便携式自动连续环境监测系统中的嵌入式网关设计与实现

论文摘要

在经济日趋发展的今天,环境也越来越引起人们的重视。一方面,烟尘烟气、废水污染日益加重;另一方面,在某些特殊领域,如:电子制造工业、制药工程等,对环境参数有较高的要求。无论是环境保护,还是环境控制,都离不开对环境参数进行准确、实时的监测。因此,环境监测已经成为日趋严峻的课题和任务。目前,国内的环境监测仪器的整体技术含量还不是很高,与国外一些先进的环境监测仪器相比,在自动化、连续性、可靠性和实时性等方面,还存在明显的不足,因此不能很好的满足当前对环境监测质量的要求。本论文首先阐述了环境监测对社会的重要作用,以及环境监测仪器对提高环境监测质量的重要影响。在此基础上,详细介绍了我国环境监测仪器的发展概况,以及本课题研究的背景、目标和意义。最终确定开发一套通用体系结构的便携式自动连续环境监测系统作为本课题的研究目标。其次,从本课题的总体任务入手,自主设计了便携式自动连续环境监测系统硬件方案。系统结合了最新的无线传感器网络技术以及成熟的嵌入式技术。然后,论文又从硬件和软件两方面,针对芯片、各个功能模块(微型打印机、液晶屏和触摸屏等)的选型,以及软件的架构(Linux操作系统、SQLite数据库和MiniGUI等),详细介绍了便携式自动连续环境监测系统的开发。再次,从系统功能入手,设计和实现了便携式自动连续环境监测系统中的嵌入式网关。同时,在ADS1.2集成开发环境下,开发了基于S3C2410x的嵌入式网关的硬件测试程序。并且对整个系统进行了联合调试,完全实现了本课题中嵌入式网关的功能要求。最后,介绍了嵌入式Linux软件开发平台的构建。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 环境监测的内涵
• 1.1.1 世界环境监测的发展历史
• 1.1.2 环境监测的重要作用
• 1.2 影响环境监测质量的主要因素
• 1.3 国内环境监测仪器的发展概况
• 1.4 课题研究的背景、目标与意义
• 1.5 本文的主要工作
• 1.6 论文的结构
• 第二章 便携式自动连续环境监测系统的总体设计方案
• 2.1 便携式自动连续环境监测系统任务书
• 2.2 便携式自动连续环境监测系统的设计方案
• 2.2.1 无线传感器网络的节点结构与组网
• 2.2.2 嵌入式网关的硬件结构设计
• 2.2.3 嵌入式网关的软件方案设计
• 2.3 本方案的创新点
• 2.4 本章内容小结
• 第三章 嵌入式网关的电路设计与实现
• 3.1 基于 S3C2410x 的电路模块设计
• 3.1.1 SDRAM 设计
• 3.1.2 A N ND/NOR FLASH 设计
• 3.1.3 Ethernet 模块设计
• 3.1.4 自定义小键盘电路设计
• 3.2 嵌入式网关印制电路板的实现
• 3.2.1 高速PCB设计流程
• 3.2.2 嵌入式网关的PCB版图
• 3.2.3 嵌入式网关的实物图
• 3.2.4 调试中遇到的问题汇总
• 3.3 本章内容小结
• 第四章 嵌入式网关的硬件测试程序设计
• 4.1 程序设计开发工具
• 4.1.1 ADS1.2 集成开发环境
• 4.1.2 简易JTAG仿真器的配置
• 4.2 S3C2410x的初始化
• 4.3 模块化的测试程序设计
• 4.3.1 Ethernet模块
• 4.3.2 SD/MMC存储卡
• 4.3.3 液晶屏
• 4.3.4 触摸屏
• 4.3.5 RTC实时时钟
• 4.4 本章内容小结
• 第五章 嵌入式网关Linux软件开发平台构建
• 5.1 嵌入式Linux软件开发平台
• 5.1.1 引导加载程序
• 5.1.2 Linux内核
• 5.1.3 文件系统
• 5.2 SJF2410
• 5.3 在嵌入式网关中安装Linux
• 5.4 本章内容小结
• 总结与体会
• 参考文献
• 致谢