基于嵌入式Linux的船载监测系统的设计与实现

论文摘要

近几年来,长江中下游河道采砂一直处于难于管理状态。长江中下游河道范围广,江砂被盗采的地点多,采砂监管和执法队伍人员不足,有相当数量的非法采砂事件难以发现和处理。对非法采砂管理不能“抓现场,抓现行”,并快速地加以制止和处理。在实际执法过程中,存在着取证难的问题。本论文设计的采砂船船载监测系统是应实际工程需要开发设计的。通过分析当前采砂以及执法过程中出现的问题,采用基于Intel公司XScale架构的PXA270处理器为硬件系统核心,移植嵌入式Linux作为操作系统,并结合GPS、CDMA、无线网桥和摄像头等设备,构建远程监控系统。本论文首先介绍了采砂船载监测系统的开发背景以及相关技术,主要包括嵌入式系统技术、全球定位技术、CDMA技术、网络管理技术等;其次提出了系统的总体设计方案,介绍了嵌入式系统的相关概念,同时介绍了船载监测系统的整体功能和结构框图;再次,详细介绍了区域控制子系统的硬件结构设计,主要是对硬件系统的微处理器的选型及其外围电路的设计;然后,详细介绍了嵌入式Linux操作系统的移植,其中主要工作修改Boot Loader,裁减Linux内核,制作根文件系统等;再次介绍了应用程序的开发,包括Linux操作系统下的多线程编程、串口通讯、通信协议的设计以及对读取无线网桥接收的信号强度的设计。最后给出了系统的测试数据。本次毕业设计已完成项目要求的功能,在本系统中应用了嵌入式处理器技术、Linux操作系统,网络管理等,最终实现了对采砂船的远程实时监测。目前已在鄂赣交界处的采砂船上试运行,反馈效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本论文的课题背景与实际意义
• 1.2 论文的内容和结构
• 2 采砂船载监测系统方案设计
• 2.1 相关应用技术
• 2.1.1 GPS设计
• 2.1.2 CDMA技术
• 2.1.3 网络管理技术
• 2.2 系统整体方案设计
• 2.3 系统各模块方案设计
• 3 硬件系统设计与实现
• 3.1 硬件系统的总体方案设计
• 3.2 核心单元的设计与实现
• 3.3 扩展单元的设计与实现
• 3.3.1 网络接口设计
• 3.3.2 音频接口设计
• 3.3.3 RS-232接口设计
• 3.3.4 CF卡接口设计
• 3.4 抗干扰设计
• 4 嵌入式Linux操作系统的移植
• 4.1 嵌入式Linux操作系统概述
• 4.2 Linux操作系统的移植
• 4.2.1 开发环境的建立
• 4.2.2 引导加载程序
• 4.2.3 嵌入式Linux操作系统的裁减
• 4.2.4 嵌入式Linux的文件系统的生成
• 5 驱动程序及应用程序的设计与实现
• 5.1 驱动程序的设计
• 5.1.1 嵌入式Linux驱动程序的概述
• 5.1.2 嵌入式Linux驱动程序的实现机制
• 5.1.3 音频驱动程序的加载
• 5.2 madplay在PXA270下的移植
• 5.3 应用程序的设计开发
• 5.3.1 应用软件工作流程
• 5.3.2 Linux下多线程编程
• 5.3.3 串口通讯及通讯协议的设计
• 5.3.4 读取无线网桥天线 RSSI值模块设计
• 6 系统测试
• 6.1 对无线网桥天线RSSI值的测试
• 6.2 对CDMA的性能测试
• 6.3 对CF卡性能测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢