【正文】 在此表示最深的謝意。此外，讀書期間，使我們受益的不僅僅是廣博的知識(shí)，豐富的經(jīng)驗(yàn)，更為重要的是黨老師在為人，為師，以及科研中的態(tài)度。4．應(yīng)用TCP和DataSocket技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)上只需傳輸數(shù)據(jù)，從而真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)器/客戶端模式的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器。本文完成的具體工作如下：1．分析了嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的歷史與現(xiàn)狀，概括了當(dāng)今嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)常用的實(shí)現(xiàn)方法，提出了以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)中尚需解決的主要問題。在PORT欄中輸入Web Server configuration中設(shè)定的HTTP Port（默認(rèn)值為80）。為了提供網(wǎng)頁瀏覽器訪問，必須在配置服務(wù)器時(shí)增加一步：利用菜單欄中的Tools》Web Publishing Tool將網(wǎng)頁發(fā)布出去，Web Publishing Tool允許用戶輸入一個(gè)VI名稱，并自動(dòng)主成一個(gè)HTML文件。 DataSocket通信節(jié)點(diǎn)⑵在前面板控件的右鍵菜單中選中Data operaton》DataSocketConnection，在彈出對(duì)話框（）中配置控件的DataSocket連接屬性。這種方式也是基于C/S模式的。是在LabVIEW中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的最基本的結(jié)構(gòu)模式。端口號(hào)的范圍是065535。Connection節(jié)點(diǎn)：用于建立客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信連接；在LabVIEW中，可以采用TCP節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)基于TCP協(xié)議的局域網(wǎng)通信。本課題研究的虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的軟件就是基于以上兩種模式構(gòu)成的。在這一層，用戶不僅可以瀏覽信息，而且還可以通過表單實(shí)現(xiàn)和服務(wù)器的交互功能。但是，更新和維護(hù)的上作量較大，擴(kuò)展性和靈活性較差。客戶應(yīng)用程序是系統(tǒng)中用戶與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互的部件，服務(wù)器程序負(fù)責(zé)有效地管理系統(tǒng)資源，中間件負(fù)責(zé)連接客戶應(yīng)用程序與服務(wù)器管理程序，協(xié)同完成一個(gè)作業(yè)。⑸延時(shí)幾個(gè)毫秒保證每一行有充分的點(diǎn)亮?xí)r間然后進(jìn)行下一行的顯示。因此，需要點(diǎn)亮某一行時(shí)，需要執(zhí)行以下幾個(gè)步驟：⑴將16位行顯示數(shù)據(jù)通過D，CP信號(hào)依次送入到兩片級(jí)聯(lián)的HEF4094中，最后一次移位在第三步完成。采用這種顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，只需四個(gè)I/O口分別發(fā)送SRCLK，RCLKamp。一旦該行選通，這一線上的LED發(fā)光器件就可以根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。一塊由M行N列組成的MXN圖文顯示，其發(fā)光器件數(shù)量相當(dāng)大，不宜使用靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路掃描電路一般采用多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)電器。按鍵信號(hào)輸入采用I/O口電平輸入的方式，通過軟件查詢端口狀態(tài)來判斷按鍵是否動(dòng)作。⑸測(cè)量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送[13]。與其它溫度傳感器相比，DS1820具有以下特性：⑴獨(dú)特的單線接口方式，DS1820在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊。 數(shù)據(jù)采集與處理溫度測(cè)量采用傳感器實(shí)現(xiàn)。6）8路10位A/D轉(zhuǎn)換器。3）兩路DART，最高傳輸速度為115200b/s。每個(gè)Bank支持8/16/32位數(shù)據(jù)格式，可尋址32MB。大大降低了芯片的功耗。同時(shí)為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)以太網(wǎng)通信接口，完成監(jiān)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化要求[5]。其中傳感器單元包括各類傳感器及其調(diào)理電路；數(shù)據(jù)采集單元包括嵌入式微處理器、鍵盤與顯示電路以及串行接口電路；外圍擴(kuò)展電路包括電源電路、聲光報(bào)警電路及以太網(wǎng)接口電路。 本章小結(jié)本章主要介紹嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的主要功能模塊：其中包括內(nèi)存模塊、進(jìn)程調(diào)度，同時(shí)對(duì)uClinux在實(shí)際應(yīng)用的一些方面進(jìn)行相應(yīng)的分析，包括uClinux實(shí)時(shí)性、uClinux的小型化以及uClinux的開發(fā)工具等。一個(gè)ramdisk是分配作為一個(gè)分區(qū)內(nèi)存塊，或者說將內(nèi)存模擬為硬盤空間，可以像對(duì)待硬盤空間一樣在其上保存文件，這樣提高了速度，若事先知道特定的文件將被高頻率訪問，通過將文件存放在內(nèi)存里就可以提高性能。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我選擇的文件系統(tǒng)類型是Minix。uClinux只有一個(gè)文件樹，整個(gè)文件系統(tǒng)是以一個(gè)樹根“/”為起點(diǎn)的，所有文件和外部設(shè)備都以文件形式掛結(jié)在這個(gè)文件樹上。，使用ADS（或SDT）集成開發(fā)環(huán)境將系統(tǒng)的SDRAM映射到起始地址為0x0處，加載完畢后，修改PC指針寄存器的值為0xl0000并執(zhí)行。上述步驟完成后，就完成了對(duì)uClinux源碼的編譯工作。另一種編譯內(nèi)核的方法是從，保存到宿主機(jī)的用戶口錄。通過調(diào)用/scripts/Configure，按照arch/armnommu/，命令執(zhí)行完后產(chǎn)生文件。從壓縮包。uClinux內(nèi)核采用了模塊化組織結(jié)構(gòu)，通過增減內(nèi)核模塊方式來增減系統(tǒng)功能，達(dá)到對(duì)內(nèi)核功能模塊正確合理設(shè)置。板上移植gdbserver，通過以太網(wǎng)或串口遠(yuǎn)程進(jìn)杼調(diào)試?？紤]到成本、習(xí)慣和方便，一般采用以下三種：⑴打印串口是嵌入式uClinux系統(tǒng)中最常用的調(diào)試手段，使用printf輸出運(yùn)行信息。make的主要工作是讀一個(gè)文本文件makefile。在該文件所在口錄下輸入：（Host） $su（Host） （Host） sh./在宿主機(jī)上安裝armelf交叉編譯工具集。對(duì)于外來的IP訪問，它會(huì)全部拒絕，這樣其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就根本不可能訪問它，即開發(fā)板無法使用NFS，無法通過tftp從它下載，無法完成telnet等。對(duì)于嵌入式uClinux，宿主機(jī)上的操作系統(tǒng)一般要求為Redhat Linux，在本課題中用的是Redhat 。通常嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用一種交叉編譯調(diào)試方式。所以編譯器己經(jīng)不需要做太多的上作，只需對(duì)其中有些地方加以修改，這樣將極大節(jié)省工作量。這些設(shè)備在系統(tǒng)啟動(dòng)后必須能夠正確尋址，從而操作系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。2．基于平臺(tái)的移植這種移植相對(duì)于處理器的移植而言所處的開發(fā)層次更高，在板級(jí)上進(jìn)行。任何操作系統(tǒng)都有一定的代碼是同處理器相關(guān)的，而操作系統(tǒng)為了增加運(yùn)行效率，通常總是使用了大量特定處理器提供的底層功能支持。通常當(dāng)一個(gè)操作系統(tǒng)要運(yùn)行于一定的處理器，都需要特定的編譯器把操作系統(tǒng)（應(yīng)用程序）編譯成特定處理器可識(shí)別的字節(jié)碼。 uClinux的應(yīng)用程序庫 uClinux小型化的另一個(gè)做法是重寫了應(yīng)用程序庫，相對(duì)于越來越大且越來越全的libc庫，uClibc對(duì)libc做了精簡。在我們的嵌入式系統(tǒng)中，我們采用的是這種方式。Flash運(yùn)行方式：把內(nèi)核的可執(zhí)行映象燒寫到flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從flash的某個(gè)地址開始逐句執(zhí)行。優(yōu)點(diǎn)之三是可以支持硬實(shí)時(shí)時(shí)鐘的應(yīng)用。而非實(shí)時(shí)進(jìn)程則交給普通Linux內(nèi)核處理。缺少了MMU的內(nèi)存重映射機(jī)制，uClinux必須在可執(zhí)行文件加載階段對(duì)可執(zhí)行文件reloc處理，使得程序執(zhí)行時(shí)能夠直接使用物理內(nèi)存。這意味著uClinux系統(tǒng)調(diào)用完成后，要么子進(jìn)程代替父進(jìn)程執(zhí)行（此時(shí)父進(jìn)程己經(jīng)sleep直到子進(jìn)程調(diào)用exit退出），要么調(diào)用exec執(zhí)行一個(gè)新的進(jìn)程，這個(gè)時(shí)候?qū)a(chǎn)生可執(zhí)行文件的加載，即使這個(gè)進(jìn)程只是父進(jìn)程的拷貝，這個(gè)過程也不能避免。如果上述說三個(gè)條件滿足，那么操作系統(tǒng)會(huì)給子進(jìn)程一個(gè)進(jìn)程識(shí)別碼，并且設(shè)定CPU時(shí)間，接著設(shè)定與父進(jìn)程共享的段，同時(shí)將父進(jìn)程的文件節(jié)點(diǎn)索引mode拷貝一份給予進(jìn)程運(yùn)用，最終子進(jìn)程會(huì)返回?cái)?shù)值0以表示它是子進(jìn)程。父進(jìn)程和子進(jìn)程共享一個(gè)程序段。進(jìn)程地址空間包括．可以訪問或引用的內(nèi)存單元的集合，進(jìn)程控制點(diǎn)通過一個(gè)一般稱為程序計(jì)數(shù)器（program counter，PC）的硬件寄存器控制和跟蹤進(jìn)程指令序列。⑺可以進(jìn)行共享，例如，如果兩個(gè)進(jìn)程運(yùn)行同一個(gè)程序，它們應(yīng)該可以共享程序代瑪?shù)耐粋€(gè)副本。即程序可以放于內(nèi)存中的任何一處，而且可以在執(zhí)行過程中移動(dòng)。理想情況下應(yīng)該可以運(yùn)行任意大小的程序。這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在uClinux上得到了很好的實(shí)現(xiàn)。這就使得uClinux的內(nèi)核同標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核相比非常之小，但是它仍保持了Linux操作系統(tǒng)的主要的優(yōu)點(diǎn)，如穩(wěn)定性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和出色的文件系統(tǒng)支持等。本系統(tǒng)中使用的ARM7內(nèi)核微赴理器，其本身也沒有MMU。在uClinux這個(gè)英文單詞中u表示Micro，小的意思，C表示控制的意思，所以u(píng)Clinux就是McrocontrolLinux，字面上的理解就是“針對(duì)微控制領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的Linux系統(tǒng)”[10]。 uClinux操作系統(tǒng)介紹Linux是一種很受歡迎的操作系統(tǒng)，它與UNIX系統(tǒng)兼容，開放源代碼。最后概括出本實(shí)驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)框圖。實(shí)驗(yàn)效果表明，用戶不但可以采集嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而且可以將該數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，診斷和配置功能。第2章介紹嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的主要功能模塊，同時(shí)對(duì)uClinux在實(shí)際應(yīng)用的一些方面進(jìn)行相應(yīng)的分析；然后介紹移植的概念，主要介紹了嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的移植過程，包括編譯環(huán)境的建立、針對(duì)硬件的改動(dòng)和裁減，對(duì)uClinux的文件系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的分析。 本文研究的內(nèi)容和組織安排。對(duì)此，一般采用網(wǎng)絡(luò)隔離（如網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器隔離）辦法，將控制區(qū)域內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)與外部信息網(wǎng)絡(luò)分開。 以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)中尚需解決的主要問題以太網(wǎng)在應(yīng)用于工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，還需要解決以下關(guān)鍵問題：所謂實(shí)時(shí)通信服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS），是指以太網(wǎng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場時(shí)，為滿足工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制要求，而提出的一系列通信特征需求，主要用來反映工業(yè)過程控制中的實(shí)時(shí)性能。第二階段：以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為標(biāo)志。絕大多數(shù)以太網(wǎng)接插件、集線器、交換機(jī)和電纜均是為辦公領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，其抗干擾性能差，不符合工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的要求，也不具備本質(zhì)安全特性和向現(xiàn)場儀表供電的性能。其次，在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)中使用交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。不僅可以傳遞數(shù)據(jù)信息，還可以傳遞聲音及圖像信息；與之相比，若采用嵌入式以太網(wǎng)，只要將嵌入式設(shè)備連接到以太網(wǎng)，就能很方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，其意義如下：通過比較這兩種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，論文選用以軟件方式實(shí)現(xiàn)了基于TCP/IP協(xié)議的嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法嵌入式以太網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是在嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，使嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，接入以太網(wǎng)。在工業(yè)控制領(lǐng)域，美國OPT22公司采用嵌入式以太網(wǎng)，研制開發(fā)了“以太網(wǎng)I/O系統(tǒng)”—SNAPI/O系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)對(duì)分布在遠(yuǎn)程設(shè)備現(xiàn)場的I/O口進(jìn)行訪問，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。隨著工業(yè)以太網(wǎng)在速度上不斷提高以及交換技術(shù)、全雙工工作方式等技術(shù)的融入，以太網(wǎng)與工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的差距正在逐步縮小。因此，需要另一種通信網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場通信。預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來，每臺(tái)設(shè)備中都將有一個(gè)IP地址，與Internet網(wǎng)絡(luò)相連接，具有遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)等功能[1]。關(guān)鍵詞 以太網(wǎng)，嵌入式系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，datasocket，客戶機(jī)/服務(wù)器III沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 AbstractAbstractNetwork technology industrial development raises profound technological change control systems and control system structures network system openness will be the control system technology development trends. In recent years, Ethemet and an embedded remote monitoring system of considerable development, is currently trying to use Ethernet openness towards an embedded control system network.As a new technology, an embedded Ethernet access Ethemet refers to an embedded system, the puter system can visit the plugin conferencing equipment, and achieve longrange surveilance of an embedded system, control, diagnosistesting and configuration, and other functions. Such as highspeed Ethemet technology in industrial distributed control site ofers a convenie