引 言
    EPA(Ethernet for Plant Automation)標準是一種基于以太網、無線局域網和藍牙等信息網絡通信技術，適用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)裝置與儀器儀表間、工業(yè)自動化儀器儀表相互間數(shù)據(jù)通信的工業(yè)控制網絡通信標準。

    802．11h是一種靈活的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使用無線射頻(RF)技術越空收發(fā)數(shù)據(jù)，減少使用線纜的連接，因此802.11b無線網絡系統(tǒng)既可達到建設計算機網絡系統(tǒng)的目的，又可讓設備自由安排和隨意移動。802．11b協(xié)議的這些特點使它在工業(yè)控制領域有較好的應用前景，不僅能實現(xiàn)工業(yè)遙控、遙調、遙測功能，而且還能實現(xiàn)對工控現(xiàn)場遠程圖像宴時監(jiān)控，可集中管理各工業(yè)控制設備的工作狀態(tài)，滿足工業(yè)控制自動化發(fā)展的要求。本文主要討論了EPA協(xié)議在IEEE802．11b無線現(xiàn)場設備中的實現(xiàn)和測控。

1 802．11b無線測控系統(tǒng)的設計
    如圖1所示，802．11b無線測控系統(tǒng)包括EPA協(xié)議通信模塊、EPA 上位機監(jiān)控模塊、無線嘲關模塊、液晶觸摸顯示模塊、手持沒備數(shù)據(jù)顯示監(jiān)控模塊和溫度變送器數(shù)據(jù)采集模塊。在本系統(tǒng)中由溫度變送器通過串口實時采集熱電耦的溫度變化數(shù)據(jù)，用EPA協(xié)議棧進行數(shù)據(jù)的封裝后，經過802．11b無線網絡把EPA報文發(fā)送到EPA無線手持設備中進行顯示；并通過無線網關傳輸?shù)紼PA有線網絡中的EPA上位機和其他EPA設備，對EPA報文數(shù)據(jù)進行處理。

    系統(tǒng)中除手持設備采用電池供電外還采用了以太網供電模塊，通過以太網傳輸直流電源，簡化了系統(tǒng)設計，提高了系統(tǒng)的可靠性，最后，設計好的設備(基于MPC852T的802．11b無線網關、基于S3C2410的802．11b無線手持設備和基于S3C24lO的802．11b無線溫度傳感器)就構成了一個完整、可應用的無線測控系統(tǒng)。

2 802．11b無線測控系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)
2.1 IEEE802 11b的無線網關軟件設計
    802．11b的通信協(xié)議在嵌入式平臺實現(xiàn)，需要比較高的系統(tǒng)性能。因此，本文選用基于摩托歲拉MPC852T處理器的硬件平臺(其中包括以太網供電模塊和802．11b通信接口等)開發(fā)IEEE802．11b無線網關。

    要實現(xiàn)無線網關的功能。將系統(tǒng)軟件結構從上到下可分為如下一些模塊：系統(tǒng)配置模塊，系統(tǒng)監(jiān)測模塊，底層驅動、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)轉發(fā)模塊，命令行模塊(CommandLine)，IEEE802．1x認證、授權模塊(Authentication Authorization)和WEB管理模塊。

    無線網關軟件功能模塊流程如圖2所示。

    無線網關在此系統(tǒng)中起到的作用是在以太網和802．11b無線局域網之間進行數(shù)據(jù)幀格式的轉換，并要求其能轉發(fā)不同網段之間的數(shù)據(jù)。這就要求在無線網關的軟件模塊中移植Bridge模塊，在嵌入式Linux系統(tǒng)中編譯，移植完Bridge模塊后對其進行設置：
    brctl addbr br0
    brctl addif br0 ethl
    brctl addif br0 wlanO

    把無線和有線網絡橋接到一起，再使用工具軟件ifconfig對其中有線網卡和無線網卡進行相應的網絡配置，無線網關就可以正常運行了。

2.2 IEEE802 11b無線手持設備軟件設計
    無線手持設備在開發(fā)過程中，要求具有小巧、靈活的特點。在開發(fā)過程中采用了體積相對較小而功能強大的S3C2410作為開發(fā)平臺，以這個平臺為基礎開發(fā)802．11b溫度傳感器和802．11b無線手持設備等現(xiàn)場設備。

    首先，在S3C2410平臺上移植同樣小巧、靈活的USB無線網乍。這款無線網卡的芯片是Prism系列芯片。無線網卡是移動終端的主要設備，其軟件部分分為接口驅動模塊(Prism_usb．o)、無線網卡驅動(P802．o)和無線網卡配置管理軟件3部分。第1步：下載無線網卡的源代碼linux-wlan-ng，這是針對PC機的源代碼，要使它能在ARM上運行就要進行交叉編譯。第2步：交叉編譯USB無線網卡驅動時必須先相應地配置網卡類型、內核路徑和交叉編譯工具。這是一款針對2．4．x的內核源代碼，在編譯的過程中會出現(xiàn)錯誤。原因是生成的mkmetadef和mkmetastruct是ARM arch的，在i386上不能執(zhí)行。必須修改自動生成的Makefile，或者做一套適用于i386的Makefile。在交叉編譯通過后會生成USB接口驅動Prism_usb．o和無線網卡驅動P802．0這兩個模塊。第3步：在ARMLinux系統(tǒng)的內核中加載這兩個模塊。加載時有兩種方式：動態(tài)加載和靜態(tài)編譯到內核里。筆者采用了動態(tài)加載的方式，并采用NFS Mount的方式來調試要加載的模塊。第4步：把無線網卡的配置文件rc．wlan和工具軟件wlanctl-ng、wland、nwepgen、wlancfg等拷貝到相應的目錄下，并用它們對802．11b無線網絡進行系統(tǒng)認證、密鑰認證、WEP加密和SSID設定等。

    在無線手持端加載MINIGUI界面，以顯示控制模塊和EPA通信協(xié)議模塊。在MINIGUI主程序中把接收到EPA報文解包后，通過函數(shù)SendReadMessage(hwnd，IDC_ReadINFOBOX，LB_ADDSTRING，0，(LPARAM)str)發(fā)送到設定的位置進行顯示，完成EPA協(xié)議中的信息讀服務；通過函數(shù)SendWriteMessage(hwnd，IDC_WriteINFOBOX，LB_ADDSTRING，O，(LPARAM)str)對溫度變送器的最高量程進行設定，完成EPA協(xié)議中的信息寫服務。

    在802．11b無線測控系統(tǒng)，在溫度變送器端要加載溫度變換器串口驅動模塊；溫度變送器串口被驅動后,編寫一個對溫度采集的應用程序。把EPA通信協(xié)議的模塊和溫度數(shù)據(jù)采集模塊嵌套在同一個主程序中進行編譯。模塊啟動后，溫度變送器采集從串口讀到的數(shù)據(jù)，進行查詢、CRC校驗等服務后運用EPA協(xié)議棧對將從設備得到的數(shù)據(jù)進行封裝，然后通過IEEE802．11b USB無線網卡進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。軟件模塊如圖3和圖4所示。

    在802．11b無線測控系統(tǒng)中，把包含EPA協(xié)議的無線現(xiàn)場設備設置成開機啟動的模式。當給802．11b無線網關上電時，它就會自動搜索在其通信范圍內的802．11b無線現(xiàn)場設備，并建立通信連接；在需要它工作時開啟EPA通信，其他時候處于節(jié)電模式。

3 測試與結論
    最后，通過觀察溫度變送器采集到的溫度數(shù)據(jù)的變化來測試基于802．1l無線局域網的EPA通信協(xié)議對實時性和穩(wěn)定性的要求。把采集到并處理成浮點型的溫度數(shù)據(jù)通過FPA網絡傳輸?shù)絇C機OPC上進行監(jiān)控，同時在802．11b的無線手持設備上進行顯示．如圖5和圖6所示。

    由圖5和圖6可知，OPC監(jiān)控機和802．11b無線手持設備接收到的數(shù)據(jù)反映了設備運行穩(wěn)定。這說明在IEEE802．11b中能夠滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對實時性和穩(wěn)定性的要求。

結語
    通過對當前現(xiàn)場總線系統(tǒng)的深入研究，結合IEEE802．11b的特點，經過長時間對無線網關和現(xiàn)場設備的開發(fā)，本文在實踐的基礎上建立了基于EPA通信協(xié)議的IEEE802．1lb無線測控系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場總線技術和無線通信技術的進一步發(fā)展，無線現(xiàn)場設備在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用將會越來越廣泛。