基于ARM-μClinux的串口设备联网服务器开发

摘要

在电力系统自动化控制及其他工业控制领域，众多设备的对外通讯接口仍然是低速串口。串口由于其易用性、可靠性及相对于工控设备而言足够高的通信能力而长盛不衰。然而，串口有一个重大弱点就是传输距离短且无法与网络直接相连，造成设备无法实现远程控制及数据共享，而这些恰恰是实现工业控制高度自动化的必须条件。　　本文设计的串口设备联网服务器旨在为RS-232串口设备提供联网能力。装置主要完成主机与串口设备间交流数据的过滤与转发功能，将RS-232数据转换成TCP/IP协议数据报，使设备数据可以在Internet或Intranet上流通、共享。　　本文介绍了基于ARM微处理器S3C4510B及嵌入式μClinux操作系统的串口设备联网服务器的系统开发与设计实现过程。主要有三部分内容：硬件平台设计与实现部分，介绍设备硬件设计，以及基于ARM微处理器平台的设计开发方法；设备固件程序设计部分，介绍μClinux开发环境的建立、TL16C554UART设备驱动程序的开发、μClinux环境下的UDPServer和PC端UDPClient应用程序的编写以及信号量和多线程的应用；主机端设备驱动程序设计部分，阐述设备驱动程序的总体结构及设计思路，对驱动程序的分层结构、数据流程、开发方法，以及虚拟串口驱动程序与网卡驱动程序之间的连接方式进行了详细描述，并介绍了该驱动程序的加载方式和使用方法。最后给出了PC端试验程序对设备进行功能及性能测试的结果。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究内容

1.3论文结构安排

第2章系统方案设计

2.1硬件方案设计

2.2固件程序方案设计

2.3设备驱动程序方案设计

第3章硬件平台设计

3.1 CPU系统及接口电路设计

3.1.1 CPU系统核心设计

3.1.2 10/100M以太网接口电路

3.1.3存储系统设计

3.1.4 JTAG接口电路

3.1.5多串口扩展

3.2硬件平台设计要点及调试

3.2.1 PCB设计要点

3.2.2电源质量与分配

3.2.3同类型信号线的分布

第4章设备固件程序设计

4.1μCLINUX软件开发概述

4.1.1建立μClinux开发环境

4.1.2μClinux的移植

4.1.3编译μClinux内核

4.1.4内核的加载运行

4.2 TL16C554设备驱动程序编写

4.2.1μClinux设备驱动程序

4.2.2 TL16C554字符设备驱动程序

4.3数据转发服务程序

4.3.1 μClinux中的多线程与信号量

4.3.2 TCP与UDP

第5章设备驱动程序设计

5.1 WINDOWS WDM设备驱动程序设计介绍

5.1.1 Windows WDM驱动程序结构

5.1.2 WDM驱动程序层次结构

5.1.3 WDM驱动程序的组成

5.1.4 WDM驱动程序开发工具Windows 2000 DDK

5.2虚拟串口设备驱动程序设计

5.2.1虚拟串口总线驱动程序

5.2.2虚拟串口物理设备对象(PDO)生成

5.2.3虚拟串口功能驱动程序

5.3网络传输驱动程序接口

5.3.1 Windows网络设备驱动程序结构及其开发简介

5.3.2 TDI传输驱动程序接口

5.4设备驱动程序加载及工作流程

第6章试验验证及结果

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文