基於USS協議變頻器Web控制方法的設計方案

2020-11-27 電子產品世界

本文研究的課題就是利用Web瀏覽器監製USS協議變頻器。要實現這些功能，就要在硬體上開發一個小型的Web伺服器，需要在硬體平臺上完成TCP／IP的裁剪和移植。Web伺服器完成對網絡數據的處理，根據用戶提交的命令來對USS變頻器進行相應的控制。在瀏覽器端，如果用戶監控網頁的網址，就會向伺服器發送HTTP請求，伺服器把監控網頁的HTML代碼發送到瀏覽器端。伺服器裡有相應的程序來接收和發送USS報文，實現對西門子變頻器的控制。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/149814.htm

基於TCP／IP協議的乙太網已成為工業標準，隨著乙太網的發展，以及嵌入式Web伺服器發展為網絡中的越來越小的網絡節點，為嵌人式web在工業中的應用提供了機會。

1 系統的軟硬體平臺

1.1 EasyARM8962教學實驗平臺

EasyARM8962教學實驗平臺採用了LuminaryMicro公司生產的Stellaris系列微控制器LM3S8962處理器，具有JTAG調試等功能。該晶片內部具有：UART，SSI，I2C，以及256 KB FLASH和64 KBSRAM。該處理器內部集成了網絡控制器，具有強大的網絡功能。硬體系統結構如圖1所示。



1.2 μC／OS-Ⅱ的移植與嵌入式TCP／IP協議棧

μC／OS-Ⅱ是近年來發展迅速的開放源碼實時作業系統，具有可移植性好、可裁減、可固化的優點。將μC／OS-Ⅱ引入嵌入式網絡系統，既可以實現系統的實時性要求，又可以提高系統的可靠性。周立功公司提供的移植代碼為使用μC／OS-Ⅱ做好了鋪墊工作，與處理器類型有關的文件OS_CPU．H，OS_CPU_C．C，OS_CPU_A．ASM。本文採用最新版本的μC／OS-ⅡV2．52。

本設計採用周立功公司的ZLG／IP協議棧。ZLG／IP協議棧代碼量小，是面向嵌人式系統開發的基於μC／OS-Ⅱ的小型TCP／IP協議棧，它支持TCP，UCP，IP，ICMP，ARP。

基於ZLG／IP「用戶可配置和裁剪」的特點，為了進一步提高代碼的運行速度，根據實際項目應用需要可對ZLG／IP協議棧進行裁剪。對ZLG／IP協議棧的配置是通過修改軟體棧下的cfg_net.h來實現的。在此文件裡設置使用的MAC地址、子網掩碼、IP位址和本地網關。設置的子網掩碼應與客戶機的相同、IP位址要設置成與客戶機同一網段內，網關地址可以設置為客戶機的IP位址。

2 USS協議及MM440變頻器的設置

要利用USS協議實現對西門子MM440變頻器的遠程控制，必須對其進行相應的設置。對本設計而言，具體設置如下：

P0700[0]=5(設定命令給定源為COM鏈路的USS報文命令)；

P1000[0]=5(設置頻率給定源為COM鏈路的USS報文)；

P2009[0]=0(USS標稱化)；

P2010[0]=6(設定USS、通信的波特率為9 600 b／s)；

P2011[0]=0(設定變頻器的惟一地址，取值範圍為0～31，這裡給定地址為0)；

P2012[0]=2(定義USS報文的PZD部分中16位字的數量，即USS PZD長度)；

P2013[0]=127(定義USS報文的PKW部分中16位字的數量，即USS PKW長度。127是最有用的設定，此設定下PKW應答長度視所需的信息量而變)；

P0971=1(在設定為1時，從RAM向E2PROM傳送參數值)。

3 HTTP協議和嵌入式Web伺服器的實現

3.1 HTTP協議

HTTP協議是基於請求／響應模式的。一個客戶機與伺服器建立連接後，發送一個請求給伺服器。伺服器接到請求後，給予相應的響應信息。在Internet上，HTTP通信通常發生在TCP／IP連接之上，預設埠是TCP80。

Web瀏覽器利用HTTP協議和伺服器進行通信。瀏覽器向伺服器發送請求之後，伺服器會將所請求的網頁發送到瀏覽器，伺服器也可以根據HTTP請求所提交的信息運行相關程序。要從Web伺服器獲得網頁，必須輸入Web伺服器的IP位址，例如：

http://210.31.192.70

瀏覽器定位IP位址然後打開TCP連接的伺服器埠80，之後利用HTTP協議發送由GET行組成的請求：GET／HTTP／1.0。GET方法是獲取Web文檔的一種HTTP方法。如果伺服器響應HTTP／1.0 200OK表示連接成功，然後Web網頁就可以發送。GET方法把參數數據隊列加到提交表單的ACTION屬性所指的URL(統一資源定位符)中，值和表單內各個欄位一一對應，在URL中可以看到。GET請求的數據會附在URL之後，以「?」分割URL和傳輸數據，參數之間以「」相連。如果數據是英文字母／數字，原樣發送，如果是空格，轉換為「+」。慮到本系統提交的信息的特點，使用GET方法來設計Web伺服器。

3.2 Web伺服器的設計與實現

在μCO／S-II作業系統中，根據儘量減少任務數以提高CPU利用率的原則，本設計建立了四個任務。這四個任務是：taskstart(啟動任務)、taskC(接收TCP信號量任務)、taskE(TCP數據處理任務)、taskF(接收和發送USS報文任務)。四個任務之間的關係，各自的優先級設置及任務間的通信機制如圖2所示。



Web伺服器應用任務完成TCP通信，在此任務中網頁信息以HTML格式存儲於一個全局變量的Web[]數組中，這些信息通過HTTP協議沿TCP連接發送到瀏覽器，以HTML文本格式定義的全局變量Web[]數組如下：

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