嵌入式課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于web的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-11 15:22 本頁(yè)面
【正文】 RM920T 核的微處理器，為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，這款芯片還集成了以下部件：16KB 指令 Cache、16KB 數(shù)據(jù) Cache、MMU、外部存儲(chǔ)器控制器、LCD 控制器、NAND FLASH 控制器、4 個(gè) DMA 通道、3 個(gè) UART 通道、1 個(gè) IIC 總線(xiàn)控制器、1 個(gè) IIS總線(xiàn)控制器、4 個(gè) PWM 定時(shí)器、1 個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、通用 IO 口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8 通道 10 位ADC 和觸摸屏接口、USB 主、USB 從、SD/MMC 卡接口等。 軟件環(huán)境選擇 操作系統(tǒng)的選擇當(dāng)選定了硬件系統(tǒng)后，為了配合硬件達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)控制要求，對(duì)市面上常用的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行分析比較。(1) 價(jià)格比較：Linux 是完全免費(fèi)的操作系統(tǒng)，只需遵循 GPL 聲明，不需支付任何費(fèi)用；WinCE 是微軟的商用嵌入式操作系統(tǒng)，使用它需要支付 WinCE 及其開(kāi)發(fā)環(huán)境的費(fèi)用，開(kāi)發(fā)出來(lái)的每套產(chǎn)品也需交納一定費(fèi)用。uc/os—II 系統(tǒng)，可以免費(fèi)用于學(xué)習(xí)或科研，但開(kāi)發(fā)商使用產(chǎn)品或銷(xiāo)售都是收費(fèi)的。(2) 開(kāi)放性比較：Linux 是源代碼完全開(kāi)放的操作系統(tǒng)，可以自由下載，并且在遵循GPL 聲明的前提下可以自由地修改、移植，為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試帶來(lái)極大的便利；winCE是部分源碼開(kāi)放的商用操作系統(tǒng)，如果要修改其中的代碼，需獲得微軟公司的授權(quán)；uc/os—II 也是開(kāi)放的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。(3) 文件系統(tǒng)的比較：Linux 支持絕大部分文件系統(tǒng)，只需選擇相應(yīng)的文件系統(tǒng)即可；WinCE 僅支持 Windows 系列的 FAT1有限文件系統(tǒng)；uc/os—II 本身沒(méi)有包括文件系統(tǒng)，需購(gòu)買(mǎi)或移植。Linux 與 ARM 處理器從以上可以看出，Linux 系統(tǒng)在諸多方面都存在優(yōu)勢(shì)，而且本身的 ARM 處理器與 Linux 也有著緊密的聯(lián)系。因此采用 Linux 操作系統(tǒng)。 服務(wù)器的選擇典型的嵌入式 Web 服務(wù)器有 Boa 和 td 兩種，它們和 Apache 等高性能的 Web 服務(wù)器主要的區(qū)別在于它們一般是單進(jìn)程服務(wù)器，只有在完成一個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求后才能響應(yīng)另一個(gè)用戶(hù)的請(qǐng)求，而無(wú)法并發(fā)響應(yīng)，但這在嵌入式設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合里已經(jīng)足夠了。Boa 是一個(gè)非常小巧的 Web 服務(wù)器，可執(zhí)行代碼只有約 60KB。它是一個(gè)單任務(wù) Web服務(wù)器，只能依次完成用戶(hù)的請(qǐng)求，而不會(huì) fork 出新的進(jìn)程來(lái)處理并發(fā)連接請(qǐng)求。但 Boa支持 CGI，能夠?yàn)?CGI 程序 fork 出一個(gè)進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。Boa 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是速度和安全，在其站點(diǎn)公布的性能測(cè)驗(yàn)中，Boa 的性能要好于 Apache 服務(wù)器。經(jīng)過(guò)上述的對(duì)比和判斷，選擇Boa 作為系統(tǒng)的嵌 入式服務(wù)器。綜合以上的討論以及選擇，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，最終確定了采用 S3C2410X 為核心處理器，Linux 為嵌入式操作系統(tǒng)，boa 為服務(wù)器以及相應(yīng)的 瀏覽器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件平臺(tái)介紹我們所介紹的硬件平臺(tái)是基于 ARM 體系結(jié)構(gòu)，由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的UPNetARM2410S 實(shí)驗(yàn)儀器。 UPNetARM2410S 的 CPU 為 ARM920T 內(nèi)核的三星S3c2410 芯片，由于有 MMU（內(nèi)存管理單元）可以運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的 ARMLINUX 內(nèi)核。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，我們可以實(shí)現(xiàn)嵌入式 LINUX 中的針對(duì)無(wú) MMU 的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 s3c2410 芯片介紹圖 芯片結(jié)構(gòu)圖 ARM 處理器的外圍設(shè)備 電源電路設(shè)備提供 12v 的電源，經(jīng) 和 分別得到 和 的工作電壓。開(kāi)發(fā)板上的芯片多數(shù)使用了 電壓，而 是供給 S3C2410 內(nèi)核使用的。5V 電壓供給 LCD、電機(jī)、總線(xiàn)等電路使用。圖 電源電路 硬件復(fù)位電路硬件復(fù)位電路由IMP811T構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的監(jiān)控和手動(dòng)復(fù)位操作。2410S主板復(fù)位電路設(shè)置專(zhuān)用邏輯：IMP811T 的復(fù)位電平可以使CPU JTAG（nTRST和板級(jí)系統(tǒng)（nRESET）全部復(fù)位；來(lái)自仿真器的ICE_nSRST 信號(hào)只能使板級(jí)復(fù)位；來(lái)自仿真器的ICE_nTRST 可以使JTAG（nTRST）復(fù)位，通過(guò)跳線(xiàn)選擇是否使板級(jí)nRESET復(fù)位。nRESET反相后得到RESET 信號(hào)。 硬件復(fù)位4 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想基于 web 的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要的功能有簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)瀏覽，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單應(yīng)用功能（客戶(hù)端與服務(wù)器的交互）以及服務(wù)器端的控制功能。因此軟件的設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分：boa 服務(wù)器的搭建、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序的加載。 BOA 服務(wù)器的簡(jiǎn)介與搭建 嵌入式 Web 服務(wù)器 Boa 的特點(diǎn)Boa 是一款單任務(wù)的 HTTP 服務(wù)器, 與其他傳統(tǒng)的 Web 服務(wù)器不同的是當(dāng)有連接請(qǐng)求到來(lái)時(shí), 它并不為每個(gè)連接單獨(dú)創(chuàng)建進(jìn)程, 也不通過(guò)復(fù)制自身進(jìn)程來(lái)處理多鏈接, 而是通過(guò)建立 HTTP 請(qǐng)求列表來(lái)處理多路 HTTP 連接請(qǐng)求, 同時(shí)它只為 CGI 程序創(chuàng)建新的進(jìn)程,這樣就在最大程度上節(jié)省了系統(tǒng)資源, 這對(duì)嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。同時(shí)它還具有自動(dòng)生成目錄、自動(dòng)解壓文件等功能, 因此 Boa 具有很高的 HTTP 請(qǐng)求處理速度和效率, 在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。 Boa 的功能實(shí)現(xiàn)嵌入式 Web 服務(wù)器 Boa 和普通 Web 服務(wù)器一樣, 能夠完成接收客戶(hù)端請(qǐng)求、分析請(qǐng)求、響應(yīng)請(qǐng)求、向客 戶(hù)端返回請(qǐng)求結(jié)果等任務(wù)。 它的工作過(guò)程主要包括：( a) 完成 Web 服務(wù)器的初始化工作, 如創(chuàng)建環(huán)境變量、創(chuàng)建 TCP 套接字、綁定端口、開(kāi)始偵聽(tīng)、進(jìn)入循環(huán)結(jié)構(gòu), 以及等待接收客戶(hù)瀏覽器的連接請(qǐng)求；( b) 當(dāng)有客戶(hù)端連接請(qǐng)求時(shí),Web 服務(wù)器負(fù)責(zé)接收客戶(hù)端請(qǐng)求, 并保存相關(guān)請(qǐng)求信息；( c) 在接收到客戶(hù)端的連接請(qǐng)求之后,分析客戶(hù)端請(qǐng)求, 解析出請(qǐng)求的方法、URL 目標(biāo)、可選的查詢(xún)信息及表單信息, 同時(shí)根據(jù)請(qǐng)求做出相應(yīng)的處理；( d)Web 服務(wù)器完成相應(yīng)處理后, 向客戶(hù)端瀏覽器發(fā)送響應(yīng)信息, 關(guān)閉與客戶(hù)機(jī)的TCP 連接。嵌入式 Web 服務(wù)器 Boa 根
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