魏玉晶，劉銳銳

（長安大學(xué) 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710064）

載貨汽車是中國汽車產(chǎn)品中的傳統(tǒng)主力產(chǎn)品，它被用于城市與城市之間貨物的運(yùn)輸。在當(dāng)今時(shí)代的背景下，由于汽油燃料的價(jià)格飛速的上漲，導(dǎo)致運(yùn)輸成本增加。在貨車司機(jī)之中，存在因私利偷油的行為更加加重了運(yùn)輸?shù)某杀荆瑸榱朔乐惯@一行為的發(fā)生，設(shè)計(jì)了貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)。在國外，并沒有此類系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)，在國內(nèi)，此類系統(tǒng)是一種新型設(shè)計(jì)，參考信息有限。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

貨車運(yùn)輸油量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要由三大部分組成，主要包括下位機(jī)、中位機(jī)、上位機(jī)。如圖1所示。系統(tǒng)主要流程為：下位機(jī)用于信號(hào)采集，主要包括的物理器件有GPS信號(hào)接收器、流量傳感器和液位傳感器，完成對信號(hào)的采集功能，它將采集到的信息交于中位機(jī)，中位機(jī)是用于信號(hào)傳輸部分，主要包括的物理器件有ZigBee模塊和GSM短信模塊，完成信號(hào)的傳輸功能，它確保信息可靠地傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)是用于信息的處理與綜合顯示，主要包括的物理器件有監(jiān)控設(shè)備和手機(jī)，完成信息的綜合處理、判斷油量正常使用與否和異常情況下及時(shí)報(bào)警的功能，上位機(jī)是ARM 6410嵌入式開發(fā)平臺(tái)，它提供了觸摸屏、7笗寬屏彩色液晶面板、移動(dòng)終端的電源、USB：2PORT、UART：4Ports、以太網(wǎng)接口：CS8900、SD/MMC：1 PORT、HDD：1 PORT、VIDEO （TV-OUT）：1PORT、VGA：1PORT。

2 開發(fā)環(huán)境

嵌入式操作系統(tǒng)的選?。?/p>

1）Windows CE

圖1 貨車運(yùn)輸油量實(shí)時(shí)監(jiān)控的三大組成部分Fig.1 The three components of Trucking oil real-time monitoring

Windows CE[1]是Windows的嵌入式系統(tǒng)版本，具有類似Windows風(fēng)格的用戶界面以與Windows環(huán)境下的軟件很方便地接口。但是，它的代碼是不開放的。

2）Linux

Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)基于Posix和Unix的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運(yùn)行主要的Unix工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

3）μC Linux

μC Linux是一個(gè)縮減的Linux系統(tǒng)，特別適合于用在不需要內(nèi)存管理的高級(jí)單片嵌入式系統(tǒng)上。

4）eCOS

eCOS是一個(gè)代碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)，具有良好的系統(tǒng)功能和應(yīng)用支持，可以在許多高級(jí)單片上運(yùn)行，eCOS最大的特點(diǎn)是內(nèi)核可配置。

5）VxWorks

VxWorks是一個(gè)功能完善的嵌入式操作系統(tǒng)，但是它的代碼也是不開放的，大多數(shù)用于軍工方面。

6）RTX51

RTX51是專門針對8051設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，代碼緊湊，體積小巧。已經(jīng)在很多應(yīng)用中證明這是一個(gè)成功的8位單片機(jī)的操作系統(tǒng)，代碼完全開放。

7）μC/OS

μC/OS是一個(gè)特別風(fēng)格的嵌入式操作系統(tǒng)，它有多種版本，可以適應(yīng)從x86到8051的各種不同類型不同規(guī)模的嵌入式系統(tǒng)，代碼開放。但是，它的一些改進(jìn)版本，開始放棄代碼開放的原則。

文中選擇了Windows CE操作系統(tǒng)，因?yàn)樗哂蓄愃芖indows風(fēng)格的友好用戶界面以及擁有與其相配的EVC編程軟件，更好的符合貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

3 上位機(jī)軟件的需求分析

為了完成在貨車運(yùn)輸過程中對油量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)需要具有方便攜帶、快捷監(jiān)督等優(yōu)勢，所以決定上位機(jī)選擇RAM6410開發(fā)平臺(tái)；與此同時(shí)為了直觀的顯示數(shù)據(jù)和油量的變化，選擇運(yùn)用EVC編程軟件來編寫友好界面；最后為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警機(jī)制，選擇短信報(bào)警與音頻報(bào)警兩種方式。

4 概要設(shè)計(jì)

上位機(jī)主要完成了4個(gè)功能模塊，功能模塊框圖如圖2所示。

圖2 功能模塊框圖Fig.2 Black diagram of function module

第一個(gè)模塊：顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊。這個(gè)模塊完成實(shí)時(shí)觀察液位值和流量值。

第二個(gè)模塊：記錄本次數(shù)據(jù)模塊。模塊記錄實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警情況時(shí)，有數(shù)據(jù)可依來進(jìn)行分析。

第三個(gè)模塊：實(shí)時(shí)報(bào)警模塊。當(dāng)液位變化與流量值之差超出閾值時(shí)，說明有偷油的現(xiàn)象產(chǎn)生，提醒相關(guān)人員進(jìn)行處理。

第四個(gè)模塊：繪制曲線圖模塊。便于觀察液位值和流量值的變化情況。

5 詳細(xì)設(shè)計(jì)

5.1 上位機(jī)軟件流程

在完成上位機(jī)的設(shè)計(jì)中，軟件流程如圖3所示。

圖3 軟件流程圖Fig.3 Flowchart of software

5.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

1）歡迎界面

當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，首先會(huì)調(diào)出主界面，主界面是貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)的歡迎界面。

2）基本信息界面

當(dāng)點(diǎn)擊主界面的進(jìn)入按鈕時(shí)，會(huì)調(diào)用Void CSysDlg:OnButtonl（）函數(shù)：

void CSysDlg::OnButton1（）

{

Cbase base1；

base1.DoModal（）；

}

然后進(jìn)入基本信息界面，可以看到司機(jī)的基本信息、貨車的基本信息、路線。

3）數(shù)據(jù)顯示分析界面

當(dāng)點(diǎn)擊基本信息界面的顯示分析按鈕時(shí)，會(huì)調(diào)用void cbase：：OnButtonl（）函數(shù)：void Cbase::OnButton1（）{

Cshow show1；

show1.DoModal（）；

}

然后進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示分析界面，在初始化界面的同時(shí)，對串口初始化，設(shè)置串口和波特率并打開串口。在軟件設(shè)計(jì)中與Windows下MFC中的設(shè)計(jì)不同的是，在MFC中有串口通信MSComm這個(gè)控件，但是在EVC中并沒有這個(gè)控件，所以我們要用CSerial類[2]方法，用這種方法來打開串口，進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的接收，代碼如下：

bool CSerial::OpenPort （CString lpszPortName， HWND hWnd， UINT m_strCom1）

{

m_hWnd=hWnd；//將調(diào)用對話框的窗口句柄賦給m_hWnd，以備在ReadPortThread中使用

DWORD dwError， dwThreadID；

if（hPort）//如果 hport為 0 說明串口沒有打開

{

MessageBox （NULL， TEXT （"repeat!"），TEXT（"Error!"）， MB_OK）；

return FALSE；

}

}//打開串口

打開串口后，當(dāng)有數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)調(diào)用ShowReceiveStr（WPARAM wParam）函數(shù)對傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和處理。

顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面，分為三部分，一部分是貨車運(yùn)行地圖，它主要是根據(jù)接收到的北緯和東經(jīng)進(jìn)行比例計(jì)算，在圖中相應(yīng)的點(diǎn)上繪制紅色的圓圈，以表示貨車現(xiàn)在所在的位置；第二部分是曲線圖，紅色代表液位的變化，綠色代表消耗的流量，把接收到的液位和流量根據(jù)坐標(biāo)在界面上的位置，按照比例換算，在坐標(biāo)中畫出曲線，運(yùn)用了函數(shù)line1（）和line2（），兩個(gè)函數(shù)調(diào)用了 pDC->MoveTo（）和 pDC->LineTo（）方法[3]繪圖實(shí)現(xiàn)；第三部分是有6個(gè)編輯框和6個(gè)文本框組成的，它完成將接收到的值分別填寫在相應(yīng)的編輯框里顯示出來。最下面添加了兩個(gè)按鈕，歷史數(shù)據(jù)按鈕可以進(jìn)入記錄數(shù)據(jù)模塊，如圖4所示。

圖4 接收正常數(shù)據(jù)界面Fig.4 Receive normal data interface

4）歷史數(shù)據(jù)顯示

當(dāng)點(diǎn)擊歷史數(shù)據(jù)按鈕時(shí)，會(huì)調(diào)用Void Cshow:OnButton3（）函數(shù)：

void Cshow::OnButton3（）

{

m_ListTotal.ShowWindow（SW_SHOWNORMAL）；

}

進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)顯示，調(diào)用OnPaint（）函數(shù)，添加一個(gè)表格圖，表格圖是9行6列，可以記錄歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)左右，上下的位置添加相應(yīng)的數(shù)據(jù)，界面如圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據(jù)界面Fig.5 Historical data interface

5）實(shí)時(shí)報(bào)警

在調(diào)用 ShowReceiveStr（WPARAM wParam）函數(shù)[4]進(jìn)行處理時(shí)，首先將上一次的液位記錄與后一次的液位記錄進(jìn)行減法計(jì)算：

r6[h-1]=r3[h-1]-r3[h-2]；

然后與本次的耗油量相比較，在這里設(shè)置了閾值：

if（r6[h-1]-r2[v-1]<-800）

{OnButton2（）； }

if（r6[h-1]-r2[v-1]>800）

{OnButton2（）； }

如果實(shí)際的油量與消耗的油量不相符時(shí)，就會(huì)調(diào)用void Cshow::OnButton2（）函數(shù)：

void Cshow::OnButton2（）

{

Cwarm warm1；

warm1.DoModal（）；

}

進(jìn)入報(bào)警界面，在界面進(jìn)行初始化時(shí)，會(huì)調(diào)用計(jì)時(shí)器函數(shù)：void Cwarm::OnTimer（UINT nIDEvent）

{

u++；

if（nIDEvent==1）

{

if（u==1）

{

PlaySound （MAKEINTRESOURCE （IDR_WAVE1），AfxGetResourceHandle （），SND_ASYNC|SND_RESOURCE|SND_NODEFAULT）；

CDC*pDC=GetDC（）；

CDC mDC5；

CBitmap bitmap5；

mDC5.CreateCompatibleDC（pDC）；

bitmap5.LoadBitmap（IDB_TB1）；

CBitmap *pOldBit5=mDC5.SelectObject（&bitmap5）；

pDC->BitBlt（310，100，300，300，&mDC5，1，1，SRCCOPY）；

mDC5.SelectObject（pOldBit5）；

mDC5.DeleteDC（）；

bitmap5.DeleteObject（）；

ReleaseDC（&mDC5）；

ReleaseDC（pDC）；

}

else if（u==2）

{

CDC*pDC=GetDC（）；

CDC mDC5；

CBitmap bitmap5；

mDC5.CreateCompatibleDC（pDC）；

bitmap5.LoadBitmap（IDB_TB2）；

CBitmap *pOldBit5=mDC5.SelectObject（&bitmap5）；

pDC ->BitBlt （310，100，300，300，&mDC5，1，1，SRCCOPY）；

mDC5.SelectObject（pOldBit5）；

mDC5.DeleteDC（）；

bitmap5.DeleteObject（）；

ReleaseDC（&mDC5）；

ReleaseDC（pDC）；

u=0；

}

}

//TODO:Add your message handler code here and/or call default

CDialog::OnTimer（nIDEvent）；

}

函數(shù)中運(yùn)用了：

PlaySound （MAKEINTRESOURCE （IDR_WAVE1），AfxGetResourceHandle （），SND_ASYNC|SND_RESOURCE|SND_NODEFAULT）[5]；來進(jìn)行聲音的報(bào)警并且根據(jù)兩張圖的替換加載，來讓偷油的老鼠閃爍起來。另外一種報(bào)警方式是短信報(bào)警，這是在界面初始化時(shí)，調(diào)用 ab->WritePort（tp，11）函數(shù)[6]，進(jìn)行短信的發(fā)送，短信會(huì)發(fā)送車牌號(hào)到管理人員。

報(bào)警界面如圖6所示。

圖6 報(bào)警界面Fig.6 Alarm interface

6 實(shí)驗(yàn)測試

選擇在6410平臺(tái)上運(yùn)行上述設(shè)計(jì)程序，從上位機(jī)界面中可以看到所接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。在曲線圖中可觀測液位值和消耗的油量值，兩者的變化趨勢。當(dāng)超出閾值時(shí)，會(huì)啟動(dòng)報(bào)警模塊。在上述的圖例中已經(jīng)有所展示。

7 結(jié)束語

文中基于RAM的Windows CE系統(tǒng)和EVC編程環(huán)境，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了貨車油量監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)，設(shè)計(jì)過程中充分考慮了功能的全面性、實(shí)用性和直觀性。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示與處理，以得出油量的變化達(dá)到監(jiān)控的目的，該系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、簡單并且價(jià)格低廉，對貨車運(yùn)輸管理部門來說是一個(gè)很好的解決方案。

[1]何宗鍵.Windows CE嵌入式系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2]李大為.Windows CE工程實(shí)踐完全解析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[3]王浩，林意春.Windows CE嵌入式高級(jí)編程及實(shí)例詳解[M].北京：中國電力出版社，2010.

[4]華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)中心.Windows CE嵌入式開發(fā)高級(jí)教程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5]張冬松.Windows CE6.0嵌入式高級(jí)編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[6]王田苗.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.