基于嵌入式Web服务器的网络自动抄表系统的研究与设计

论文摘要

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,人民群众对电力仪表的智能化要求日益提高,传统的人工手动抄表方式已经很难满足社会发展的要求。而随着电子技术、计算机技术和通讯技术的迅速发展,实现智能化远程自动抄表、替代烦琐的手上劳动和提供更多的优质服务也就成为可能。嵌入式系统技术是近几年电子产品设计领域最为热门的技术之一,目前已广泛应用于工业控制、智能交通、信息家电、公共服务等领域。嵌入式系统正对人类的后PC时代产生着深远的影响。在嵌入式系统中实现Web服务器的功能,将为电能网络自动抄表提供一种简便可靠的解决方案。本文针对传统的电能表的缺点和不足,结合当前的嵌入式系统技术和网络技术,研究并设计了一套基于S3C44B0X处理器、以μClinux为操作系统的自动抄表系统。论文阐述了在构建硬件开发平台,采用具有ARM7TDMI内核的S3C44B0X处理器和CS8900A网口芯片的基础上,按模块化的思想进行CS8900A网卡芯片的驱动程序设计。主要包括芯片的初始化,数据的发送与接收、中断响应等程序函数;在对TCP/IP协议进行裁减的基础上,实现了TCP、IP、ARP、ICMP等协议,完成具有具有正常通信功能的简易TCP/IP协议,为系统节省了资源;基于客户端和服务器端的工作模式和Socket接口编程的思路,实现HTTP网络服务器应用程序;最终完成将网卡驱动程序、HTTP网络应用程序添加进μClinux内核,将内核编译通过后烧写进开发板中。基于μClinux系统简便可靠的,实时的网络服务器就得以实现。当客户端通过网络浏览器访问Web服务器时,程序就将电能量采集终端所采集的电能量数据上传给客户端,实现网络自动抄表。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电能抄表系统的现状
• 1.2 嵌入式系统的简介
• 1.2.1 嵌入式系统的定义
• 1.2.2 嵌入式Web 服务器
• 1.2.3 嵌入式设备接入Internet 的几种方案及研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 研究目的及内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 本文总体研究内容
• 第二章 系统的整体结构设计
• 2.1 系统的整体方案设计
• 2.2 自动抄表系统的硬件平台结构
• 2.3 关键器件的选择与介绍
• 2.3.1 S3C44B0X 处理器
• 2.3.2 以太网接口电路
• 2.3.3 专用电能芯片CS5460A 介绍
• 2.4 本章小结
• 第三章 网络接口驱动程序的设计
• 3.1 CS8900A 内部寄存器读写介绍
• 3.2 以太网接口CS8900A 芯片驱动主要程序
• 3.2.1 CS8900A 的初始化
• 3.2.2 CS8900A 的发送和接收
• 3.2.3 CS8900A 中断函数
• 3.2.4 驱动程序的模块化设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 嵌入式TCP/IP 协议的实现
• 4.1 协议的取舍
• 4.1.1 TCP/IP 协议构成
• 4.1.2 应用层协议的取舍
• 4.1.3 传输层协议的取舍
• 4.1.4 网络层协议的取舍
• 4.1.5 链路层协议的取舍
• 4.2 以太网接口层的实现
• 4.3 ARP 协议的实现
• 4.4 IP 协议的实现
• 4.5 ICMP 协议的实现
• 4.6 TCP 协议的实现
• 4.7 超文本传输协议HTTP 的实现
• 4.7.1 报文格式
• 4.7.2 HTTP 的实现
• 4.8 嵌入式WEB服务器中各层协议之间的关系
• 4.9 本章小结
• 第五章 网络自动抄表系统实现
• 5.1 网络自动抄表系统应用程序的开发
• 5.1.1 应用软件开发模式
• 5.1.2 BSD Socket 接口编程方法
• 5.1.3 嵌入式Web 服务器工作流程
• 5.1.4 嵌入式Web 服务器的程序设计
• 5.2 BOOTLOADER 的烧写
• 5.3 编译μCLINUX内核
• 5.4 程序调试
• 5.5 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介