嵌入式Linux在基于Web的远程监控系统中的应用

摘要

在工业企业自动化系统领域，由于以太网固有的信息传输的不确定性，使其一度被拒于工业控制网络之外。但近年来随着以太网技术的飞速发展，一些关键技术问题得到解决，以太网开始向一直由现场总线垄断的过程监控层和现场设备层渗透，使得整个企业网络呈现高度的统一性、开发性、透明性。 作为工业以太网的一个重要应用领域，基于web的远程监控系统通过将Web服务器嵌入现场设备，使得用户可借助标准的Web浏览器实现对现场设备运行状态的监视和1/0口的远程读写。 在构建基于Web的远程监控系统时，传统的8/16位单片机系统其处理速度不能满足要求，而近年来随着半导体工业的发展，32位嵌入式微处理器的价格已大幅下滑，特别是开源、免费的嵌入式Linux操作系统的出现，使得长期制约嵌入式技术大规模应用的高成本因素已不复存在，将嵌入式Linux应用于基于Web的远程监控系统就成为一种非常理想的解决方案。 本文以ARM7TDMI内核的S3C44BOX嵌入式处理器作为硬件平台核心，选择遵循GNU协议的嵌入式Linux操作系统uClinux作为软件平台，选择Boa作为嵌入式Web服务器构建基于Web的远程监控系统。 在硬件设计中，以S3C44BOX、FLASH、SDRAM构成最小系统，在此基础上扩展JTAG、串口等，选择RTL8019AS以太网卡作为网络接入模块。 嵌入式操作系统的移植是设备端软件开发的第一步，本文首先进行了系统启动引导程序BootLoader的设计，实现系统上电后硬件的初始化及uClinux内核的启动运行。然后简要分析uClinux内核源代码结构并参照S3C4510的支持代码进行了uClinux内核向S3C44BOX的移植。最后根据本系统硬件配置对uClinux内核进行裁剪。基于嵌入式Linux操作系统对硬件的管理机制，为硬件设备编写驱动程序是必须的。本文实现了S3C44BOX内置A/D的内核级驱动，从而只需对A/D进行标准的设备文件操作即可进行监控系统的数据采集。 在监控界面的设计中，首先对Boa进行相关参数配置，然后通过修改Boa源代码实现多用户的安全认证机制；借助Java技术实现动态数据的图形化显示，较好地解决了HTML语言表达能力差的问题；以Socket方式设计独立的实时数据发送服务器实现设备端向监控端连续的绘图数据传输。 最后向设备端A/D输入通道输入模拟信号，远程监控端以IE浏览器对其进行监测，对整个系统进行功能验证，结果表明系统达到了预期设计目标。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章硬件系统设计

第三章嵌入式Linux操作系统的移植

第四章驱动程序的开发

第五章远程用户监控界面的实现

第六章系统运行结果及验证

第七章结论

参考文献

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