微波傳輸設(shè)備的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐 興，徐 聰

（武漢郵電科學(xué)研究院，武漢,430070）

0 引言

微波傳輸設(shè)備多用于地形復(fù)雜的情景下，使用中派人維護(hù)設(shè)備非常不現(xiàn)實(shí)。為了能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢(xún)/設(shè)置設(shè)備參數(shù)，實(shí)時(shí)上報(bào)甚至解決設(shè)備故障，在設(shè)備中加入監(jiān)控系統(tǒng)就顯得十分必要。監(jiān)控系統(tǒng)提供了友好的操作界面，可把微波通信設(shè)備接入以太網(wǎng)中，通過(guò)SNMP實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備集中管理。

1 系統(tǒng)總述

微波傳輸設(shè)備包括IDU(室內(nèi)單元)和ODU(室外單元)兩部分，兩套微波傳輸設(shè)備組成一跳，每跳設(shè)備間通過(guò)微波鏈路通信。IDU有業(yè)務(wù)接口和網(wǎng)管接口，業(yè)務(wù)接口可接入E1、SDH等數(shù)據(jù)，網(wǎng)管接口則與監(jiān)控系統(tǒng)相連。監(jiān)控系統(tǒng)位于IDU內(nèi)，主要負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控以及業(yè)務(wù)參數(shù)的查詢(xún)和設(shè)置。

監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件以ARM為核心，利用ARM的多種接口交互數(shù)據(jù)。Linux為開(kāi)源操作系統(tǒng)，支持TCP/IP協(xié)議和多任務(wù)，裁剪后的Linux體積極小且實(shí)時(shí)響應(yīng)快，故本設(shè)計(jì)中以L(fǎng)inux系統(tǒng)為監(jiān)控軟件的運(yùn)行平臺(tái)。

2 硬件電路實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)硬件如圖1所示。ARM選用ATMEL公司的AT91SAM9260，該CPU具有豐富的片上資源和接口。存儲(chǔ)器包括1片NorFlash和2片SDRAM。NorFlash采用S29GL128S90TFI010,單片容量128Mbit，位寬為16bit。SDRAM為MT48LC16M16，單片容量128Mbit，位寬為16bit。兩片SDRAM地址線(xiàn)共用，數(shù)據(jù)位擴(kuò)展到32bit,總?cè)萘繛?56bit。

CPU通過(guò)MII(介質(zhì)無(wú)關(guān)接口)外接以太網(wǎng)控制器88E6065B實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)，88E6065B支持4個(gè)RJ45接口。溫度傳感器LM75B用于獲取設(shè)備當(dāng)前溫度。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ISL1208可提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。溫度傳感器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘都通過(guò)I2C接口接入CPU，I2C工作于線(xiàn)與狀態(tài)，故需要上拉。

CPU與各單盤(pán)通過(guò)SPI總線(xiàn)交互數(shù)據(jù)。由于單盤(pán)數(shù)量較多，在本設(shè)計(jì)中所有單盤(pán)共用SPI接口的CLK、MISO、MOSI信號(hào)線(xiàn)，各單盤(pán)上的CS腳分別與多個(gè)I/O腳相連。如圖1所示，若CPU要對(duì)單盤(pán)_N進(jìn)行SPI讀/寫(xiě)操作，只要把CS_N腳拉低即可。另外，CPU跟ODU之間通過(guò)USART通信。

圖1 硬件總框圖

3 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件總體設(shè)計(jì)

圖2 軟件設(shè)計(jì)總框圖

從圖2知，監(jiān)控軟件包括主控模塊、Webserver模塊和SNMP模塊。主控模塊通過(guò)操作總線(xiàn)控制和管理本端和對(duì)端單板，收集告警和性能等事件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)采集和設(shè)備控制,并向上層提供查詢(xún)接口。Webserver模塊用于實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理，用戶(hù)在交換網(wǎng)中任意節(jié)點(diǎn)都可以web的形式對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行查詢(xún)、設(shè)置等操作。SNMP模塊可以把設(shè)備聯(lián)入網(wǎng)管中心。由于Webserver跟SNMP都在網(wǎng)上有開(kāi)源代碼，故本文不作研究，下文將重點(diǎn)介紹主控模塊。

3.2 主控模塊

如圖3所示，主控模塊可分為應(yīng)用層、邏輯層和設(shè)備層。應(yīng)用層主要處理主控模塊與外部模塊的接口數(shù)據(jù)。邏輯層負(fù)責(zé)具體功能實(shí)現(xiàn),同時(shí)向應(yīng)用層提供查詢(xún)?cè)O(shè)置接口。設(shè)備層通過(guò)ARM的SPI、USART等接口讀寫(xiě)各業(yè)務(wù)模塊中芯片的寄存器以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置/查詢(xún)。

圖3 主控模塊分層圖

告警管理模塊根據(jù)告警策略完成對(duì)單盤(pán)告警狀態(tài)查詢(xún)、主動(dòng)上報(bào)告警、告警消除等任務(wù)。告警管理的流程為：

(1)、檢測(cè)告警條件。

(2)、如符合告警條件則設(shè)置告警狀態(tài)標(biāo)志AlmFlag=1，把告警信息上報(bào)至SNMP模塊。在得到上層模塊回應(yīng)后本次告警上報(bào)結(jié)束，否則再上報(bào)。

(3)、告警條件不符則檢測(cè)AlmFlag，若為0，程序跳轉(zhuǎn)到步驟(1)。若為1，應(yīng)解除告警并上報(bào)SNMP模塊。在收到上層模塊回應(yīng)后本次上報(bào)結(jié)束，否則再上報(bào)。

(4)、把步驟(2)、(3)中的事件日志寫(xiě)到FLASH中，供以后查詢(xún)。

本端系統(tǒng)管理模塊的功能為：上電時(shí)完成所有業(yè)務(wù)盤(pán)初始化并注冊(cè)業(yè)務(wù)盤(pán)信息，通過(guò)讀取FLASH保存的配配置參數(shù)完成業(yè)務(wù)盤(pán)的配置。設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后再根據(jù)用戶(hù)在WebServer中進(jìn)行的操作完成配置操作。

對(duì)端系統(tǒng)管理模塊完成本端所有業(yè)務(wù)盤(pán)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)盤(pán)的監(jiān)控信息采集并將對(duì)端要查詢(xún)的數(shù)據(jù)組幀發(fā)往對(duì)端，同時(shí)解析對(duì)端發(fā)過(guò)來(lái)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組幀一起通過(guò)微波鏈路進(jìn)行傳輸。

4 系統(tǒng)功能測(cè)試

把電腦IP跟監(jiān)控系統(tǒng)IP設(shè)置在同一網(wǎng)段，在瀏覽器輸入預(yù)設(shè)IP，按回車(chē)后可出現(xiàn)如圖9所示的WEB頁(yè)面。頁(yè)面左側(cè)為功能選項(xiàng)，可選擇IDU和ODU運(yùn)行狀態(tài)查看、查詢(xún)/配置業(yè)務(wù)參數(shù)以及日志查看等功能。測(cè)試過(guò)程中，人為制造一些故障，如斷開(kāi)ODU、拔出某單盤(pán)等，監(jiān)控系統(tǒng)都可檢測(cè)到，并在WEB界面上顯示出來(lái)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)，可用于微波傳輸設(shè)備的告警收集和上報(bào)、查詢(xún)?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、查詢(xún)/設(shè)置相關(guān)參數(shù)。本系統(tǒng)提高通信設(shè)備的可靠性，降低了維護(hù)成本。硬件設(shè)計(jì)以性能夠用為準(zhǔn)進(jìn)行器件選型，能很好地控制成本和功耗。采用“自頂向下”的方法，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)度和功能完善都極有幫助。

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