基于战术通信网的基层数据融合——嵌入式网关系统的设计与实现

摘要

网络通信发展到目前为止，网关不再完全归为一种传统意义上的网络硬件，只要能将使用不同格式、通信协议或结构的两个系统，无缝隙平滑连接起来的软硬件结合实体均可称之为网关。嵌入式linux具备源码开放，内核稳定高效，软件丰富等优势，用它来实现网关功能是一个低成本的选择。
　　 本文提出一种采用32位嵌入式系统来实现网关的方法，应用嵌入式操作系统带有的TCP/IP协议栈，设计相应的应用程序来实现网关功能，以求把不同的数据统一到同一种协议或标准来进行传输，从而实现基层数据与网络上的服务器之间的相互通信。
　　 本学位论文首先介绍了嵌入式系统的定义以及linux嵌入式系统的一些相关知识，在此基础上给出了嵌入式网关硬件的总体实现方案，以及linux嵌入式系统在硬件上的实现；随后对开发应用程序时用到的各种软件工具，包括编辑器编译器调试器以及工程管理器等做了简单介绍，并给出了开发环境的搭建方案以及应用软件开发的流程。在本文的第五章首先讲述了TCP网络通信的体系结构以及TCP/IP模型中数据的封装过程，然后进一步分析了嵌入式linux的网络层次结构以及通信原理，随后对网关应用软件设计中用到的一些socket套接字相关知识做了简单的概述。本文的最后一章分析了在实现网关功能时开发板开发环境配置的一系列配置问题以及相关的测试方法，然后用框图形式给出了网关主程序的实现方案(包括客户端和服务端)，最后将调试好的应用程序固化到开发板(网关)上，并给出了应用程序运行时几种典型模式下的运行界面，包括传输数据流文件以及数据融合实验等。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景意义

1.2论文的主要内容和各章节的安排

2嵌入式系统以及嵌入式linux概述

2.1嵌入式系统概述

2.1.1嵌入式系统的定义

2.1.2嵌入式系统的发展

2.1.3嵌入式系统的特点

2.1.4嵌入式处理器

2.1.5嵌入式系统的应用领域

2.2嵌入式linux

2.2.1嵌入式linux的特点

2.2.3嵌入式linux的基本操作命令

2.2.3嵌入式linux应用软件开发流程

3嵌入式网关硬件的总体实现方案

3.1嵌入式网关的总体硬件结构设计

3.1.1 AT91RM9200微处理器

3.1.2 DEBUG COM电路(串口电路)

3.1.3电源电路

3.1.4网口电路

3.2 ARM-Linux系统的bootLoader实现

3.2.1 bootLoader概述

3.2.2 bootLoader的典型结构框架

3.3 BootLoader的实现和移植

3.3.1 u-boot源代码目录结构

3.3.2与AT91RM9200相关的u-boot代码

3.3.3移植的基本步骤

3.3.4生成目标文件

3.3.5调试与小结

3.4 linux系统的烧写

3.4.1 Linux系统的烧写流程

3.4.2 Linux系统在地址空间中的位置

4嵌入式网关的软件开发环境

4.1 Iinux下C语言软件开发编程环境

4.1.1 Vi编辑器简介

4.1.2 Gcc编译器简介

4.1.3 Gdb调试器简介

4.1.4 Make工程管理器简介

4.2嵌入式应用软件开发平台与环境

5嵌入式linux的网络体系结构

5.1 TCP/IP网络简介

5.2嵌入式linux中TCP/IP网络结构

5.3网络通信原理

5.4嵌入式linux环境下的编程

5.4.1套接字(socket)编程基础

5.4.2套接字(socket)编程相关数据结构与函数

5.4.3网络程序中的数据流通信

5.4.4 Socket编程中需要解决的一些问题

5.5 Concurrent TCP server结构下的网络多任务

6嵌入式网关的软件设计与整体实现

6.1开发环境的配置

6.2开发环境的测试

6.3开发板上开发应用程序流程

6.4主要函数流程图

6.5数据的封装和解析流程分析

6.6加入应用程序的ramdisk文件系统映像制作

6.7实验结果分析

6.8调试程序时的几个问题与解决办法

6.9本章小结

7总结与展望

致谢

参考文献