ARM平台下农田信息服务器的设计

摘要

随着信息技术的飞速发展和广泛应用，农田信息监测的方法和手段在不断提高和丰富，但总体来看，农田信息监测系统仍存在一些有待解决的问题。农田具有分布散、布线难、设备多、传输距离有限、现场信息复杂、设备难管理的特点，随着3S技术在现代农业中的广泛应用，影响农作物生长的信息参数种类、采集区域、数据精度的要求也逐渐增加，仅依靠传统农业方式，采用单片机数据采集监测系统很难达到当今农业监测系统的高标准要求。
　　ARM作为嵌入系统设计的通用处理器内核，具备高性能、低功耗、易扩展的优点，逐渐被应用到各个领域，农业嵌入式服务器也逐渐成为一种发展趋势。本文设计了一种基于ARM嵌入式技术的农田信息监测系统服务器设计方案。农田信息服务器，选择以ARM920T为核心的三星S3C2440为硬件系统的处理器平台，以嵌入式Linux为操作系统，对采集到的农田信息进行可靠传输和管理，方便用户对农田管理做出科学决策，系统具有良好的稳定性和扩展性。
　　本论文的主要研究内容包括:
　　(1)分析了国内外农田信息监测系统的现状，讨论了课题研究背景和意义，总结出基于ARM嵌入式技术的农田信息监测系统的发展方向和趋势。
　　(2)对ARM处理器的体系结构、嵌入式操作系统和系统开发的关键技术进行了深入研究，进行了系统的总体设计。
　　(3)实现了bootloader移植，Linux内核的定制，文件系统的编译及移植，嵌入式图形开发环境QT的移植等。
　　(4)实现了嵌入式服务器与无线传感器网络之间的通信，并设计相应通信数据帧。通过TCP/IP实现了嵌入式服务器与系统应用层之间的通信。
　　(5)在搭建的嵌入式软硬件平台上实现嵌入式Web Server，完成相关配置。开发设计CGI程序并实现动态Web技术，以此来实现与用户的交互功能。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 现代农业技术国内外研究现状

1．3．2 嵌入式技术发展现状

1．4 论文主要工作

2 系统总体方案设计

2．1 系统整体设计

2．2 系统功能设计

2．2．1 无线传感器网络层

2．2．2 ARM服务器处理层

2．2．3 应用层

2．3 系统硬件平台

2．3．1 ARM介绍

2．3．2 ARM指令

2．3．3 开发板硬件说明

2．3．4 S3C2440芯片介绍

2．4 操作系统选择

2．5 小结

3 服务器软件环境的搭建

3．1 Linux开发环境搭建

3．1．1 安装交叉编译器

3．1．2 Bootloader引导程序

3．1．3 内核编译及移植

3．1．4 制作文件系统及移植

3．2 嵌入式图形开发环境的搭建

3．2．1 Qt和Qt／Embedded简介

3．2．2 Qt／Embedded移植

3．3 挂接NFS网络文件系统

3．4 小结

4 农田信息服务器的软件设计

4．1 Linux网络编程

4．1．1 Linux网络结构

4．1．2 Linux socket编程

4．2 服务器端程序设计

4．2．1 服务器工作原理

4．2．2 服务器的socket通信

4．2．3 服务器监听程序

4．2．4 线程池

4．3 客户端程序设计

4．4 Linux下串口通信编程

4．4．1 串口函数

4．4．2 数据帧格式设计

4．5 GUI图形界面设计

4．6 小结

5 服务器Web Server的建立

5．1 Boa服务器的实现

5．1．1 Boa工作流程

5．1．2 Boa服务器的移植

5．2 公共网关接口CGI

5．2．1 CGI介绍

5．2．2 CGI库的移植

5．3 Web服务器的运行及测试

5．4 小结

6 总结与展望

6．1 论文研究工作总结

6．2 进一步的工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

作者简介

致谢