微波傳輸設(shè)備的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(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，使用中派人維護設(shè)備非常不現(xiàn)實。為了能實現(xiàn)遠程查詢/設(shè)置設(shè)備參數(shù)，實時上報甚至解決設(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SNMP實現(xiàn)多臺設(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)，主要負責設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控以及業(yè)務(wù)參數(shù)的查詢和設(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體積極小且實時響應(yīng)快，故本設(shè)計中以Linux系統(tǒng)為監(jiān)控軟件的運行平臺。

2 硬件電路實現(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地址線共用，數(shù)據(jù)位擴展到32bit,總?cè)萘繛?56bit。

CPU通過MII(介質(zhì)無關(guān)接口)外接以太網(wǎng)控制器88E6065B實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)，88E6065B支持4個RJ45接口。溫度傳感器LM75B用于獲取設(shè)備當前溫度。實時時鐘芯片ISL1208可提供實時時鐘。溫度傳感器和實時時鐘都通過I2C接口接入CPU，I2C工作于線與狀態(tài)，故需要上拉。

CPU與各單盤通過SPI總線交互數(shù)據(jù)。由于單盤數(shù)量較多，在本設(shè)計中所有單盤共用SPI接口的CLK、MISO、MOSI信號線，各單盤上的CS腳分別與多個I/O腳相連。如圖1所示，若CPU要對單盤_N進行SPI讀/寫操作，只要把CS_N腳拉低即可。另外，CPU跟ODU之間通過USART通信。

圖1 硬件總框圖

3 監(jiān)控軟件設(shè)計

3.1 軟件總體設(shè)計

圖2 軟件設(shè)計總框圖

從圖2知，監(jiān)控軟件包括主控模塊、Webserver模塊和SNMP模塊。主控模塊通過操作總線控制和管理本端和對端單板，收集告警和性能等事件，實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)采集和設(shè)備控制,并向上層提供查詢接口。Webserver模塊用于實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理，用戶在交換網(wǎng)中任意節(jié)點都可以web的形式對遠程設(shè)備進行查詢、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)上有開源代碼，故本文不作研究，下文將重點介紹主控模塊。

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)。邏輯層負責具體功能實現(xiàn),同時向應(yīng)用層提供查詢設(shè)置接口。設(shè)備層通過ARM的SPI、USART等接口讀寫各業(yè)務(wù)模塊中芯片的寄存器以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置/查詢。

圖3 主控模塊分層圖

告警管理模塊根據(jù)告警策略完成對單盤告警狀態(tài)查詢、主動上報告警、告警消除等任務(wù)。告警管理的流程為：

(1)、檢測告警條件。

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

(3)、告警條件不符則檢測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SNMP模塊。在收到上層模塊回應(yīng)后本次上報結(jié)束，否則再上報。

(4)、把步驟(2)、(3)中的事件日志寫到FLASH中，供以后查詢。

本端系統(tǒng)管理模塊的功能為：上電時完成所有業(yè)務(wù)盤初始化并注冊業(yè)務(wù)盤信息，通過讀取FLASH保存的配配置參數(shù)完成業(yè)務(wù)盤的配置。設(shè)備穩(wěn)定運行后再根據(jù)用戶在WebServer中進行的操作完成配置操作。

對端系統(tǒng)管理模塊完成本端所有業(yè)務(wù)盤監(jiān)控,實現(xiàn)業(yè)務(wù)盤的監(jiān)控信息采集并將對端要查詢的數(shù)據(jù)組幀發(fā)往對端，同時解析對端發(fā)過來的監(jiān)控數(shù)據(jù)。監(jiān)控數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組幀一起通過微波鏈路進行傳輸。

4 系統(tǒng)功能測試

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，按回車后可出現(xiàn)如圖9所示的WEB頁面。頁面左側(cè)為功能選項，可選擇IDU和ODU運行狀態(tài)查看、查詢/配置業(yè)務(wù)參數(shù)以及日志查看等功能。測試過程中，人為制造一些故障，如斷開ODU、拔出某單盤等，監(jiān)控系統(tǒng)都可檢測到，并在WEB界面上顯示出來。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計了一種嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)，可用于微波傳輸設(shè)備的告警收集和上報、查詢設(shè)備運行狀態(tài)、查詢/設(shè)置相關(guān)參數(shù)。本系統(tǒng)提高通信設(shè)備的可靠性，降低了維護成本。硬件設(shè)計以性能夠用為準進行器件選型，能很好地控制成本和功耗。采用“自頂向下”的方法，對軟件開發(fā)進度和功能完善都極有幫助。

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