路极大地增强了网络系统的可靠性)，通过网关接入Intemet网。监控平台可以连接在局域网内部或者通过Intemet采集终端控制器发送的数据，并且通过双机冗余备份，为监控平台的稳定性提供了有力保障。同时电梯厂家、质检单位等用户可作为客户端通过Intemet对电梯的运行状态进行监控。
本系统通过以下几方面实现带备份通路环网：
(1)物理连接采用每个节点首尾相连组成一个闭型环网。
(2)硬件设计中每个终端控制器节点都有一个可由软件控制打开和断开环网控制开关。 (3)应用层软件开发在系统刚通电时确保局域网中所有点环网开关闭合除了一个节点断开；同时监控判断局域网连接，及时处理故障。 2．2．2硬件设计
本系统设计采用嵌入式技术，选用基于ARM7TDMI．S核的ARM7微控制器做为主控制器芯片，ARM7集成了丰富的片上资源。本系统选用的LPC2378芯片集成了4个UART，2个CAN控制器、2个USB控制器等，通过主芯片集成的丰富资源可以很方便地设计出终端控制器的接口。
网络接口设计中嵌入式系统接入以太网通常有方法： (1)采用LPC2378本身集成的以太网控制器，通过在硬件上添加以太网收发器芯片实现以太网接口。
(2)采用硬件协议栈芯片加以太网收发器芯片来实现。
由于第一种方法需要软件实现TCP／IP协议且效率较低，本系统采用相对容易实现且效率高的第二种方法。本系统中设计了两个以太网接口，内嵌交换机功能，可方便地组网实现带备份通路的环形局域网。图2．2．1为系统终端控制器设计的总体结构。图2．2．2描述了多电梯监控系统终端控制器设计的功能接口和网络接口的连接情况。本系统的功能接口部分包含RS．232、RS．485、Modem、USB、CAN五个接口，这些功能接口是终端控制器采集、处理数据并实现通信的基础。为了提高以太网接口的数据读写速度，系统采用总线方式与协议栈芯片相连。
2．213软件设计
软件部分的设计中包含了终端控制器的程序设计和监控平台监控软件系统的开发。 (1)终端控制器软件部分
为了提高效率本系统不采用嵌入式操作系统，而是采用嵌入式开发常用的前后台系统。在前后台系统中，在前台，主要处理异常及实时性要求较高的事件；在后台，由一个死循环调度系统任务及处理其它事件。在终端控制器的软件设计中，每个功能接口及网络的每个通道(共4个通道)都分配一个存储接收数据的循环队列以解决数据收发量大产生的闰题。接收到数据后在中断处理程序中就将数据写入相应的接收队列中，当后台程序需要处理接收到的数据时从接收队列中读取。图2．2．2为本系统的软件总体设计框图。 (2)监控平台软件部分
监控平台最终效果要求界面友好、功能齐全、运行稳定，同时可远程登录、IE访问浏览。目前在监控平台的上位机中使用高级语言进行编程的技术已经发展的相当成熟，如果从底层开始重新开发虽然开发自由度相对开阔但是工作量较大，时间成本相应增加。所以在本系统中，采用了三维力控公司的“力控Forcecontrol6．1’’组态软件结合数据库联接技术、动态数据交换技术进行远程监控程序的开发。这些技术使得监控软件界面能够以一个友好的方式面向使用者，同时也为系统的扩展和升级预留了足够的空间。监控软件总体设计图如图2．2．3，状态监控、实时报警、web发布等功能都在平台上具体实现。
2．3本章小结
本章介绍了多电梯远程监控系统的整体结构和具体功能，论述了网络系统的总体设计思
想，提出构建带备份通路环网结构的局域网，对网络系统可靠性的提高有一定意义。整体上介绍了系统硬件和软件的总体设计实现、和具体方案。本章是后续章节的基础，相应的软硬件设计以此为总体框架。
3多电梯远程控制系统终端控制器硬件设计
硬件设计主要分成微控制器单元设计、功能接口设计、网络接口设计三部分。主控制器是系统的核心，本系统选用NXP公司的LPC2378，它功能强大并且集成丰富的片上资源，满足了系统的需要。功能接口是终端控制器完成实现系统的开放性、通用性和统一协议转换的基础。目前我国电梯控制器的接口多样，几乎没有一个统一化的标准，为了实现这些通过不同接口的采集数据，终端控制器需设计相应的功能接口，并能实现这些接口数据统一转换为TCP／IP协议接口数据。为使终端控制器具有通用性，系统设计了RS．232、RS．485、Modem和USB共四种功能接口。网络接口是硬件设计的重点。通过对比各种方案，本系统的网络系统设计采用实现简单、处理迅速的硬件TCP／IP协议栈的方案。结合电梯的现场状况，本网络系统开发了两个接口，实现了快捷组网；同时构建带备份通路的环型局域让系统的可靠性更上一个层次。 3．1主控芯片
设计嵌入式产品时，处理器芯片的选择直接影响产品开发的进度和使用性能。本小节将具体介绍如何终端控制器系统主控制芯片的选型及所选主控制芯片的主要特性。 3．1．1主控芯片选型
目前世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。根据嵌入式处理器的功能和应用不同，可以分为：微控制器MCU、微处理器MPU、数字信号处理器DSP和片上系统SOC!101。选择主控芯片应该考虑的因素包括：微控制器的性能、集成的功能模块、开发环境的熟悉程度等。目前MCU是嵌入式系统的主流，其价格低廉、功能优良，具有很高的性价比；片上集成的功能和外设资源比较丰富，如计数器、串行口、CAN、12C等【11】。本系统采用了处理速度比较快的32位ARM微控制器。由于ARM分为不同的系列，选择一款适合本系统设计的ARM非常重要。选ARM芯片时应考虑如下因烈11J：
(1)选择合适的ARM内核结构
ARM微控制器包含一系列的内核结构，以适应不同的应用领域，如使用Linux或WinCE等操作系统，就需要选择ARM720T以上带有MMU(Memory Management uni0功能的ARM芯片。由于终端控制器网络系统的设计没有使用操作系统，所以ARM7内核可以满足要求。 (2)系统的工作频率
系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微控制器的处理能力。常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz．133MHz，ARM9的系统主时钟频率为100MHz．233MHz，ARMl0最高可以达到700MHz。终端控制器网络系统的时钟频率在100MHz内可以满足需求，就工作频率而言，ARM7系列能满足系统需求。 (3)芯片内存储器的容量
大多数的ARM微控制器芯片内置存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间，有些高达2MB。本终端控制器网络系统的程序运行对内存的要求不是很高，一般存储空间大小的芯片就可以满足要求。 (4)片内外围电路的选择
除ARM微控制器核以外，ARM芯片根据各自不同的应用领域，扩展相关功能模块，并集成在芯片之中，称为片内外围电路，如USB接口、12C接口、LCD控制器等。设计时采用片
内外围电路完成所需的功能，可简化系统的设计，提高系统的可靠性。本终端控制器网络系统需要3个UART、1个USB设备控制器。
综合以上各个因素的考虑，在本系统选用NXP一款内核为ARM7TDMI．S的ARM微控制器LPC2378。它是一种低功耗的32位RISC处理器，512KB片内Flash，片内集成了4个UART、2个CAN控制器、2个USB设各控制器(只能同时用一个)。另外LPC2378具备总线控制功能，所以在网络连接和内存扩展方面比较容易实现。 3．1．2 LPC2378控制器1121
LPC2378使用了一个高性能的32位ARM7内核，可以在高达72MHz的频率下操作。128位宽的存储器接口和专有的存储器加速器使得32位的代码可在最高的时钟速率下执行，而无需使用高价的SRAM。LPC2378较小的144脚封装、极低的功耗、优良的性能使它特别适合于工业控制、协议转换等。LPC2378的重要特性如下： (1)72MHz主频、32位的ARM7TDMI．S，带AHB／APB接口。 (2)高达512KB的ISP／IAP Flash，58KB的SRAM。
(3)Flash编程极快，通过片内的boot loader软件实现。
(4)10／100EthemetMAC接口，EthemetMAC在独立的AHB总线上有16KB的SRAM和一个相关的DMA控制器。
(5)全速USB2．0(12Mbps)设备，USB控制器含有4KB的USB SRAM和可存取的DMA，并支持32个端点的控制、中断、批量和同步数据传输模式。 (6)2条CAN2．0B总线，带2路通道。
(7)10位A／D转换器和10位D／A转换器。 (8)多个串行接口：3个高速12C、1个12S、4个符合16C550工业标准的UART(1个带有IrDA)和3个SPI／SSP。
(9)1个带有2KB电池SRAM的低功耗实时时钟、1个看门狗定时器。
(10)104个通用I／O口线，这些I／O口线可在高达18MHz的速率下触发。
(11)支持实时仿真和嵌入式跟踪支持，使用标准的ARM测试／调试JTAG接口。 (12)只需一个3．3V输入电源。 (13)T作温度范围为．40\～85℃。 3．2微控制器单元设计
微控制器是系统设计的核心部分，微控制器直接影响着系统具体功能的优劣。微控制器的正常工作同样取决于外部的电源、时钟信号、复位信号。有些情况下，外部的存储器也需要扩展。图3．2．1为微控制器单元设计的示意图：
3．2．1电源及时钟电路设计 3．2．1．1电源电路
电源电路是系统的重要方面，电源设计的好坏直接关系到系统的稳定性。在本终端控制器网络系统设计中，主芯片LPC2378需要3．3V供电，同时，电平转换芯片MAX3232、硬件TCPflP协议栈芯片W3150A+等器件和芯片都需要3．3V供电。交换机芯片RTL8305SC需1．8V和3．3V混合供电。所以要在系统中设计3．3V和1．8V的电源，其中需求的3．3V电源可以提供较高的输出电流。现场电源模块提供的标准12V电源。本系统选用
LM2576-3．3和LM2575．ADJ集成芯片。LM2576和LM2575的输入电压范围7v～40V，LM2576可以输出最大达3A电流，LM2575最大输出1A电流，能满足系统的要求。图3．2．2为系统电源部分的设计：
3．2．1．2时钟电路