基于uClinux的机电设备远程监控系统设计
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摘要
嵌入式远程监控系统是网络与工业设备测量、控制机构相结合的产物,它通过现场控制网络和Internet,把分布于机电设备的测量机构和控制机构连接起来,实现了用户和机电设备的远程信息交互,完成了远程监视和控制。由于它能够较好的满足实际生产生活的需要,因此广泛的应用于工业生产控制、航空航天、信息家电等各行各业,具有着良好的发展前景。本文的创新点:本文根据企业管理和市场应用的需求,将B/S模式引入到监控系统中,选择了基于B/S模式的远程监控系统的研究与实现的课题。
本论文研究和设计了一种基于三星S3C44B0X芯片和uCLinux操作系统的远程机电设备监控系统,包括系统硬件板的设计、uCLinux操作系统的移植、驱动程序的开发、嵌入式Boa Web Server的架设、动态网页的设计开发。该系统可以满足用户对远程机电设备控制和简单信息读取的需要。
论文首先介绍了远程监控系统的硬件系统设计。硬件系统主要由三部分组成,首要部分是S3C44B0X及其存储器部分。存储器部分包括8MB SDRAM和2MB的Flash。SDRAM作为操作系统内核及应用程序运行的空间,Flash用作存储引导程序、uCLinux操作系统映像和网页脚本等文档。第二部分是主要是串口和CAN总线接口。第三部分是以太网数据交换接口。
论文还研究操作系统的引导程序(Bootloader)的移植、uClinux操作系统内核的移植与定制、设备驱动程序的开发、嵌入式webserver设计部分。其中嵌入式webserver部分是uClinux操作系统层上的应用程序,它综合运用了嵌入式Boa WebServer的动态、静态网页等技术,为系统提供了嵌入式Web服务、远程设备的信息交互与控制服务。
最后,本文展望了机电设备远程监控系统发展前景。
Embedded remote monitor system is the integration of industrial measuring and controlling mechanism. It is widely used in the field of industrial control,aviation, aeronautics, intellectual home appliances.Its prospect is cheerful. This thesis introduce the B/S mode to the monitor system according to the demand of enterprise management and market;this paper
This thesis has designed a remote monitoring system based on S3C44B0X and embedded operating system uClinux, including hardware design, the porting of uClinux,the development of device driver, implantation of Boa Web Server and the software of dynamic webpage.This system may satisfy the need of controlling over remote devices and the reading of simple state information.
Firstly,the paper introduced hardware design of the remote control system.The hardware system is composed of three parts:the primary is S3C44B0X and it’s memory unit. The memory unit includes 8M bytes SDRAM and 2M bytes Flash.The uClinux operating system and application code run in SDRAM, and the Flash is for the storage of bootloader image, uClinux image, webs and scripts.The second part is mainly a serial ports and a CAN port. The last part is Ethernet port.
The thesis has research on porting of the bootloader, the porting and customization of uClinux kernel,the development of device driver and the embedded webserver. the embedded webserver is application program on uClinux operating system.It has synthesized dynamic webpage technology and static webpage technology of Boa Web Server, and provided services for webs,remote control and data acquisition tasks.
本论文研究和设计了一种基于三星S3C44B0X芯片和uCLinux操作系统的远程机电设备监控系统,包括系统硬件板的设计、uCLinux操作系统的移植、驱动程序的开发、嵌入式Boa Web Server的架设、动态网页的设计开发。该系统可以满足用户对远程机电设备控制和简单信息读取的需要。
论文首先介绍了远程监控系统的硬件系统设计。硬件系统主要由三部分组成,首要部分是S3C44B0X及其存储器部分。存储器部分包括8MB SDRAM和2MB的Flash。SDRAM作为操作系统内核及应用程序运行的空间,Flash用作存储引导程序、uCLinux操作系统映像和网页脚本等文档。第二部分是主要是串口和CAN总线接口。第三部分是以太网数据交换接口。
论文还研究操作系统的引导程序(Bootloader)的移植、uClinux操作系统内核的移植与定制、设备驱动程序的开发、嵌入式webserver设计部分。其中嵌入式webserver部分是uClinux操作系统层上的应用程序,它综合运用了嵌入式Boa WebServer的动态、静态网页等技术,为系统提供了嵌入式Web服务、远程设备的信息交互与控制服务。
最后,本文展望了机电设备远程监控系统发展前景。
Embedded remote monitor system is the integration of industrial measuring and controlling mechanism. It is widely used in the field of industrial control,aviation, aeronautics, intellectual home appliances.Its prospect is cheerful. This thesis introduce the B/S mode to the monitor system according to the demand of enterprise management and market;this paper
This thesis has designed a remote monitoring system based on S3C44B0X and embedded operating system uClinux, including hardware design, the porting of uClinux,the development of device driver, implantation of Boa Web Server and the software of dynamic webpage.This system may satisfy the need of controlling over remote devices and the reading of simple state information.
Firstly,the paper introduced hardware design of the remote control system.The hardware system is composed of three parts:the primary is S3C44B0X and it’s memory unit. The memory unit includes 8M bytes SDRAM and 2M bytes Flash.The uClinux operating system and application code run in SDRAM, and the Flash is for the storage of bootloader image, uClinux image, webs and scripts.The second part is mainly a serial ports and a CAN port. The last part is Ethernet port.
The thesis has research on porting of the bootloader, the porting and customization of uClinux kernel,the development of device driver and the embedded webserver. the embedded webserver is application program on uClinux operating system.It has synthesized dynamic webpage technology and static webpage technology of Boa Web Server, and provided services for webs,remote control and data acquisition tasks.
引文
[1] 张永.基于ARM9的嵌入式Linux开发平台构建与应用.天津师范大学硕士学位论文.2006
[2] 钟锡昌.嵌入式操作系统在中国的发展现状与前景.信息技术与标准化.2006.6
[3] 冯欣,秦娟英.uClinux平台下的flash技术.单片机与嵌入式系统应用.2004.7
[4] Hynix Seminiconductor. HY57V641620HGT DataSheet. http://www.hynix.com.2006
[5] 张进,姜威u-boot的启动流程分析及移植步骤,电力自动化设备.2005
[6] 王卫国.嵌入式Linux在高速数据采集系统中的应用研究.西北工业大学硕士学位论文.2004
[7] 天极网.路由器技术深入剖解. http://www.yesky.com/
[8] 董付.基于Linux的嵌入式信息交互系统的研究与实现.电子科技大学硕士学位论文.2004
[9] 蒋建虎,韩英.工业以太网技术的现状和发展.洛阳工业高等专科学校学报.2005,5
[10] 刘勇,Linux开发技术研究.西南交通大学硕士学位论文.2004
[11] 曹军义,刘曙光.基于Internet的远程测控技术.2001,6
[12] 田泽.嵌入式系统开发与应用教程.北京航天航空大学出版社.2005
[13] 帅春燕.基于ARM-linux嵌入式系统的研究与应用.昆明理工大学硕士学位论文.2004
[14] 冯冬芹,金建祥,褚健浅谈以太网应用于工业现场的关键技术.世界仪表与自动化.2002 ,4
[15] 杜品圣.工业以太网技术的介绍和比较,仪器仪表标准化与计量.2005,5
[16] 丘伟民,基于工业以太网的自控系统应用.有色冶金设计与研究.2005,3
[17] 桑江.嵌入式Linux系统在GPS行业终端设备中的应用.吉林大学硕士学位论文.2004
[18] 王成,刘金刚.基于Linux的嵌入式操作系统的研究现状及发展展望.微型机与应用.2004,5
[19] S3C44B0X RISC Microprocessor User's Manual. Samsung electronics
[20] 詹荣开.嵌入式系统BootLoader技术内幕.Available at: http://www.ibm.com/developerworks/cn/Linux/I-btloaderrndex.html,2003
[21] 杨存祥,张晓华,黄布毅.基于B/S模式的Web分布式系统的设计与实现.电测与仪 表.2004.4
[22] NAND和NOR flash详解.http://www.itsn.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=8&id=358转载
[23] 汉泽西,吕飞.大容量NAND Flash在嵌入式系统中的应用.石油仪器.2006.2
[24] 王亚刚.嵌入式Linux系统移植与裁剪技术研究.西北大学硕士学位论文.2005
[25] Cirrus Logic CS8900A Product Data Sheet 2004.9
[26] 赵幸.可定制的嵌入式实时Linux研究与开发.西北工业大学硕士学位论文.2004.
[27].2005万永波,张根宝.基于ARM的嵌入式系统Bootloader启动流程分析.微计算机信息 2005
[28] 赵俊良,李哲英.Blob在S3C44BOX上的移植.单片机与嵌入式系统应用.2004,9
[29] 王中.嵌入式Linux设备驱动程序的研究与开发.中国科学院沈阳计算技术研究所硕士 学位论文.2003
[30] Tim Parker&Mark Sportack.TCP/IP技术大全,北京:机械工业出版社,2000.1
[31] 毛德操,胡希明.Linux内核源代码情景分析.浙江大学出版社.2001
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[79] Larry Doolittle and Jon Nelson. Boa Introduce. http://www.boa.org,2006.
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[81] 张移山.CGI程序设计指南.北京:中国水利水电出版社,1998.
[82] 陶雪丽,李宝方等.具有网络和双启动功能的S3C2410 BootLoader的实现.河南机电 高等专科学校学报.2005
[83] Steve Furbur,ARM SoC体系结构.北京航空航天大学出版社,2004.
[84] Jean J.Labrose,嵌入式实时操作系统UC/OS-II(第2版).北京航空航天大学出版社,2005
[85] 陈利君,冯锐,牛欣源译.Daniel P.Bovet&Marco Cesati著.深入理解Linux内核.中国电力出版社,2004.
[86] Tom Swan,Tom Swan's GNU C++ for Linux,邱仲潘译,电子工业出版社,2000.9
[87] 周魏松等.Linux系统分析与高级编程技术.机械工业出版社.1999,12
[88] 李善平,陈文智编著.边千边学-Linux内核指导.浙江大学出版社.2002
[89] 周立功等.ARM微控制器基础和实战.北京航天航空大学出版社.2003,11
[90] 孙天泽等.嵌入式设计及LINUX驱动程序开发指南.电子工业出版社.2005,2
[91] 任永铮.LINUX C程序员指南. 国防工业出版社.2000,9
[92] John Catsoulis著,徐君明等译.嵌入式硬件设计.O'REILLY&中国电力出版社.2004,6
[93] W.Richard Stevens著,范建华等译.TCP/IP详解卷1:协议. 机械工业出版社&Addison-Wesley.2004,12
[94] 邱仲潘.红帽Linux9从入门到精通
[95] Michel Baf Programming Embeded Systems in C and C++ 1999 O'Reilly
[96] www.kernel.org
[97] www.arm.com.uk
[98] www.sourceforge.net
[99] Klaus Wehrle,Frank Pahlke,etc. The Linux Networking Architecture:Design and Implementation of Network Protocols in the Linux Kernel.Prentice Hall.2004
[100] Richard Stallman,Roland Pesch,Stan Shebs.Debugging with gdb-The gnu Source-Level Debugger.Free Software Foundation.2004
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[102] Ravi Gupta.Linux 2.6 for Embedded Systems-Closing in on real time.RTC Magazine.2003
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