原创《嵌入式机房环境动力监控系统硬件设计》
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一、绪论
现代机房配备多种环境设备,主要包括网络设备、动力电源、消防设备、视频及监控设备、安防设备、报警设备等.通过安装机房环境监控系统可以提高数据中心机房的安全性、高效性,节约运营成本,使从被动的、分散的人工轮巡方式变为集中监控管理、预防式维护,大幅提高支撑保障能力[1].本文以嵌入式机房环境监控项目为背景,研究和设计了基于Exynos 4412 处理器和嵌入式操作系统的机房环境监控装置硬件系统.本系统采用嵌入式硬件平台,解决了传统机房监控硬件扩展性差的难题.同时,在硬件平台构建的基础上采用嵌入式Linux 软件系统作为机房环境监控系统平台,系统的各项操作功能可以得到高效、稳健的运行与控制.
二、机房环境监控系统功能
本嵌入式机房环境动力监控系统设置丰富的机房功能设备硬件接口资源,相关接入设备包括：嵌入式环境监控服务器、各类环境监测传感器和各类需要实时监控的外设如：空调装置、消防装置、灯光装置、温度湿度检测系统等.系统板主要硬件资源包括：网络通信接口、多路485 总线接口、程序调试接口、继电器控制接口、电源输出接口、LCD 显示屏、按键、G 通信模块、SD 扩展存储卡和系统供电模块等.
三、机房环境监控系统硬件设计
3.1 嵌入式处理器及各功能模块芯片选型
Exynos 4412 又称为Exynos4 Quad,Exynos 4412 是三星的第一款四核处理器,采用Cortex-A9 架构,核心最高频率均为1.4 GHz.制程工艺方面,Exynos 4412 采用32 nm 工艺,内部使用32/64 位总线架构,高效率、低功耗[2].本项目我们采用的是基于三星Exynos 4412 为主处理器的一款ARM 核心开发板,在此开发板上进行系统设计和硬件电路设计.该开发板具有高主频和丰富的的外设接口,具有稳定性强、可靠性高的特点,能适用于对性能和处理能力有较高要求的嵌入式系统应用场合.此外,该硬件系统主要涉及功能及器件包括：1）以太网通信接口选用DM9621NP100M 快速以太网控制器及HR911105A 型网络变压器、2）12 路485 总线接口使用四位编码选通芯片进行切换、3）G 模块使用SIMCOM 公司SIM800A 高性能工业级G/GPRS 模块,其工作频段为双频：G900/1800MHz.SIM800A 可以低功耗实现语音、S、GPRS 数据传输等功能.该模块同时具有TTS 本地文本语音播报功能,尤其适合用于需要语音、短信、GPRS 数据服务的各种领域、4）板上配置了TI 公司具有三态输出的16 位2.5V 至3.3V 及3.3V 至5V 电平转换收发器SN74ALVC164245,可满足主板不同IC 供电需求、5）串口通信控制LCD 液晶显示屏及GPIO 控制相关操作按键.系统功能结构如图1 所示.
3.2 PCB 设计及产品外型
本产品使用Altium Designer 完成全部硬件设计工作,对于高速信号线相关部分充分考虑信号完整性相关参数设置,产品使用T 设备及回流焊生产线进行大部分器件的焊接工作.完成系统分析和硬件设计后,首先对照各模块的硬件原理图仔细检查板布局和连线,在系统上电后检查电路是否存在短路等异常现象,确认无短路后,将硬件模块电源连接到恒流电源供电,并设置较低的电流阀值,加电确认无异常情况,如器件内部短路或损坏,导致恒流电源电压不正常等[3].基于Exynos 4412 处理器的嵌入式机房环境动力监控系统整机如图2 所示.
四、系统调试方法
本系统的调试首先以模块调试方法进行,各项功能模块调试通过后再进行联合调试；采用该方法极大提高了问题定位和解决效率.本系统的整机测试最终借助于嵌入式软件来进行,通过嵌入式软件程序代码,对硬件设计所提供的功能进行配置、输出等操作,在确保软件代码有效的情况下,验证系统硬件设计和功能实现是否有效.因此,在确认硬件电路无误后,对嵌入式机房环境监控系统注入软件系统,通过软件对系统硬件设计进行最终验证.
五、总结
本文利用嵌入式与物联网技术,设计并构建了基于Exynos 4412 的嵌入式机房智能监控硬件系统,为机房智能监控提供了技术支持.系统的硬件采用嵌入式技术,系统结构紧凑,发热量低,无需硬盘等易损部件,在电源、信号线等与外界交互的地方均按照工业2 级设备标准进行防浪涌、防雷击、防静电等设计,芯片选型均采用工业级标准产品,可保证现场恶劣环境下的系统稳定运行.
监控系统论文参考资料：
小结，此文是一篇关于对不知道怎么写机房环境和监控系统和嵌入式论文范文课题研究的大学硕士、监控系统本科毕业论文监控系统论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。
