【正文】 系統(tǒng)。首先對系統(tǒng)硬件模塊的劃分進(jìn)行了介紹，然后重點(diǎn)介紹了各個(gè)硬件模塊電路的具體設(shè)計(jì)。 圖35 復(fù)位看門狗電路 本章小結(jié)可靠的硬件系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。在程序正常運(yùn)行的時(shí)候，需要經(jīng)常地改變 GPB2 引腳的電平狀態(tài)，一個(gè)狀態(tài)維持的最大時(shí)間為 ，看門狗定時(shí)器在 后未被清除，便輸出 200ms 脈寬的復(fù)位信號，使系統(tǒng)重啟。供電方式主要有以下幾種：① 接由適配器供電，并且給內(nèi)部備用電池充電；② 內(nèi)部電池不存在的情況下，由外接電池供電；③ 適配器一邊給外部電池充電，一邊給系統(tǒng)供電；④ 外部不提供電源，僅由內(nèi)部備用電池給系統(tǒng)供電；供電方式如圖34所示。 電源管理方案 作為工業(yè)產(chǎn)品，電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性對本系統(tǒng)有至關(guān)重要的影響。驅(qū)動(dòng)芯片采用 MAX3233 芯片，擴(kuò)展了一路兩線 RS232 接口。其傳送距離最大為約 15m，最高速率為 20K/bit/s。 接口板電路設(shè)計(jì) RS232 串口通訊模塊電路設(shè)計(jì)RS232 是 PC 機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種全雙工串行接口。CS8900 除了具備其它以太網(wǎng)控制芯片所具有的基本功能外，還有它的工業(yè)級溫度范圍（40℃～80℃）， V 工作電壓，功耗低，高度集成設(shè)計(jì)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。隨著以太網(wǎng)在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，各種以太網(wǎng)控制芯片層出不窮，CS8900 就是其中性能十分優(yōu)良的一款。S3C2440A 的 JTAG 調(diào)試電路如圖33 所示。 通過 JTAG 接口，可完成如下基本操作：① 停止程序的運(yùn)行；② 檢查和修改 ARM 的內(nèi)核狀態(tài)；③ 觀察和修改內(nèi)存；④ 恢復(fù)程序的運(yùn)行。目前比較復(fù)雜的器件都支持 JTAG 協(xié)議，如 ARM、DSP（Digital Signal Processing）、FPGA（FieldProgrammable Gate Array）器件等。本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)采用的是三星公司的 K4S561632，單片容量為 32M，采用 2 片構(gòu)成 64M 的 SDRAM 模塊，具體電路如圖 32 所示。第一步，地址總線上出現(xiàn)所要訪問數(shù)據(jù)的列地址，同時(shí)作為列地址信號標(biāo)志的 RAS（Row Address Strobe）信號有效，將列地址打入 SDRAM，SDRAM 將整列的數(shù)據(jù)都準(zhǔn)備好，等待著被訪問；接著地址總線上出現(xiàn)所要訪問數(shù)據(jù)的行地址，并通過行地址信號的 CAS（ColumnAddress Strobe）打入 SDRAM，SDRAM 從在這之前已選中的列中挑選出該行地址所對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)輸出或輸入到數(shù)據(jù)總線。它最大的特色就是可以與 CPU 的外部工作時(shí)鐘同步，和系統(tǒng)中的 CPU、主板使用相同的工作時(shí)鐘，如果 CPU 的外部工作時(shí)鐘是 100MHZ，則送至內(nèi)存上的頻率也是 l00MHz。具體連接電路如圖 31 所示。Flash Memory 集其它非易失性存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：與 EPROM（Erasable Programmable ROM）相比較，閃速存儲(chǔ)器具有明顯的優(yōu)勢，系統(tǒng)上電可擦除和可重復(fù)編程，而不需要特殊的高電壓；與EEPROM（Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory）相比較，閃速存儲(chǔ)器具有成本低、密度大的特點(diǎn)，其獨(dú)特的性能使其廣泛地運(yùn)用于包括嵌入式系統(tǒng)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。含有 MMU 單元，可以移植 Linux操作系統(tǒng)，保證了控制器的高效性和穩(wěn)定性。 主板電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用三星公司 S3C2440A 芯片作為處理器，選用三星 32M 的 K4S561632C 兩個(gè)芯片組成 32 位數(shù)據(jù)總線作為 SDRAM；NAND FLASH 選用三星 64MB FLASH1208芯片作為程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。 硬件系統(tǒng)模塊劃分 根據(jù)嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制器的功能，以及基于系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及可擴(kuò)展性考慮，系統(tǒng)硬件采用主板＋接口板的設(shè)計(jì)架構(gòu)。然后設(shè)計(jì)了基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，闡述了系統(tǒng)所要完成的功能。圖23 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)平臺(tái)，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用軟件根據(jù)功能分為：底層驅(qū)動(dòng)和上層應(yīng)用軟件，其中底層驅(qū)動(dòng)軟件主要完成了對 CS8900 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的編寫，以實(shí)現(xiàn)嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)連接 Internet 的功能，以及 S3C2440AA/D 轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)編寫，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)電壓的實(shí)時(shí)采集；上層應(yīng)用軟件主要編寫基于嵌入式 Web 的 CGI 程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制功能。構(gòu)建嵌入式Linux 系統(tǒng)的工作主要包括建立交叉編譯環(huán)境、引導(dǎo)程序 BootLoader 的設(shè)計(jì)、Linux 內(nèi)核移植、文件系統(tǒng)的構(gòu)建。整個(gè)系統(tǒng)硬件原理框圖如圖 22 所示。嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸，數(shù)據(jù)運(yùn)算量大對處理器要求高。 圖21 嵌入式系統(tǒng)總體框圖 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述嵌入式微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，因此首先要確定系統(tǒng)的嵌入式微處理器。 總體框架設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用以 ARM、Linux、嵌入式 Web 服務(wù)器三大技術(shù)為中心的解決方案：整個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè) 32 位高性能的嵌入式處理器 S3C2440A 和嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，在該處理器上實(shí)現(xiàn)并運(yùn)行 Web Server，形成一個(gè)用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問的服務(wù)器，用戶可以通過 Internet 登錄服務(wù)器，對現(xiàn)場設(shè)備群進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。 ４ 2 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì) 本章首先對系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)作出了一個(gè)總體規(guī)劃。第八章：總結(jié)與展望。第七章：系統(tǒng)集成測試。分析了 Boa 服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu),進(jìn)行了 Boa 服務(wù)器的移植，并在原有的基礎(chǔ)上對它進(jìn)行了配置。介紹了嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)環(huán)境的構(gòu)建，包括 BootLoader 的設(shè)計(jì)、Linux 內(nèi)核的移植，以及文件系統(tǒng)的制作；第五章：嵌入式 Linux 驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。本章中對本課題的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，首先對系統(tǒng)硬件模塊的劃分進(jìn)行了介紹，然后重點(diǎn)介紹了各個(gè)硬件模塊電路的具體設(shè)計(jì)。第三章：硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章：系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)。 本文結(jié)構(gòu)安排本論文的組織結(jié)構(gòu)安排如下：第一章：緒論。采用嵌入式 Linux 在實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)上構(gòu)建嵌入式操作系統(tǒng)，包括 BootLoader 的設(shè)計(jì)、Linux 內(nèi)核的移植，以及文件系統(tǒng)的制作；③研究 Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的工作原理和開法方法，開發(fā)基于 CS8900 網(wǎng)路控制器的驅(qū)動(dòng)程序；編寫 S3C2440AA/D 轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)電壓的實(shí)時(shí)采集；④ 嵌入式 Web 服務(wù)器的構(gòu)建，分析了 Boa 服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了 Boa 服務(wù)器的移植，并在原有的基礎(chǔ)上對它進(jìn)行了配置。本文將提出一種通用性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、具有良好市場發(fā)展前景的解決方案，基于ARM9 微處理器為核心，嵌入式 linux 為作為軟件平臺(tái)構(gòu)建 Web 服務(wù)器，該服務(wù)器可供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)登陸采集現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)、設(shè)置現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)、并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，該系統(tǒng)為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了一個(gè)通用平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上通過適當(dāng)擴(kuò)展可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)的采集，以及狀態(tài)監(jiān)控，以減少人力成本，提高工作效率。因此，要使網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)品能夠真正進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，在生產(chǎn)過程中得到普及以發(fā)揮其應(yīng)有的作用，必須走一條循序漸進(jìn)的道路。順應(yīng)趨勢開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以嵌入式和嵌入式硬件平臺(tái)等主流技術(shù)為基礎(chǔ)，以嵌入式 Web 服務(wù)器為應(yīng)用核心，提供了一種通用性強(qiáng)且成本低的遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案，這種方案不僅應(yīng)用前景廣闊，而且對推廣嵌入式的應(yīng)用有積極的意義。目前，在嵌入式操作系統(tǒng)中，嵌入式具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，它內(nèi)核穩(wěn)定，功能強(qiáng)大并且可裁減，完全開放源代碼便于進(jìn)行二次開發(fā)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為主的信息技術(shù)的高速發(fā)展，信息家電、醫(yī)療儀器、智能汽車、工業(yè)控制、通信設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域，都已和嵌入式系統(tǒng)息息相關(guān)。 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，具有高可靠性、低成本、嚴(yán)要求、綜合性強(qiáng)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它主要由嵌入式微處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，集軟硬件于一體，能夠獨(dú)立工作。應(yīng)用這些小型化的廉價(jià)解決方案可將普通的電器或設(shè)備改造為全功能的 Internet 電器，使上網(wǎng)的電器能夠被遠(yuǎn)程控制、診斷以及提供智能服務(wù)，大大提高電器的性能。Internet 一向是一個(gè)胖服務(wù)器、瘦客戶機(jī)的技術(shù)。嵌入式動(dòng)態(tài)技術(shù)的核心任務(wù)是：通過在互連的嵌入式設(shè)備之間交互信息，達(dá)到對嵌入式設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并將反饋信息自動(dòng)上傳給主控設(shè)備的目的。如今，人們的生活已經(jīng)和網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系，這也對嵌入式技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)，“設(shè)備即網(wǎng)絡(luò)”是“后 PC”時(shí)代對嵌入式系統(tǒng)的客觀要求。美國著名未來學(xué)家尼葛洛龐帝 1999 年 1月訪華時(shí)預(yù)言，4～5 年后嵌入式智能（電腦）工具將是 PC 和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明；我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士 1998 年 11 月在武漢全國第 11 次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)上發(fā)表的《計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)》一文中，對未來 10 年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。早在 80 年代，國際上就有一些 IT 組織、公司開始進(jìn)行商用嵌入式系統(tǒng)和專用操作系統(tǒng)的研發(fā)。在日益信息化的現(xiàn)代社會(huì)中，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常生活的每一個(gè)角落。目前較高端的研究開發(fā)方向主要集中在基于 3G 的無線手持智能設(shè)備上。 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)背景及課題研究意義 得益于現(xiàn)代信息的高速傳播，無論在國內(nèi)還是國外，32 位嵌入式微處理器已然成為高性能嵌入式系統(tǒng)的主流處理器。通信，計(jì)算機(jī)，消費(fèi)電子技術(shù)（3C）合一的趨勢正在逐步形成，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在的計(jì)算機(jī)正在把人們帶到一個(gè)嶄新的信息時(shí)代。成功構(gòu)建了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在監(jiān)控終端軟件設(shè)計(jì)中，首先在開發(fā)平臺(tái)上移植了BOA服務(wù)器；然后對BOA服務(wù)器進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的配置；編寫了CGI程序，實(shí)現(xiàn)了通過動(dòng)態(tài)WEB頁面對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及數(shù)據(jù)采集的功能。 選擇遵循GNU協(xié)議的嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)。硬件系統(tǒng)以S3C2440A嵌入式微處理器作為硬件平臺(tái)核心，外擴(kuò)64M NAND Flash和SDRAM構(gòu)成最小系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)從工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要出發(fā)，研究了以ARM、Linux、嵌入式WEB服務(wù)器為核心的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式設(shè)備與Internet的連接，并通過WEB服務(wù)器頁面進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和控制，做到了遠(yuǎn)程監(jiān)控。翻譯與選題有關(guān)的外文參考文獻(xiàn)不少于20000印刷符。撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），不少于15000字，并不少于12張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙。通過設(shè)計(jì)A/D及D/A電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸功能。研究了整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的遠(yuǎn)程監(jiān)控存在的問題及相關(guān)的解決方案和展望。研究了Linux操作系統(tǒng)代碼的功能、各相關(guān)指令的作用、Bootloader程序的原理以及相關(guān)應(yīng)用層驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作者簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本學(xué)位論文屬于保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書不保密囗 。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。