Пояснительная записка. Дипломная работа разработка аппаратнопрограммного комплекса для изучения распределенных систем передачи данных и управления

• Название: Дипломная работа разработка аппаратнопрограммного комплекса для изучения распределенных систем передачи данных и управления
• Дата: 05.09.2022
• Размер: 3.02 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка.doc
• Тип: Диплом; #663429
• страница: 5 из 7

3. Разработка

3.1. Выбор схем входов и выходов

Поскольку входным сигналом является замкнутое или разомкнутое состояние ключа (контактного датчика/устройства), то для определения состояния требуется подать ток через ключ. Проще всего это сделать с помощью подтягивающего резистора, подключенного к напряжению питания микроконтроллера. Кроме того подтягивающий резистор одновременно преобразует сигнал в напряжение, которое можно напрямую подать на вход микроконтроллера. При этом 1 на входе будет обозначать разомкнутое состояние, а 0 – замкнутое.

В качестве ключа для выхода устройства наиболее целесообразно использовать реле, поскольку включение и выключение требуется производить очень редко. Поскольку управляющий ток реле больше допустимого тока микроконтроллера, а напряжение больше напряжения питания, то требуется внешний ключ. Наиболее подходящим реле видом ключа является с NPN-транзистором в схеме общим эмиттером. При этом логическая 1 на выходе микроконтроллера соответствует включенному состоянию реле.

3.2. Разработка структуры комплекса

Аппаратно-программный комплекс для изучения распределенных систем передачи данных и управления состоит из следующих комплектующих:

• МикроРС (одноплатный компьютер Mini X Android TV Box) с ОС Android;

• Отладочный комплект MSP-EXP430G2xx (LaunchPad) с двумя микроконтроллерами:

- MSP430G2452IN20;

- MSP430G2553IN20;

• Управление будет происходить с помощью ПК (персонального компьютера).



Рис 2. Структурная схема взаимодействия устройства с пользователем


Рис 3. Функциональная схема

Работа с микроPC

Для разработки аппаратно-программного комплекса были выбраны следующие бюджетные комплектующие:

• МикроPC - одноплатный компьютер Mini X c ОС Android

• Отладочный комплект MSP-EXP430G2xx (LaunchPad).

Управление данным аппаратно-программным комплексом в реальном времени (МикроPC) будет осуществляться по беспроводной сети Wi-Fi (протокол 802.11g, 802.11n).

Minix является мировым лидером в разработке следующего поколения компьютеров, непрерывно установив новый прецедент в портативных ПК и Media Hub технологии.

MiniX TV Box H24 - мини-компьютер с большим выбором операционных систем.



Рис 4. Mini X TV Box.

МикроРС MiniX TV Box H24 подключается к телевизору и предназначена для запуска операционной системы Android и ее приложений на большом экране.

Отличительной особенностью MiniX является большой выбор операционных систем - помимо стандартно устанавливаемой Android 4.0, мини-компьютер поддерживает операционные системы Android 2.3, Xubuntu, Fedora, Puppy и ряд других операционных систем на основе Linux. МикроРС имеет следующие характеристики:

• Процессор: Allwinner A10 1Ghz + GPU: Mali400

• ОС: Android ICS, Xubuntu, Puppi linux, Fedora

• USB-Host (поддержка клавиатур, мышек, камер, сетевых карт)

• Память: 1024мб оперативной, 4Гб пользовательской

• Wi-Fi 802.11n

• HDMI+Композитный выход (для старых телевизоров)

Вот его внешний вид:



Рис 5. Mini X. Вид изнутри.
Дополнительные функции МикроРС:

• Для добавления в «старый» ТВ функций smart TV;
• Использование в качестве миниатюрного медиа комбайна, и воспроизведения контента с флешек, внешнего hdd, локальной сети или из сети Internet;
• МикроРС, в том случае, если от персонального компьютера не требуется ничего кроме интернета, почты и редактирования редких документов;
• Микросервер (он же торрент-загрузчик и файлообменник (полноценный FTP));

Для работы с FTP, в центре приложений, непосредственно на самом МикроРС можно скачать и установить бесплатную первую попавшуюся утилиту (приложение) FTP-server. В настройке нет ничего сложного, запускаем приложение, выбираем папку для разрешения доступа, задаем имя пользователя и пароль, активируем сервер. Все, полноценный FTP-сервер виден в локальной сети, FTP-клиент на персональный компьютер ставить никакой необходимости нет – достаточно вбить адрес в адресной строке «Проводника».

Если вдруг решите хранить что-то личное на вашем FTP-сервере, стоит делать это хотя бы в формате шифрованного vhd диска.

• WiFi, 3G, Ethernet роутер. То есть раздача трафика в локальную Wi-Fi сеть из usb 3G модема или из usb lan карты, при условии ее наличия;

• Сетевое хранилище;
• В связке с web-камерой – IP камера, для видеонаблюдения;

Еще одна очень полезная функция, установив приложение IP webcam – можно превратить ваш МикроРС MiniX в ip-камеру, и организовать видеонаблюдение дома, ну или в той местности, куда будет выведена камера. В ней можно задать качество картинки, разрешение, количество fps, и логин/пароль для авторизации.

• Web сервер;
• А еще, доступ ко всем этим функциям из «внешней сети» можно легко разрешить доступ с помощью dyndns для клиентов под Android.

DyDNS

А установив dydns клиент (например, официальный DynDNS client, или какой либо другой универсальный), вы можете получить доступ ко всем этим замечательным функциональным возможностям из вне. То есть у вас всегда под рукой будет ваш FTP-сервер (файлообменник), web-сервер — если он нужен, а при желании можно будет подключиться к вашей камере и узнать что происходит у вас дома/или в зоне видеонаблюдения.

Чтобы получить возможность удаленно управлять устройством (МикроPC), было решено воспользоваться следующим программным обеспечением:

1) droidVNCserver⁴ - запускает VNC сервер, с которого можно управлять устройством удаленно. К тому же, можно делать это через обычный браузер. Выглядит это так:



Рис 6. Рабочее окно устройства.

2) QuickSSHd⁵ - это приложение, при помощи которого можно запустить SSH-сервер на Android. При этом для разных ОС на ПК потребуются дополнительные клиенты, которые будут соединяться через SFTP или SCP-протокол. Для Windows, к примеру, необходимо загрузить WinSCP, для Linux – OpenSSH, а для MАС нужен клиент Cyberduck.

SFTP (англ. SSH File Transfer Protocol) — протокол прикладного уровня, предназначенный для копирования и выполнения других операций с файлами поверх надёжного и безопасного соединения.

SCP (от англ. secure copy) — протокол RCP копирования файлов, использующий в качестве транспорта не RSH, а SSH.

Выглядит это как обычный терминал:



Рис 7. Общение с устройством по средствам SSH/SSH2.
Здесь подходит большинство команд от Linux. Также существует отдельный список команд для SSH/SSH2.

3) В самом Windows, чтобы можно было подключится к QuickSSHd, был использован графический клиент WinSCP.

WinSCP⁶ — это свободный графический клиент протоколов SFTP и SCP, предназначенный для Windows с открытым исходным кодом. Распространяется по лицензии GNU GPL. Обеспечивает защищённое копирование файлов между компьютером и серверами, поддерживающими эти протоколы.
Основные возможности WinSCP

• графический интерфейс;

• интерфейс переведён на несколько языков;

• интеграция с ОС Windows (drag&drop, поддержка схем URL, ярлыки);

• все основные файловые операции;

• поддержка протоколов SFTP и SCP поверх как SSH-1, так и SSH-2;

• автоматизация при помощи скриптов и интерфейса командной строки;

• синхронизация папок по нескольким автоматическим и полуавтоматическим алгоритмам;

• встроенный текстовый редактор;

• поддержка авторизации по паролю, открытым ключом, Керберос (GSS) и keyboard-interactive;

• интеграция с Pageant (PuTTY Agent) для поддержки авторизации по открытым ключам;

• два пользовательских интерфейса: как в проводнике Windows Explorer и как в Norton Commander;

• возможность сохранять настройки соединений;

• возможность работы с использованием файла конфигурации вместо реестра, что удобно при запуске со съемных носителей.

WinSCP выполняет все основные операции с файлами, такие как загрузка и выгрузка файлов. Он также позволяет переименовывать файлы и папки, создавать папки, изменять свойства файлов и папок, а также создавать символические ссылки и ярлыки.

Один из двух интерфейсов программы позволяет также управлять файлами на локальном компьютере пользователя.

Соединение с серверами

При помощи WinSCP можно соединиться с сервером SSH (Secure Shell) по протоколу SFTP (SSH File Transfer Protocol) или SCP (Secure Copy Protocol), как правило с машинами под ОС UNIX. SFTP стандартно входит в реализацию протокола SSH-2. SCP точно так же стандартно входит в реализацию протокола SSH-1. Оба этих протокола поддерживаются даже самыми свежими версиями SSH-серверов. WinSCP поддерживает как SSH-1, так и SSH-2.