基于EPA协议的IEEE802.11b无线测控系统

　　引言

　　EPA（Ethernet for Plant Automation）标准是一种基于以太网、无线局域网和蓝牙等信息网络通信技术，适用于工业自动化控制系统装置与仪器仪表间、工业自动化仪器仪表相互间数据通信的工业控制网络通信标准。

　　802.11b是一种灵活的数据传输系统，使用无线射频（RF）技术越空收发数据，减少使用线缆的连接，因此802.11b无线网络系统既可达到建设计算机网络系统的目的，又可让设备自由安排和随意移动。802.11b协议的这些特点使它在工业控制领域有较好的应用前景，不仅能实现工业遥控、遥调、遥测功能，而且还能实现对工控现场远程图像实时监控，可集中管理各工业控制设备的工作状态，满足工业控制自动化发展的要求，本文主要讨论了EPA协议在IEEE802.11b无线现场设备中的实现和测控。

　　1 802.11b无线测控系统的设计

　　如图1所示，802.11b无线测控系统包括EPA协议通信模块、EPA上位机监控模块、无线网关模块、液晶触摸显示模块。在本系统中由温度变送器通过串口实时采集热电偶的温度变化数据，用EPA协议栈进行数据的封装后，经过802.11

b无线网络把EPA报文发送到EPA无线手持设备中进行显示，并通过无线网关传输到EPA有线网络中的EPA上位机和其他EPA设备，对EPA报文数据进行处理。

　　

　　系统中除手持设备采用电池供电外还采用了以太网供电模块，通过以太网传输直流电源，简化了系统设计，提高了系统的可靠性，，设计好的设备（基于MPC852T的802.11b无线网关、基于S3C2410的802.11b无线手持设备和基于S3C2410的802.11b无线温度传感器）就构成了一个完整、可应用的无线测控系统。

　　2 802.1b无线测控系统的软件实现

　　2.1 IEEE802.11b的无线网关软件设计

　　802.11b的通信协议在嵌入式平台实现，需要比较高的系统性能。因此，本文选用基于摩托罗拉MPC852T处理器的硬件平台（其中包括以太网供电模块和802.11b通信接口等）开发IEEE802.11b无线网关。

　　要实现无线网关的功能，将系统软件结构从上到下可以分为如下一些模块：系统配置模块，系统监测模块，底层驱动、数据收发模块，数据转发模块、命令行模块（Command line），IEEE802.1x、授权模块（Authentication Authorization）和WEB管理模块。

　　无线网关软件功能模块流程如图2所示。

　　

　　无线网关在此系统中起到的作用是在以太网和802.11b无线局域网之间进行数据帧格式的转换，并要求其能转发不同网段之间的数据，这就要求在无线网关的软件模块中移植Bridge模块，在嵌入式Linux系统中编译，移植完Bridge模块后对其进行设置：

　　brctl addbr br0

　　brctl addif br0 eth1

　　brctl addif br0 wlan0

　　把无线和有线网络接到一起，再使用工具软件ifconfig对其中有线网卡和无线网卡进行相应的网络配置，无线网关就可以正常运行了。

　　2.2 IEEE802.1无线手持设备软件设计

　　无线手持设备在开发过程中，要求具有小巧、灵活的特点，在开发过程中采用了体积相对较小而功能强大的S3C2410作为开发平台，以这个平台为基础开发802.11b温度传感器和802.11b无线手持设备等现场设备。

　　首先，在S3C2410平台上移植同样小巧、灵活的USB无线网卡。这款无线网卡的芯片是Prism系列芯片。无线网卡是移动终端的主要设备，其软件部分分为接口驱动模块（Prism_usb.o）、无线网卡驱动（P802.o）和无线网卡配置管理软件3部分，第1步：无线网卡的源代码Linux-wlan-ng，这是针对PC机的源代码，要使它能在ARM上运行就进行交叉编译，第2步：交叉编译USB无线网卡驱动时必须先相应地配置网络类型、内核路径和交叉编译工具，这是一款针对2.4.x的内核源代码，在编译的过程中会出现错误，原因是生成的mkmetadef和mkmetastruct是ARM arch的，在i386上不能执行，必须修改自动生成的Makefile，或者做一套适用于i386的Makefile。在交叉编译通过后生成USB接口驱动Prism_usb.o和无线网卡驱动P802.o这两个模块。第3步，在ARM Linux系统的内核中加载这两个模块。加载时有两种方式，动态加载和静态编译到内核里，笔者采用了动态加载的方式，并采用NFS Mount的方式来调试要加载的模块，第4步：把无线网卡的配置文件rc.wlan和工具软件wlanctl-ng、wland、nwepgen、wlancfg等拷贝到相应的目录下，并用他们对802.11b无线网络进行系统、密钥、WEP加密和SSID设定等。

  

参考文献:

[1]. MPC852T datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MPC852T_1032422.html.