基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统设计与实现

论文摘要

自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式,但有线难以满足自动气象站成本,维护,效率要求,随着通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟,因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象,以操作系统,计算机体系结构,编译原理,数据结构,软件工程等理论为基础,构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器,Linux为操作系统,应用程序进行数据收集,分析,处理,存储,并通过GPRS进行数据传输等功能,并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARM ATMEL9263为硬件核心,以BENQ M23为GPRS模块,在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题的公网固定IP方式组网方案,实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台,在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件,实现终端和上位机的连接,很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。课题通过具体实验测试,各项性能指标已达到设计要求,成功地实现了远距离气象数据传输,为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 自动气象站研究的背景与意义
• §1-2 国内外发展概况
• §1-3 论文的主要工作
• §1-4 本章小结
• 第二章 自动气象站系统的硬件设计
• §2-1 嵌入式系统设计开发概述
• §2-2 ARM微处理器
• 2-2-1 ARM概述
• 2-2-2 ARM微处理器的应用选型
• §2-3 GPRS模块
• 2-3-1 GPRS概述
• 2-3-2 GPRS业务特点
• 2-3-3 系统组网方案选择
• 2-3-4 GPRS模块BENQ M23简介
• §2-4 自动气象站系统的硬件设计与实现
• §2-5 本章小结
• 第三章 搭建嵌入式Linux开发环境
• §3-1 软件开发平台设计方案
• §3-2 嵌入式Linux开发环境的搭建
• 3-2-1 宿主机和目标平台
• 3-2-2 交叉编译工具
• 3-2-3 串口控制台
• 3-2-4 宿主机的服务配置
• §3-3 本章小结
• 第四章 BootLoader移植
• §4-1 BootLoader概述
• §4-2 BootLoader特性
• §4-3 BootLoader的主要任务与典型结构框架
• 4-3-1 stagel（start.s代码结构）
• 4-3-2 stage2
• §4-4 U-Boot移植
• 4-4-1 U-Boot的特点
• 4-4-2 U-Boot源代码目录结构介绍
• 4-4-3 U-Boot移植过程
• 4-4-4 常用U-Boot命令介绍
• §4-5 本章小结
• 第五章 嵌入式Linux系统内核的裁减和移植
• §5-1 Linux内核启动流程
• 5-1-1 Linux内核入口
• kernel函数'>5-1-2 start_kernel函数
• §5-2 内核的裁剪和移植
• §5-3 本章小结
• 第六章 构建嵌入式Linux根文件系统
• §6-1 文件系统概述
• §6-2 嵌入式Linux文件系统
• 6-2-1 基于FLASH的文件系统
• 6-2-2 基于RAM的文件系统
• 6-2-3 网络文件系统NFS（Network File Svstem）
• §6-3 构建嵌入式Linux JFFS2文件系统
• 6-3-1 建立目录结构
• 6-3-2 建立shell命令集
• 6-3-3 构造脚本文件
• 6-3-4 库文件的拷贝
• 6-3-5 JFFS2根文件系统映像的生成
• §6-4 本章小结
• 第七章 自动气象站系统应用程序设计
• §7-1 AT指令
• 7-1-1 AT指令概念
• 7-1-2 AT指令格式
• 7-1-3 常用的AT指令介绍
• §7-2 GPRS终端软件实现
• 7-2-1 终端工作流程
• 7-2-2 参数配置模块
• 7-2-3 连接远程主机模块
• 7-2-4 数据接收和发送模块
• 7-2-5 网络状态检测及保活检测模块
• 7-2-6 终端测试
• §7-3 本章小结
• 第八章 总结和展望
• §8-1 总结
• §8-2 展望
• 参考文献
• 致谢