基于ARM/WEB/SMS/RFID的学生实验预约系统的设计与实现

论文摘要

在日常工作和生活中,人们需要享用各种资源或者服务。当在特定的时间段内,可供享用的资源有限,而需求享用资源的用户相对较多时,供求矛盾就会出现。预约系统通过让用户与资源提供者进行交流,而缓解了供求矛盾。目前,为提高学生的创新能力和实验仪器的使用效率,高校普遍提倡为学生提供自由的开放型实验平台。于是,实验平台数量的不足和学生多样化的实验需求激发了实验平台的供求矛盾。该矛盾的解决方法之一是采用合适的预约系统来实现开放型实验进度的动态安排。随着互联网的深入普及,以及移动通信服务的逐步完善和通信资费的不断降低,基于互联网和手机短消息的预约系统将变得非常实用。鉴于高校的学生一般都拥有一张由学校统一办理的非接触式IC卡,故结合射频识别技术、互联网和手机短消息技术实现开放型实验的预约系统,将能较好地缓解高校实验平台数量不足和学生多样化实验需求之间的矛盾。同时,采用ARM处理器取代台式电脑实现硬件电路,能有效降低预约系统的设备成本。本论文有重点地讨论了基于ARM/wEB/SMS/RFID的学生实验预约系统的设计与实现。第一章,通过介绍预约系统的现有应用和发展趋势,提出了实验预约系统设计方案的设计原因和依据,分析了实现设计方案的途径和可行性,并提出设计方案的预期目标。第二章,系统地介绍实现设计方案需要用到的基础知识与技术,包括ARM体系结构、处理器内核以及μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统等;第三章,介绍预约系统的硬件结构,重点分析了非接触式IC卡读卡器和GSM通信模块;第四章,探讨预约系统的软件设计,包括系统的功能结构、数据结构,TCP/IP、HTTP、Wiegand协议和AT指令,以及具体分析关键应用程序的实现,并简单介绍μC/OS-Ⅱ的移植和软件开发工具的使用;第五章,对预约系统进行电气参数和软件功能的测试。最后,对整个项目进行总结,并提出展望。

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摘要

ABSTRACT

第一章前言

1.1 研究背景

1.1.1 预约系统简介

1.1.2 国内外研究应用现状及发展趋势

1.2 系统设计方案概述

1.2.1 方案提出的原因

1.2.2 方案实现的途径和可行性分析

1.2.3 方案的预期目标

1.3 课题所完成的工作和创新点

1.3.1 课题所完成的工作

1.3.2 论文创新点

第二章预约系统设计的相关技术背景

2.1 ARM嵌入式系统

2.1.1 嵌入式系统概述

2.1.2 ARM与ARM处理器系列

2.1.3 ARM体系结构

2.1.4 ARM寻址方式

2.1.5 ARM7TDMI与S3C44B0X微处理器

2.2 基于S3C44B0X微处理器的嵌入式开发板

2.2.1 存储器系统

2.2.2 LCD显示模块

2.2.3 触摸屏

2.2.4 以太网接口

2.2.5 通用异步收发器接口

2.2.6 JTAG调试接口

2.3 μC/OS-II嵌入式实时操作系统

2.3.1 实时操作系统概念

2.3.2 内核结构

2.3.3 任务管理

2.3.4 时间管理

2.3.5 信号量管理

2.3.6 消息邮箱管理

2.3.7 消息队列管理

2.3.8 内存管理

2.3.9 μC/OS-II的初始化和启动

2.4 相关协议引用

2.4.1 TCP/IP协议族

2.4.2 HTTP协议与Web Server的实现

2.4.3 SMS短消息与AT指令

2.5 软件开发环境简介

第三章预约系统硬件平台的搭建

3.1 系统组成概述

3.2 外挂通信模块

3.2.1 非接触式IC卡读卡器

3.2.2 GSM通信模块

第四章预约系统的软件设计

4.1 软件设计概述

4.1.1 预约系统的功能结构设计

4.1.2 预约系统的数据结构

4.2 关键应用程序设计

4.2.1 人机交互程序

4.2.2 Wiegand协议

4.2.3 短消息预约/消约程序

4.2.4 网页预约/消约程序

4.3 移植μC/OS-II到S3C44B0X嵌入式开发板

4.3.1 μC/OS-II移植成功的要求

4.3.2 编写头文件

4.3.3 编写与操作系统相关函数

4.3.4 编写与处理器相关函数

第五章预约系统的测试和评价

5.1 系统测试

5.1.1 电气特性测试

5.1.2 电磁干扰测试

5.1.3 软件功能测试

5.2 评价

第六章总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

附录一英文缩写词

附录二: ARM7TDMI的指令集

附录三: 主程序源代码

攻读学位期间的成果

致谢

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