环境监测系统及基于Linux操作系统的嵌入式软件设计

论文摘要

随着科学技术的不断发展和人们对产品质量要求的不断提高,一些生产制造行业对环境参数要求越来越高,经常需要对某些环境参数进行测量,尤其是药物制造、化学相关工业、食品、医药仓储等行业,环境监测技术是其产品质量、安全生产等方面不可或缺的保证。因此,运用当今高新科技开发功能丰富、灵活,操作简便,测量范围广的监测仪,对环境参数进行有效监测具有非常重要的意义。目前国内监测仪器,在技术、功能方面相对落后,存在不能多通道采集数据、不能多点大范围测量、显示功能单一、处理核心多采用单片机、不能多功能打印等问题,针对这些情况提出本课题——基于嵌入式的多通道环境参数监测仪的研究和开发,并采用了以下技术来改善监测仪性能:硬件上采用ARM9嵌入式微处理器(S3C2410核心板)代替功能单一的单片机,较高的处理速度、多样的外围接口,提高、丰富了系统功能;引入操作系统Linux,其内核小、功能强大有助于监测仪的任务调度;用SQLite数据库存储数据,占用空间小、易操作、存储容量大;LCD显示界面采用MiniGUI技术,使界面美观、多功能;加入了无线采集网络,使用Zigbee无线组网协议,可把大范围内监测的各个点组成网络采集数据;使用以太网和上位机通讯、传输数据;用SD卡进行数据备份。本论文详细介绍了硬件及软件系统的设计、开发方案:首先简要介绍了本课题的研究背景、内容、意义,分析了国内外监测仪器的发展状况;第二章介绍了嵌入式系统,包括嵌入式微处理器、嵌入式操作系统及其应用领域;第三章介绍了系统硬件设计,详解了S3C2410的相关原理及其周边扩展接口的功能、实现;第四章重点介绍软件开发内容,分模块介绍了应用程序实现原理、流程、相关函数及编写调试过程中遇到的问题;第五章介绍了软件开发的环境构成、使用的相关工具等;最后,对论文、工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 嵌入式技术的发展及广泛应用
• 1.3 国内外环境监测技术研究现状
• 1.4 研究内容、意义
• 第二章 嵌入式系统
• 2.1 嵌入式系统介绍
• 2.1.1 定义
• 2.1.2 系统构成及特点
• 2.1.3 嵌入式的应用
• 2.2 嵌入式微处理器
• 2.2.1 嵌入式处理器
• 2.2.2 ARM 微处理器
• 2.2.3 ARM9 微处理器
• 2.3 嵌入式操作系统
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 嵌入式操作系统比较
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 系统总体介绍
• 3.2 系统硬件功能
• 3.3 系统硬件实现
• 3.3.1 S3C2410 介绍
• 3.3.2 S3C2410 处理器内存映射关系
• 3.4 扩展板的设计
• 3.4.1 显示器及触摸屏接口
• 3.4.2 网络接口
• 3.4.3 串行接口
• 3.4.4 小键盘接口电路
• 3.4.5 USB 接口
• 3.4.6 SD 卡接口
• 3.5 网络传输部分设计
• 3.5.1 Zigbee 协议介绍
• 3.5.2 以太网传输
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 操作系统移植
• 4.1.1 移植概述
• 4.1.2 Linux 操作系统在可移植上的优点
• 4.1.3 Linux 操作系统的移植
• 4.2 应用程序设计
• 4.2.1 底层驱动程序介绍
• 4.2.2 数据接收的软件实现
• 4.2.3 数据存储的软件实现
• 4.2.4 以太网通讯的软件实现
• 4.2.5 SD 卡数据备份的软件实现
• 4.3 软件开发过程中遇到的问题
• 第五章 软件系统的调试
• 5.1 软件开发环境介绍
• 5.1.1 嵌入式软件开发环境
• 5.1.2 开发工具 GNU 的使用
• 5.2 系统调试
• 5.2.1 调试工具
• 5.2.2 调试过程
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢