基于嵌入式Linux的远程监控系统的设计与实现

论文摘要

嵌入式远程监控系统是信息网络与工业控制网络结合的产物,它通过现场控制网络、企业内部网和Internet,把分布于各地的智能仪表系统连接起来,实现与远程控制设备的信息交互,完成远程监视与控制任务。远程监控系统是当前工业自动化应用领域研究的热点之一。本文首先简要介绍了嵌入式系统和嵌入式Linux的特点,给出了嵌入式系统的相关硬件结构,重点论述了S3C2410处理器与存储器和网络控制器芯片的接口设计问题。同时描述了如何构建嵌入式Linux操作系统——为嵌入式系统移植嵌入式操作系统,保证了应用程序的软件运行环境。接着提出了系统的总体实现方案和整体框架,在此基础上实现了各个模块的功能:串口通信模块采用RS-232串口通信协议来完成对现场的数据接收;介绍了嵌入式数据库系统SQLite并给出了SQLite的典型特征和体系结构,对SQLite进行开发和移植;详细阐述嵌入式Web服务器的工作原理和设计方法,介绍了CGI的工作原理及规范,并对CGI应用程序进行了实现,使得远程用户只需要通过浏览器而无需专用软件就可以对工业现场设备进行监控。对系统运行的实时性进行了分析和改进,提出了一种基于价值的可适应性的调度策略,并与RMS和EDF调度策略进行了比较。在用于处理的实时数据接近满载甚至超载的情况下,基于价值的可适应性调度策略显示了在特殊情况下的优势,有效地提高了该系统的性能。最后对本文的工作做了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及目的
• 1.2 国内外研究现状和水平
• 1.2.1 远程监控系统发展现状及发展趋势
• 1.2.2 嵌入式Linux 国内外研究背景
• 1.2.3 嵌入式数据库的发展现状和水平
• 1.2.4 嵌入式WEB SERVER 的发展现状和水平
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 嵌入式远程监控系统的开发环境设计
• 2.1 嵌入式系统开发平台的硬件模块电路设计
• 2.1.1 S3C2410 CPU 结构
• 2.1.2 网络接口芯片CS8900A 及接口电路
• 2.1.3 Flash 接口电路
• 2.1.4 串行接口电路
• 2.2 嵌入式LINUX 系统开发平台的软件环境设计
• 2.2.1 选择Linux 作为嵌入式操作系统的原因
• 2.2.2 建立交叉编译环境
• 2.2.3 配置和编译bootloader
• 2.2.4 Linux 内核简析及编译
• 2.2.5 加载文件系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于嵌入式LINUX 的远程监控系统的设计
• 3.1 嵌入式LINUX 的远程监控系统的总体设计
• 3.2 串口通信模块的设计
• 3.3 嵌入式数据库系统的设计
• 3.3.1 SQLite 的典型特征与体系结构
• 3.3.2 SQLite 数据库的设计
• 3.4 嵌入式WEB 服务器的设计
• 3.4.1 嵌入式Web 服务器的结构
• 3.4.2 嵌入式WEB 服务器的选择
• 3.4.3 CGI 工作原理和CGI 规范
• 3.4.4 表单及其提交原理
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于嵌入式LINUX 的远程监控系统的实现
• 4.1 串口通信模块的实现
• 4.2 嵌入式数据库的实现
• 4.2.1 SQLite 的编译与移植
• 4.3.2 SQLite 数据库API 函数的应用
• 4.3 嵌入式WEB 服务器的实现
• 4.3.1 SQLite 的编译与移植
• 4.3.2 CGI 应用程序的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 实时调度算法及系统实时性的分析
• 5.1 实时调度的基本理论
• 5.2 实时调度的基本模型
• 5.3 实时调度策略
• 5.3.1 时间驱动调度
• 5.3.2 优先级驱动调度
• 5.3.3 共享驱动调度
• 5.4 可适应性的基于价值的调度策略
• 5.5 调度算法相关实现
• 5.5.1 主要数据结构
• 5.5.2 主要的调度算法
• 5.6 仿真研究
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢