基于ARM9和嵌入式VxWorks的机房监控系统的设计及应用

卢燕

（苏州高等职业技术学校，江苏苏州，215000）

1 嵌入式监控系统

嵌入式系统是软件和硬件的集合体，经常应用于一些电子设备中，通过使用计算机平台，并配置操作系统，能够使电子设备起到功能性强、成本低、功耗小等作用[1]。

它的控制模块采用的是微处理器，能够将核心控制模块的体积缩至最小，使设备的功耗变低，还能提高系统的性能，使系统更可靠[2]。另外，采用微处理器还可以避免因使用Windows系统而遇到的病毒或过热关机等问题，且系统升级更加安全方便。

嵌入式系统的硬件和软件设计在运行方面更为高效，主要是通过编写对应硬件功能的应用程序来达到在相同硅片上的设计更符合设备性能要求的功能，避免处理器中的程序过于复杂，有助于提升系统的竞争力。另外，这种嵌入式系统还可以使软件和硬件更好地结合，以提高软件的执行速度和可靠性[3]。其硬件主要选用符合性能要求的高效单片机，操作更加便捷，功能更灵活多变，是对传统监控系统设备性能的一种革新。

嵌入式系统在一体化监控系统的应用中包括传感器控制、智能设施、监控主机、报警管理系统等。

2 ARM9的KS9695X处理器以及VxWorks操作系统

ARM是微处理器生产研发行业中的知名企业，该企业的处理器主要有性能高且功耗低的特点，被广泛应用于很多领域[4]。

ARM9系列处理器性能优越，非常适用于无线设备，且这一系列的处理器都具备高性能和低功耗的特点，同时处理器的输出、输入稳定性也较其他系列有了进一步的提升，能够适用于不同的场所。

本次选用的KS8695X处理器是一款内嵌以太网交换的处理器，使用了高级微控制器总线结构（Advanced Microcontroller Bus Architecture，AMBA），其中嵌有 5 个端口的以太网交换机，可以支持多种协议[5]。这款处理器是ARM9系列中具备低成本、高性能的一款超高性价比的处理器，其系统应用图层如图1所示。

图1 KS89695X的系统应用图层

VxWorks操作系统是一种可靠性高、实用性强并且可移植的操作系统，适合应用于嵌入式系统的开发设计，可以使程序逻辑写入监控系统时更加方便，从而满足设计需求，方便工作人员对操作系统的使用。

3 设计系统硬件以及软件开发

3.1 硬件设计

此套系统由监控主机、处理模块、报警模块、存储设备和主板组成。在处理模块中，KS8695X是主控芯片，以KS8695X处理器为核心创建的的系统框架图如图2所示。

图2 设备系统框架图

设计存储设备模块时，由于KS8695X具备以太网物理层接口结构，可以加入Flash，使其成为嵌入系统中主要的数据和程序存储的主体元件，以达到掉电保护、数据保护和防止数据丢失的目的。

在报警模块中，选择使用了声音报警和手机短信报警两种方式。其中，声音报警具有时效性，蜂鸣器发出的声音包括系统报错声音和确认警报解除声音，系统报错时，通过监控主机的数字接口输出控制，发出声音报警，产生现场的声音报警提示，系统修复后，由人工确认检查蜂鸣器报警，报警解除时有相应报警结束指示声音；在短信报警中，因为主板可以使用无线设备，所以可以将接收设备和主板的无线设备相连接，通过无线网络发送报警短信，且报警内容可以自定义。

3.2 软件开发

应用软件的第一层是系统的板级支持包，主要是为了屏蔽硬件，并为操作系统提供一部分驱动，完成中央处理器（Central Processing Unit，CPU）的初始化，从而为整个软件提供平台支持，为系统操作提供基础。第二层是驱动程序，其中硬件设备的驱动程序与硬件相关，软件设备驱动是处理筛选大量数据的平台。第三层是嵌入式操作系统层，主要负责系统任务分配、收集、存储、处理和输出的功能。第四层是功能层，主要为应用软件提供

业务管理模块，这种业务模块的主要功能是接收数据端的状态数据，并且根据用户设置的数据逻辑进行相应的逻辑处理，主要处理过程是将数据识别成协议类别，然后转换成数字信号，再根据设置好的逻辑条件选择是否输出报警信号。若系统决定产生报警信息，数据将会自动进行存储处理，然后发送至手机、蜂鸣器之类的信号接收端以提供报警信息。

在系统业务管理和串口驱动模块中，使用的是Modbus协议模块，该模块能够完成主机数据请求和设置应答的处理功能。在系统工作过程中，每个系统串口传感器都有自己独立的协议状态，可以做到同时工作、互不影响。主机模块和报警模块相互连接，其整套处理监控流程为：通过上层数据处理控制中层报警模块进行报警，再送至下层短信报警模块发送报警短信。

4 结语

针对整个机房监控系统的建设，在经过反复对比后，ARM9的KS8695X和嵌入式VxWorks组成的工作系统是目前成本最低、性价比最高的组合。它的嵌入开放网络管理系统可以使企业监管人员在第一时间收到相应报警短信，及时了解问题点，节约修复时间，节省人力成本。

另外，这种系统在扩充功能方面非常优秀，在硬件设备兼容的条件下可以接入其他的相关设备进行功能扩展，企业可以根据自己所需要的工作内容添加相应功能，如人像识别等技术。该系统的灵活性比较高容易被广大企业所接受。在以后的设计中，可以完善其逻辑数据处理能力和速度，增强其自动控制的功能，以达到真正意义上的智能化机房监控的目的，从而更好地保护企业和个人的安全，减少不必要的损失。