4步：把無線網卡的配置文件rc.wlan和工具軟件wlanctl-ng、wland、nwepgen、wlancfg等拷貝到相應的目錄下，并用他們對802.11b無線網絡進行系統認證、密鑰認證、WEP加密和SSID設定等 。

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