基于嵌入式Linux平台通信管理单元的研制

论文摘要

随着后PC时代的到来,嵌入式技术已渗透到各行各业以及人们的日常生活中去。嵌入式技术的应用提高了变电站自动化系统的通信管理性能并且提供了高稳定性、低成本的解决方案。在分析了通信管理单元功能需求的基础上,采用“PC-104+Linux”为核心的通信管理单元软硬件平台,完成了嵌入式软件系统的移植和实现了通信管理的应用程序。采用基于盛博科技（SBS）公司的SCM-7020（PC-104模块）主板作为目标机,将安装有RedHat Linux 9的PC机作为宿主机,建立嵌入式软件开发平台。按照系统要求对现有的Linux系统进行裁剪,给出了移植Linux内核以及建立嵌入式文件系统的方法及详细过程。同时,根据通信管理单元的功能需要,分析了Linux下进程间的通讯机制,并确定了适合本课题的进程间信息交换方式。分析了嵌入式图形软件包（Qt）下的系统调用与信号机制,软件定时器管理,中文界面显示等几个关键性技术问题。最后,完成了通信管理单元应用程序的详细设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 电力系统通信管理单元的发展现状
• 1.3 当前产品存在的问题及研制新产品的意义
• 1.3.1 现有通信管理单元的局限性
• 1.3.2 嵌入式计算机在电力自动化中系统的应用
• 1.3.3 嵌入式Linux在电力自动化系统中的应用
• 1.4 本课题提出的解决方案和主要工作
• 2 整体方案设计
• 2.1 通信管理单元的工作原理及功能要求
• 2.1.1 工作流程及基本原理
• 2.1.2 通信管理单元的功能需求
• 2.2 通信管理单元的硬件结构
• 2.2.1 PC-104主板的选择
• 2.2.2 CAN总线接口卡的选择
• 2.2.3 四口串口卡的选择（RS232/RS485/RS422）
• 2.2.4 I/O地址、中断分配
• 2.3 通信管理单元软件的总体设计
• 2.3.1 构建通信管理单元的软件平台
• 2.3.2 BootLoader的选择
• 2.3.3 嵌入式Linux的选择
• 2.3.4 嵌入式文件系统构建
• 2.3.5 通信管理单元软件的概要设计
• 2.4 开发平台的搭建
• 2.4.1 NFS的建立
• 2.4.2 Qt/Embedded嵌入式图形接口软件的安装
• 2.4.3 外围接口卡驱动加载、卸载
• 2.4.3.1 串行通讯接口卡驱动加载、卸载
• 2.4.3.2 CAN接口卡驱动加载、卸载
• 2.4.3.3 PPP拨入服务器配置
• 2.5 本章小结
• 3 系统的裁剪与移植
• 3.1 BootLoader的基本概念
• 3.1.1 GRUB启动过程
• 3.1.2 GRUB的安装和配置
• 3.1.2.1 GRUB的安装
• 3.1.2.2 GRUB配置文件
• 3.2 嵌入式Linux内核的移植
• 3.2.1 Linux内核的文件结构
• 3.2.2 内核的配置、编译
• 3.3 本章小结
• 4 文件系统的建立
• 4.1 根文件系统的基本结构
• 4.2 制作命令集
• 4.2.1 BusyBox的简介
• 4.2.2 使用BusyBox制作命令集
• 4.3 建立必要的根文件目录
• 4.3.1 Glibc库目录
• 4.3.2 Qt/Embedded库目录
• 4.3.3 设备文件目录
• 4.4 系统的初始化过程
• 4.5 文件系统的安装
• 4.5.1 制作initrd.img文件
• 4.5.2 制作系统镜像
• 4.5.3 系统的安装
• 4.6 本章小结
• 5 软件设计
• 5.1 软件设计概述
• 5.2 QT设计
• 5.2.1 QT设计概述
• 5.2.2 信号与插槽
• 5.2.3 软定时器的应用
• 5.2.4 QT中文界面显示
• 5.3 进程间的通讯
• 5.4 服务器
• 5.5 参数配置
• 5.6 数据显示
• 5.7 通信报文
• 5.7.1 软件方案概述
• 5.7.2 界面设计
• 5.7.3 遥信功能实现
• 5.7.4 遥控功能程序设计
• 5.7.5 CAN通讯协议实现
• 5.7.5.1 CAN协议分析
• 5.7.5.2 CAN2.0B通讯规约介绍
• 5.7.5.3 CAN2.0B通讯规约实现
• 5.7.5.4 遥控中装置地址/遥控号的计算
• 5.7.6 新部颁规约实现
• 5.7.6.1 CDT循环式远动规约简介
• 5.7.6.2 新部颁规约实现
• 5.8 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献