面向嵌入式开发的硬件输入和外部接口远程控制系统

摘要

MOOC（Massive Open Online Courses，大规模开放式在线课程），是时下比较成熟的在线教学平台，针对学习者的在线实验主要是软件开发类。兰州大学分布式与嵌入式系统实验室（DSLab）提出的COOC（Collaborative Open Online Courses，协作式开放在线教程）作为MOOC的补充，将提供嵌入式在线实验平台的相关服务。该平台既可以在线进行虚拟的嵌入式软件开发实验，也可以进行实物开发板的开发实验。针对该平台涉及硬件输入（例如按下按钮或者打开开关等）或连接外部接口（例如从外部接口连接传感器、RS232串口等）的实验操作，本论文设计并实现了面向嵌入式开发的硬件输入和外部接口远程控制系统。　　本文介绍了系统软硬件的设计与实现方案、Web终端用户界面设计与实现方案以及系统测试（功能测试和性能测试）结果，主要包括系统数据传输方案的优点，基于Udev设备管理工具的系统外设管理方案，基于STC89S52芯片的系统硬件电路设计与实现，按键模块、复位按钮模块、双向开关模块、串口和USB接口与嵌入式控制板的连接电路设计与实现，基于MS（Microprogrammed Control Unit System，实用单片机系统）的嵌入式控制板系统软件设计与实现方案，多路模拟开关芯片和光耦继电器的驱动程序设计与实现方案，基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）网络结构模式、Django网络框架、Python语言、HTML语言和JavaScript语言的Web终端用户界面设计与实现，并展示了本系统应用在现有嵌入式在线实验平台的使用效果。　　本文对系统进行了功能测试和性能测试，结果表明该系统功能稳定，性能良好。目前该系统原型试运行于嵌入式在线实验平台，为嵌入式开发学习者进行在线远程开发调试时，提供了涉及硬件输入和外部接口的实验操作的有效技术解决方案。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外远程控制的发展与现状

1.3 嵌入式技术概论

1.4 远程控制技术在嵌入式开发中的应用

1.5 研究内容

1.6 论文结构

第二章 系统架构设计

2.1 系统需求分析

2.2 系统架构设计与实现

2.3 系统工作流程

2.4 本章小结

第三章 系统硬件设计与实现

3.1 系统硬件整体框架分析

3.2 嵌入式控制板的硬件设计与实现

3.3 嵌入式开发板的硬件输入模块和外部接口的电路改造

3.4 本章小结

第四章 系统软件设计与实现

4.1 MS实用单片机系统简介

4.2 嵌入式控制板系统软件设计和实现

4.3 Udev设备管理和Minicom串口调试工具的使用

4.4 本章小结

第五章 系统网络平台的设计与实现

5.1 基于Django的Web设计与实现

5.2 Web应用的设计与实现

5.3 本章小结

第六章 系统测试

6.1 系统测试

6.2 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢