基於嵌入式平臺的網路化OTDR模擬訓練系統設計論文

基於嵌入式平臺的網路化OTDR模擬訓練系統設計論文

　　針對教學訓練中的實際困難，採用虛實結合的模擬模擬技術，設計了低成本實用性強的網路化 OTDR模擬訓練系統，可以方便地實現多型號 OTDR 操作使用模擬訓練。

　　1 系統概述

　　1.1 系統功能

　　系統功能是實現光纜線路施工與維護多型號OTDR 操 作 使 用 模 擬 訓練 。 目 前 我 們 主要 開發了XXXXXXX、XXXX、XXXXXX3 種典型型號，對於其他型號的 OTDR 可以根據需要在後期進行擴充套件。工作在PC104 嵌入式平臺 OTDR 模擬器，可以逼真每種 OT-DR 實物操作面板、介面、測量工作流程，此外，OTDR模擬器還能夠依據主控機下達的任務，準確地生成相應測量波形並進行顯示分析。

　　1.2 系統組成

　　主要由主控計算機、網路交換機和 3 個 OTDR 模擬訓練器組成。主控計算機除了完成任務下達外，還負責完成系統能夠對參訓人員資訊、訓練情況進行管理。交換機為一般的計算機網路交換機，實現路由模擬計算機和OTDR模擬器之間的資訊傳遞。

　　2 硬體設計

　　系統硬體設計的主要內容就是3種OTDR模擬訓練器的設計。

　　每種 OTDR 模擬器的硬體部分主要包括：專用按鍵及旋鈕面板、凌陽 61 微控制器電路板、PC104 工控系統、液晶顯示屏及驅動套裝。其中，61 微控制器電路板負責掃描按鍵及旋鈕資訊，並將掃描到的按鍵或旋鈕資訊透過 232 串列埠發往 PC104 工控機，工控機對接收到的按鍵資訊進行處理後，依據所模擬 OTDR 儀表的工作流程和顯示方式，力求在模擬器顯示屏上呈現與實物一致的顯示內容。

　　3 系統軟體設計

　　系統軟體設計主要包括：主控軟體、執行在 61 微控制器上的鍵盤與旋鈕介面程式以及 3 種 OTDR 模擬器的模擬軟體。

　　3.1 主控軟體

　　主控軟體執行在主控計算機上，執行在 WIN-DOWS 平臺上。該軟體主要功能有：① 負責管理參訓人員資訊;② 模擬產生單盤光纜衰減特性資訊資料，多種線路衰減特性和故障資訊資料;③ 獲取由各個OTDR 模擬器發來的操作資訊，根據需要可以在主控機上監視或復現其中任意一個的顯示內容;④ 資料管理功能，主要包括對單盤光纜相關引數資料、使用者資訊、學員資訊、訓練考核成績等資料的管理。

　　3.1.1 顯示物件設計

　　顯示物件是一個關於顯示的資料和函式的封裝，主控端和模擬器端共用的是一個顯示物件。其主要功能是，在主控端實現模擬器端顯示內容的監視與復現，在模擬器端實現操作指令的呈現。其主要封裝的資料有，波形資料(大小為8 192的int型陣列)、模擬器種類標識程式碼、顯示端標識碼、顯示狀態碼組等資料;主要封裝的函式有顯示函式、更新函式、操作指令解析函式等。

　　3.1.2 資料庫設計

　　系統採用 Access 資料庫儲存相關資料，應用 A-DO 資料庫介面實現訪問管理。資料庫主要由使用者資訊資料表，光纜線路特性和故障引數(包括單盤)資料表，顯示狀態資料表等 12 個表構成。

　　3.2 OTDR 模擬器面板 61 微控制器程式設計

　　61 微控制器程式設計實現 3 種 OTDR 模擬器操作面板均與 pc104 之間的`介面通訊。對應設計有 3 套程式。其功能與工作流程基本一致。

　　微控制器程式在凌陽微控制器整合開發環境(μ'nSPIDE1.8.4)中開發，OTDR 模擬器面板 61 微控制器程式設計相對來說比較簡單，微控制器僅是完成按鍵以及旋鈕狀態檢測，消抖編碼、232串列埠通訊，LED指示燈控制等幾項功能。

　　3.3 OTDR 模擬器模擬軟體設計

　　OTDR 模擬器模擬軟體設計有 3 種，分別針對每一種型號的 OTDR，它們的設計基本類似。

　　OTDR 模擬器模擬 軟體 功 能 是模 擬 實 裝 OTDR的工作流程。大多數 OTDR 基於嵌入式處理平臺設計，軟體的工作流程也基本類似，其工作流程是基於判斷和跳轉的結構化程式工作模式。

　　4 結束語

　　系統應用網路通訊技術和實物模擬相結合的方法實現了光時域反射的網路化，多型號模擬訓練系統設計。本系統可以在主控端任意編輯訓練內容，同時將任務下達給多個受訓者，可以實現多名受訓者的多型號並行訓練，此外主控系統還能監視或復現任意一名受訓者操作顯示情況，可以方便地實現操作案例的詳細講解。此外，由於系統對光纜故障測量儀器的人機互動和結果呈現採用基於 PC104 系統的實物形式模擬，雖然有操作過程的真實感受，但成本相對來說還是比較高，對於經費極度受限訓練任務繁重的單位，還可以考慮將系統設計為純虛擬形式。