嵌入式系统在加油站信息管理系统的应用研究

摘要

随着我国成品油市场对国外石油公司的开放，如何及时、准确、全面地掌握成品油销售、库存信息，并配合物流管理系统的运用，减少重复劳动、提高管理效率、降低系统运营成本成为国内石油公司应对外来竞争必须面对的问题。对加油站储油罐油品信息的采集是掌握成品油销售、库存等信息的重要手段，通过对罐内油品液位、温度、油气浓度的实时监控，石油公司就可以直接或间接地获取油品销售过程中各种信息。
　　 目前加油站所用仪表尚不能满足国内石油公司对成品油销售过程信息管理的需要，存在的问题主要有：(1)监测仪表功能单一，不能满足信息管理的需要；(2)现场复杂多样，仪表的适应性急待加强；(3)不能满足现代加油站分布式信息管理的要求；(4)运行速度慢、精度低、价格高，不能满足大量的现场应用要求。
　　 本文对基于AT91RM9200的嵌入式系统的软硬件开发进行深入研究，提出将嵌入式系统应用到加油站油品信息监测领域的设计方法。将32位微处理器与嵌入式实时操作系统相结合，通过TCP/IP协议将嵌入式系统接入到Internet，实现了通过互联网访问工业现场数据的廉价的方案。
　　 在硬件方面，本文设计了一个基于32位ARM微处理器AT91RM9200的硬件平台，并结合嵌入式系统远程监控的需要，给出了硬件电路的整体设计原理和实现方法。
　　 软件方面，为了更有效地管理和拓展系统功能，移植了Linux-2.6内核，实现了由http与CGI结合的网络服务器以及加油站信息管理在ARM系统上的应用。
　　 另外，为了有效地管理加油站运营过程中采集生成的油品参数信息，本文将SQLite数据库移植到ARM嵌入式系统中，并配合http网络服务器完成油罐信息的存储管理以及浏览。
　　 研究结果表明采用32位微处理器与嵌入式实时操作系统相结合，实现油罐多参数监测、工业现场数据的网上访问的方法是完全可行的，并且本论文设计的嵌入式系统网络接入方案具有低成本、高效率、安全性高的特点，为信息家电、工业远程控制和数据采集等应用提供一种新的解决方案。

目录

文摘

英文文摘

学位论文数据集

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 加油站油罐信息采集的现状及存在的问题

1.3 嵌入式系统的特点及发展趋势

1.3.1 嵌入式系统的历史与现状

1.3.2 嵌入式系统的发展趋势

1.4 本课题所研究的主要内容

第二章 嵌入式系统硬件平台

2.1 嵌入式系统开发概述

2.2 油罐信息采集系统功能分析

2.3 嵌入式处理器的选型

2.3.1 ARM

2.3.2 MIPS

2.3.3 PowerPC

2.4 系统硬件实现

2.4.1 嵌入式微处理器的选择

2.4.2 系统存储器设计

2.4.3 系统网络接口设计

2.4.4 显示部分设计

2.4.5 串行口

2.4.6 其他外围电路

第三章 嵌入式Linux在油罐信息采集系统中的应用

3.1 常见嵌入式操作系统

3.2 配置开发主机(HOST)

3.2.1 安装操作系统

3.2.2 安装交叉编译工具

3.2.3 安装嵌入式开发软件

3.2.4 配置开发主机

3.3 建立内核引导程序

3.3.1 AT91RM9200的启动过程

3.3.2 实现AT91RM9200系统的引导

3.3.3 U-BOOT-1.1.4在AT91RM9200上的移植

3.4 嵌入式linux内核的移植

3.4.1 ARM Linux内核编译过程

3.4.2 建立Flash上的文件系统

3.5 建立根文件系统

3.5.1 建立文件系统目录

3.5.2 用BusyBox生成系统可执行程序

3.5.3 创建相关配置文件

3.5.4 建立CRAMFS包

3.6 嵌入式系统数据库的实现

3.6.1 SQLite的体系结构及其在ARM系统上实现

3.6.2 SQLite的应用开发

3.7 网络服务器

3.7.1 网络服务器的设置

3.7.2 服务器的安全

3.7.3 编写CGI扩展程序

第四章 应用程序设计

4.1 用户界面设计

4.1.1 内容显示

4.1.2 参数设置

4.2 数据采集

4.2.1 Linux下的串口设置

4.2.2 Linux串口通信程序设计

4.3 Linux下的网络通讯程序设计

4.3.1 Socket操作相关函数

4.3.2 使用Socket进行网络编程

4.4 数据处理

4.4.1 分段插值

4.4.2 改进的分段插值法

4.4.3 牛顿插值法的Matlab实现

4.5 系统测试验证

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书