基于Linux的公路隧道监控系统设计

摘要

现代交通运输对于人们的日常生活以及整个社会的发展起到越来越重要的作用。它再也不是人们过去所认识的那样仅仅是一种交通工具，因为现代运输业已经成为整个社会正常运转的一种物质基础。特别是高等级公路在山区的出现对当地的经济的带动更是不可忽略。随着这些高等级公路的修建，我国公路隧道工程在总量、单体长度上都有突飞猛进的发展。为了提高隧道监控的智能化、低功耗、高性能，本文结合现代嵌入式技术、通信技术设计了一种基于Linux的公路隧道监控系统。
　　在分析了目前国内外隧道监控系统的发展状况的基础上提出了本文对隧道监控系统的设计方案，并对方案中要用到相关技术做了简要介绍。设计了区域控制器和采集卡的硬件电路，以及采集卡上AD转换的驱动程序。同时在区域控制器硬件平台上实现了嵌入式linux操作系统的移植以及整个linux操作系统的软件开发环境的建立。最后再在linux操作系统上移植了网络服务器boa和在boa服务器上实现对监控网页界面的设计。
　　整个隧道监控系统按照集散控制系统设计。根据网络结构特点，我们将整个监控系统分成三层：最上层为隧道监控中心层，由PC机构成。中间层为区域控制，由S3C2410A微处理器为核心和ARMlinux操作系统构成的一个嵌入式设备。最底层为现场设备层，由各种现场传感器、一些现场执行设备和数据采集卡构成。中间层和最上层采用以太网通信，底层与中间层则采用CAN总线和RS485/RS232通信。
　　根据本文对隧道监控系统的设计，很好的解决了目前隧道监控系统中PLC在网络信息传输量大、I/O数量大方面上所表现的不足。并且本方案较好地控制了隧道监控的成本问题。因此本文对于公路隧道监控有一定意义。

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1 绪 论

1.1 研究目的与意义

1.2 研究现状

1.3 本课题主要内容

1.4 论文的结构安排

2 总体设计

2.1 设计原则

2.2 总体方案设计

2.3 嵌入式组成

2.4 系统通信方案的选择

2.5 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 区域控制器硬件设计

3.2 数据采集卡设计

3.3 本章小结

4 Linux 和 bootloader 的移植

4.1 Linux 简介

4.2 构建嵌入式 Linux 开发平台

4.3 Bootloader 引导程序

4.4 本章小结

5 软件设计

5.1 采集卡的软件设计

5.2 区域控制器软件设计

5.3 Linux 下 CAN 驱动程序及协议设计

5.4 Linux 的网络组建

5.5 本章小结

6 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢