布光系統(tǒng)是廣泛應(yīng)用于電視演播廳、電影攝影棚、體育場館以及舞廳的一種機械化照明燈具及其控制系統(tǒng)，是為增強舞臺藝術(shù)效果的一種燈光控制設(shè)備。目前，布光系統(tǒng)存在的問題是：人機界面差，操作復(fù)雜;不能實時檢測故障部位及原因，系統(tǒng)故障率大，難以維護;不能實現(xiàn)對被控對象的全部控制，只實現(xiàn)了單一、局部控制;缺乏形象的吊桿、燈具動作顯示。
　　本文介紹的布光監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字化分布嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)布光任務(wù)。在布光系統(tǒng)中采用基于Windows CE的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實時性好，可靠性高;速度快，大容量的特性可以適應(yīng)不斷增長的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理需求;體積小，結(jié)構(gòu)設(shè)計方便靈活，設(shè)備和軟件成本大幅下降;基于Windows的嵌入式開發(fā)技術(shù)相對普及，人才成本下降。
　　1 系統(tǒng)概述
　　應(yīng)用于布光系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)為數(shù)字雙向串行通訊控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由控制臺、網(wǎng)絡(luò)控制器、提升設(shè)備、燈具控制器四部分組成。其中控制臺由專用控制臺、備份控制臺和無線遙控三部分構(gòu)成;網(wǎng)絡(luò)控制器負責網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，包括控制臺向下傳輸命令和下位機傳感器信號的返回，同時負責各控制臺之間的切換;提升設(shè)備由提升機控制器、提升機和吊桿構(gòu)成;燈具控制器控制燈具實現(xiàn)不同的動作。
　　系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
　　
　　主控臺是系統(tǒng)的主要控制平臺，硬件由PC/104和液晶顯示器組成，同時使用Microsoft的Windows CE操作系統(tǒng)。備份控制臺由普通PC機實現(xiàn)，刪減主控制臺功能，保留部分必要的功能，起到備份數(shù)據(jù)和輔助控制的作用。遙控器是手持式輔助控制器，在100m內(nèi)可以可靠有效地控制系統(tǒng)。無線遙控模塊采用單片無線收發(fā)一體芯片nRF401。該芯片具有低發(fā)射功率和高接收靈敏度的特點。
　　網(wǎng)絡(luò)控制器負責主控臺、備份臺、遙控器三個控制臺直接控制權(quán)力的分配，同時負責由上而下控制命令的傳輸以及傳感器信息由下而上的傳遞。網(wǎng)絡(luò)控制器與主控臺和備份臺之間的通信分別采用RS-232串口和CAN總線實現(xiàn)。CAN總線具有抗干擾能力強和可靠性高的特點。
　　被控節(jié)點有兩種：一種是提升機控制器，采用變頻調(diào)速控制;另一種是燈具控制器。網(wǎng)絡(luò)控制器與被控節(jié)點之間通過CAN總線進行通信。系統(tǒng)可控路數(shù)需達到1000路。因此，為了擴展CAN網(wǎng)的節(jié)點數(shù)，6個CAN總線中轉(zhuǎn)器與網(wǎng)絡(luò)控制器相連，每個中轉(zhuǎn)器下接6個CAN子網(wǎng)，共有36個CAN總線子網(wǎng)。
　　2 Windows CE簡介及其特點
　　主控制臺的操作系統(tǒng)采用微軟公司的嵌入式Windows CE 3.0。Windows CE是一種緊湊、高效、可伸縮的操作系統(tǒng)。主要面向各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。它具有多線程、多任務(wù)、完全搶占式的特點，是專門為各種有很嚴格資源限制的硬件系統(tǒng)設(shè)計的。它的模塊化設(shè)計使嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用程序開發(fā)者能夠方便地定制以適應(yīng)一系列不同的產(chǎn)品。Windows CE操作系統(tǒng)包括以下主要模塊：
　　（1）內(nèi)核模塊，支持進程和線程處理及內(nèi)存管理等基本服務(wù);
　?。?）內(nèi)核系統(tǒng)接口模塊，允許應(yīng)用軟件訪問操作系統(tǒng);
　?。?）文件系統(tǒng)模塊，支持持久穩(wěn)固的信息存儲;
　?。?）圖形窗口和事件子系統(tǒng)模塊，控制圖形和Windows相關(guān)的圖形用戶界面;
　?。?）通信模塊，允許同其他設(shè)備進行信息交換。
　　Windows CE支持多種外設(shè)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括鍵盤、鼠標、觸摸屏、串行口、以太網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器、USB設(shè)備、音頻設(shè)備、并行口、打印機和存儲設(shè)備。Windows CE支持超過1000個常用的Microsoft Win32 API和一些附加的編程接口，可用于開發(fā)應(yīng)用程序。這些接口包括COM、MFC、ATL等。此外，Windows CE支持用于管理時間關(guān)鍵任務(wù)響應(yīng)的實時處理;各種串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，包括支持USB;為Windows CE用戶提供Web服務(wù)的移動頻道;用于進程間通信的Automation和其他方法;還支持管理可安裝設(shè)備等可選組件。
　　對于Windows CE而言，原始設(shè)備制造商（OEM）能開發(fā)硬件適配層OAL（OEM Adaptation Layer），其他開發(fā)者可以開發(fā)內(nèi)部驅(qū)動程序、可安裝驅(qū)動程序及運行在嵌入式設(shè)備上的應(yīng)用程序。獨立軟件提供商ISV（Independent Software Vendor）能獨立于硬件平臺開發(fā)應(yīng)用軟件。與其他操作系統(tǒng)比較，Windows CE具有下列優(yōu)越性：
　?。?）32位多線程、多任務(wù)、完全搶占式的操作系統(tǒng);
　?。?）強大的圖形顯示功能支持，用戶能定制完全自己風格的操作界面;
　?。?）支持大部分Win32 API，使得基于其他Windows的應(yīng)用程序能方便地移植到Windows CE上;
　　（4）體積小，并能夠從ROM直接啟動，無需硬盤，不存在系統(tǒng)崩潰和病毒感染問題。
　　Windows CE是為便攜式電腦設(shè)計的新型平臺。它提供Windows操作系統(tǒng)的堅實子集。同時，微軟公司為Windows CE的開發(fā)提供了一套完整且功能強大的系列工具，從硬件調(diào)試到軟件開發(fā)都為用戶提供了方便。