基于嵌入式Linux无线远程监测系统的研究

摘要

随着社会的发展，科学水平的进步，我国自动化程度的提高，企业的生产过程复杂化，生产过程需采集的数据也越来越多。而这些数据中有些是分布在一些分散的、无人值守的恶劣环境。对于这些数据采集采用传统的有线传输、短距离无线网等通信方式已不再适合。此时，结合嵌入式系统和移动通信技术的无线数据远程监测成为一种新型的解决方案。 本论文首先介绍了课题的背景，然后研究并分析了GPRS网络的特点，提出了采用GPRS技术实现无线数据传输。接着提出了一套设计方案:系统共分为三部分，第一部分是上位机部分，第二部分是嵌入式GPRS通信终端，第三部分是数据采集装置。数据采集装置放置在工业现场，嵌入式GPRS通信终端把数据采集装置采集到的现场数据发送至互联网上，控制室内的PC通过上网即可监控现场数据，实现远程监控。 本论文在第三章第四章介绍了嵌入式GPRS通信终端硬件和软件设计。嵌入式GPRS通信终端的硬件部分以三星公司的ARM9处理器S3C2410为核心，GPRS模块使用的是SIMENSE公司的MC39I。软件体系上，嵌入式GPRS通信终端采用嵌入式Linux作为它的操作系统，移植PPP协议作为数据链路层协议，嵌入UDP协议作为传输层协议，在此基础上开发了驱动程序和应用程序。最后嵌入式GPRS通信终端可以通过访问GPRS无线网络传输现场数据，实现无线上网。 本论文第五章介绍了数据采集装置，该装置有三类模块，分别是模拟量采集模块、模拟量输出模块、开关量输入输出模块。为了节约成本，工业现场距离比较近的数据采集装置共用一个嵌入式GPRS通信终端，嵌入式GPRS通信终端与多个数据采集装置之间使用RS485总线方式通信，通信协议使用一主多从的Modbus协议，嵌入式GPRS通信终端作为主机，数据采集装置作为从机，每个数据采集装置都有板地址，为了方便现场配置Modbus网络，使用红外通信技术对每个数据采集装置设置板地址。 本论文最后总结了论文所做的工作，并给出了基于嵌入式Linux无线远程监测系统需要完善的方面以及未来发展的趋势。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景

1.1.1 GPRS的概述

1.1.2嵌入式系统概述

1.2论文的研究目的和内容

1.3论文结构安排

第二章系统总体设计方案

2.1微处理器的选择

2.2 GPRS的组网方式

2.3嵌入式GPRS通信终端与数据采集装置之间的通信

2.3.1 Modbtus协议简介

2.3.2 Modbtus协议的帧格式

2.4上位机的设计

第三章嵌入式GPRS通信终端的硬件实现

3.1S3C2410概述

3.2存储模块电路设计

3.2.1 FLAStH电路

3.2.2 SDRAM电路

3.3液晶屏电路设计

3.4 RS485硬件电路设计

3.5 GPRS模块硬件电路设计

3.5.1 GPRS模块的选择

3.5.2 GFRS外围电路设计

3.5.3电源电路设计

3.5.4启动电路设计

3.5.5 SIM卡电路设计

3.5.6 GPRS模块的串口电路设计

第四章嵌入式GPRS通信终端的软件实现

4.1嵌入式Linux内核移植和BootLoader设计

4.1.1 Liunx概述

4.1.2构建ARM Linux交叉编译环境工具链

4.1.3 BootLoader设计

4.1.4 ARM-Linux内核移植

4.2 Linux根文件系统的建立

4.3设备驱动程序设计

4.3.1 Linux设备驱动程序结构

4.3.2 MC39I驱动程序设计

4.4 PPP协议的移植

4.4.1 PPP协议简述

4.4.2 PPP协议的链路操作

4.4.3 PPP在Linux上的移植

4.5在PPP协议中嵌入UDP和PPP协议

4.5.1嵌入UDP协议

4.5.2嵌入TCP协议包

4.6嵌入式图形界面开发

4.6.1 Qt/Embedded概述

4.6.2 Qt/Embedded的嵌入式开发流程

4.6.3安装与建立Qt桌面运行环境

4.6.4 Qt/Embedded交叉编译环境

4.6.5 Qt的应用程序开发及下载

4.7嵌入式应用程序设计

4.7.1总体应用程序流程图

4.7.2 MC39I模块的程序设计

4.7.3数据采集通信程序设计

第五章数据采集装置

5.1 Modbus协议的软件设计

5.1.1 Modbus协议概述

5.1.2 Modbus主机软件设计

5.1.3 Modbus从机软件设计

5.2红外通信电路的设计

5.2.1红外通信技术概述

5.2.2红外模块的硬件电路设计

5.3模拟量采集模块软硬件设计

5.3.1 ADuC836芯片介绍

5.3.2模拟量采集模块硬件电路设计

5.3.3模拟量采集模块软件设计

5.4模拟量输出模块软硬件设计

5.4.1模拟量输出模块硬件电路设计

5.4.2模拟量输出模块软件设计

5.5开关量输入输出模块软硬件设计

5.5.1开关量输入输出模块硬件电路设计

5.5.2开关量输入输出模块软件设计

第六章总结与展望

6.1总结

6.2本论文的创新点

6.3展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文