嵌入式甲烷浓度监控终端的研究与设计

摘要

随着城市化进程的加快，市区化粪池数量日趋增多，由于监管不力及疏浚不及时等原因，其安全隐患也日益突出，对人民群众的日常生活造成了较大的影响。因此对化粪池的甲烷浓度进行远程监控具有十分重要的现实意义。
　　 论文分析了嵌入式技术国内外发展现状及开发甲烷浓度远程监控系统的意义，提出以ARM9(S3C2410)芯片为CPU，以嵌入式Linux为软件核心，以红外甲烷浓度检测技术为核心检测手段，以GPRS为通信手段，形成甲烷浓度远程监控系统的总体设计思想。它是利用GPRS网络覆盖范围广、传输性好与嵌入式低功耗方便实用相结合的系统解决方案。其设计思想为：通过甲烷检测模块检测化粪池中甲烷浓度，通过CAN总线传送给主控模块，主控模块判断浓度是否超标，超标的情况下通过GPRS模块将数据经由GPRS网络传送至监控中心。
　　 论文建立了基于arm-linux的嵌入式开发环境，完成基本的硬件电路和软件设计。硬件设计方面，将其分为主控模块和扩展模块两个部分进行设计，这样有利于系统维护和升级，并提出以GPRS无线通信技术实现监控现场与监控中心之间的通信。本文详细介绍了电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路、串口电路、GPRS模块接口电路等硬件部分电路的设计思想及设计过程，并给出部分主要电路。软件设计方面，根据其所需要实现的功能，裁剪并成功移植了嵌入式Linux内核到ARM处理器中；完成了相关驱动程序的编制；实现了GPRS模块的通信功能，给出了监控中心相关软件的设计方案。
　　 嵌入式甲烷浓度远程监控系统处理功能强、人机交互性好、系统升级简单，具有较高的使用价值和应用前景。假如在此基础上作进一步开发，向微型化、高度智能化等方向发展，以满足不同场合的需求，它将具有更大的使用价值和应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1选题背景

1.2甲烷浓度监控

1.3嵌入式技术

1.4本文主要内容

2 系统总体方案论证

2.1存在的问题

2.2方案的提出

2.2系统功能说明及其工作过程

2.2.1功能说明

2.2.2工作过程

2.3嵌入式系统

2.4本章小结

3 嵌入式监控终端

3.1嵌入式监控终端面对的基本问题

3.2嵌入式监控终端的硬件设计

3.2.1电源电路

3.2.2时钟电路

3.2.3复位电路

3.2.4存储模块电路

3.2.5JTAG接口电路

3.2.6串口电路

3.2.7 GPRS模块

3.2.8甲烷检测模块

3.3本章小结

4 嵌入式终端的软件要求

4.1嵌入式操作系统的选择

4.2建立嵌入式交叉编译环境

4.2.1配置开发环境

4.2.2安装GNU交叉工具链

4.2.3安装交叉调试器

4.3编译Bootloader

4.3.1 Bootloader介绍

4.3.2 u-boot

4.3.3 u-boot的配置、编译及烧写

4.4嵌入式Linux内核

4.4.1内核的编译与配置

4.4.2内核的烧写

4.5驱动开发

4.5.1 CAN总线驱动

4.5.2串口驱动

4.6 GPRS数据传输

4.6.1模块初始化

4.6.2嵌入式Linux下实现PPP连接

4.6.3具体软件实现

4.6.4数据传输可靠性设计

4.7监控中心软件设计思维

4.7.1功能描述

4.7.2设计思路

4.7.3实现方案

4.8本章小结

5 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录