基于internet的嵌入式远程测控终端研制.doc
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基于internet的嵌入式远程测控终端研制,页数 109 字数61198摘要 本文尝试并实现了借助现有信息网络internet结合嵌入式测控终端节点完成对远程现场对象的测试与控制的构想。研制过程中，我们通过对网络以及终端系统方案的论证、软、硬件平台的研发以及应用层的开发，为从任何地点、在任何时间都能够获取到现场测试信息...
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基于internet的嵌入式远程测控终端研制
页数 109 字数 61198
摘 要
本文尝试并实现了借助现有信息网络Internet结合嵌入式测控终端节点完成对远程现场对象的测试与控制的构想。研制过程中，我们通过对网络以及终端系统方案的论证、软、硬件平台的研发以及应用层的开发，为从任何地点、在任何时间都能够获取到现场测试信息并实施控制的愿望提供了机制保证。
在网络架构方面，在分析数据传输模式以及静态、动态网页刷新技术的基础上，通过将B/S与C/S模式相结合的方法，利用Java Applet浏览器端动态网页技术以及嵌入式web server技术,在客户浏览器端和测控终端之间建立了基于HTTP以及通用Socket调用的两类通讯信道，通过网页文件和测控数据分开传输的方式实现动态交互。
对于测控终端平台，从实现基本的Internet接入功能及实现基本的测控功能方面，兼顾软、硬件协同考虑，提出了采用ARM-Linux架构来构建通用应用平台的方案。
硬件系统上，采用了一款片上集成丰富接口资源的ARM720T内核微处理器为主控芯片，在最小系统基础上扩展了以太网控制芯片，从而实现测控与网络功能一体化。
软件系统上，采用Linux内核为系统支撑，构建了包括ARMboot、设备驱动模块以及文件系统在内的完整软件系统平台。根据需要，在底层开发了包括I/O、A/D模块在内的设备驱动程序；在上层集成了以thttpd为基础的HTTP服务器，并利用Socket调用开发了客户端以及测控终端的测控数据通讯服务程序。最后对基于KVM的实现进行了探讨。
通过示例验证，系统最终实现了测控终端数据、状态的回传显示；客户端通过基于网页的图形用户界面（Web Based User Interface,WBUI）对终端实施控制以及客户端对终端的在线配置等基本功能。
本系统为国内开发自主、开源的远程测控终端平台提供了一个切实可行的参考方案。
关键词：远程测控，嵌入式web server，ARM-Linux，Socket，WBUI，
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 １
1．1研究目的和意义 １
1．2国内外现状 ２
1．3主要研究工作 ４
第2章 系统方案 ５
2．1网络架构方案 ５
2．1．1 C/S与B/S模式 ５
2．1．2 HTTP及CGI ７
2．1．3动态网页技术 １４
2．1．4系统实现 １９
2．2 终端平台方案 ２１
2．2．1 软件环境 ２１
2．2．2 硬件环境 ２５
2．2．3实现方案 ２８
2．3小结 ３１
第3章 终端平台硬件系统开发 ３２
3．1 最小系统 ３２
3．1．1 微处理器 ３２
3．1．2数据/程序存储器 ３６
3．1．3辅助模块 ３８
3．2 网络模块 ４１
3．2．1芯片特性 ４１
3．2．2工作原理 ４２
3．2．3接口设计 ４３
3．3 I/O、模拟数字、测控通讯模块 ４３
3．3．1 I/O模块 ４４
3．3．1 模拟数字转换模块 ４４
3．3．2 通讯模块 ４６
3．4 小结 ４８
第4章 终端平台软件系统开发 ４９
4．1 软件开发环境及机理 ５０
4．1．1 编译环境 ５１
4．1．2 调试环境 ５４
4．1．3系统运行机理 ５５
4．2 启动加载程序移植 ５７
4．2．1 ARMboot启动流程 ５７
4．2．2 ARMboot移植 ６１
4．3 ARM-LINUX内核移植 ６３
4．3．1 ARM-Linux启动流程 ６４
4．3．2 ARM-Linux内核板级移植 ６８
4．4文件系统建立 ７３
4．5 设备驱动开发 ７６
4．5．1 驱动加载原理 ７７
4．5．2 驱动模块开发 ７８
4．6 小结 ８２
第5章 应用层开发 ８３
5．1 B/S模式的建立 ８３
5．1．1 HTTP服务器选型 ８３
5．1．2 HTTP服务器集成 ８５
5．1．3 CGI表单处理 ８６
5．2 C/S模式的建立 ８８
5．2．1 C/S模式程序开发 ８９
5．2．2 报文约定 ９２
5．3 基于KVM实现的探讨 ９３
5．4小结 ９４
第6章 应用示例 ９５
6．1程序设计 ９５
6．2 界面示例 ９９
第7章 结论与展望 １００
7．1结论 １００
7．2展望 １０１
参 考 文 献………………………………………………………………………………..102
参 考 文 献
[1] Raymond Berntzen1,Jan Olav Strandman2,Tor A.Fjeldly. Advaced Solutions for Performing real Experiments Over the Internet[C]. Norway: International Conference on Engineering Education,August 6-10 2001.
[2] Hartmut Ewald, George F. Page. Client-Server and Gateway Systems for Remote Control in Engineering Education[J]. Global J of Engng Educ,2003, 7(2):201-208.
[3] Erik Cheever,Lynne A. Molter,Bruce A. Maxwell. A Remote Wireless Sensing and Control Laboratory[C]. US: Proceedings of the 2003 American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition , American Society for Engineering Education,2003.
[4] Grisha Spasov, Nikolay Kakanakov. CGI-based applications for distributed embedded systems for monitoring temperature and humidity[C]. International Conference on Computer Systems and Technologies – CompSysTech, 2004.
[5] Yu-Wei Hwang, Hao-Jen Lin, Jong-Shing Chi,etc. A Wireless ARM-Based for Real Time Power Monitoring and Control System[D].Taiwan:Dep. of Electrical Engineering, National Chang-hua University of Education,2004.
页数 109 字数 61198
摘 要
本文尝试并实现了借助现有信息网络Internet结合嵌入式测控终端节点完成对远程现场对象的测试与控制的构想。研制过程中，我们通过对网络以及终端系统方案的论证、软、硬件平台的研发以及应用层的开发，为从任何地点、在任何时间都能够获取到现场测试信息并实施控制的愿望提供了机制保证。
在网络架构方面，在分析数据传输模式以及静态、动态网页刷新技术的基础上，通过将B/S与C/S模式相结合的方法，利用Java Applet浏览器端动态网页技术以及嵌入式web server技术,在客户浏览器端和测控终端之间建立了基于HTTP以及通用Socket调用的两类通讯信道，通过网页文件和测控数据分开传输的方式实现动态交互。
对于测控终端平台，从实现基本的Internet接入功能及实现基本的测控功能方面，兼顾软、硬件协同考虑，提出了采用ARM-Linux架构来构建通用应用平台的方案。
硬件系统上，采用了一款片上集成丰富接口资源的ARM720T内核微处理器为主控芯片，在最小系统基础上扩展了以太网控制芯片，从而实现测控与网络功能一体化。
软件系统上，采用Linux内核为系统支撑，构建了包括ARMboot、设备驱动模块以及文件系统在内的完整软件系统平台。根据需要，在底层开发了包括I/O、A/D模块在内的设备驱动程序；在上层集成了以thttpd为基础的HTTP服务器，并利用Socket调用开发了客户端以及测控终端的测控数据通讯服务程序。最后对基于KVM的实现进行了探讨。
通过示例验证，系统最终实现了测控终端数据、状态的回传显示；客户端通过基于网页的图形用户界面（Web Based User Interface,WBUI）对终端实施控制以及客户端对终端的在线配置等基本功能。
本系统为国内开发自主、开源的远程测控终端平台提供了一个切实可行的参考方案。
关键词：远程测控，嵌入式web server，ARM-Linux，Socket，WBUI，
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 １
1．1研究目的和意义 １
1．2国内外现状 ２
1．3主要研究工作 ４
第2章 系统方案 ５
2．1网络架构方案 ５
2．1．1 C/S与B/S模式 ５
2．1．2 HTTP及CGI ７
2．1．3动态网页技术 １４
2．1．4系统实现 １９
2．2 终端平台方案 ２１
2．2．1 软件环境 ２１
2．2．2 硬件环境 ２５
2．2．3实现方案 ２８
2．3小结 ３１
第3章 终端平台硬件系统开发 ３２
3．1 最小系统 ３２
3．1．1 微处理器 ３２
3．1．2数据/程序存储器 ３６
3．1．3辅助模块 ３８
3．2 网络模块 ４１
3．2．1芯片特性 ４１
3．2．2工作原理 ４２
3．2．3接口设计 ４３
3．3 I/O、模拟数字、测控通讯模块 ４３
3．3．1 I/O模块 ４４
3．3．1 模拟数字转换模块 ４４
3．3．2 通讯模块 ４６
3．4 小结 ４８
第4章 终端平台软件系统开发 ４９
4．1 软件开发环境及机理 ５０
4．1．1 编译环境 ５１
4．1．2 调试环境 ５４
4．1．3系统运行机理 ５５
4．2 启动加载程序移植 ５７
4．2．1 ARMboot启动流程 ５７
4．2．2 ARMboot移植 ６１
4．3 ARM-LINUX内核移植 ６３
4．3．1 ARM-Linux启动流程 ６４
4．3．2 ARM-Linux内核板级移植 ６８
4．4文件系统建立 ７３
4．5 设备驱动开发 ７６
4．5．1 驱动加载原理 ７７
4．5．2 驱动模块开发 ７８
4．6 小结 ８２
第5章 应用层开发 ８３
5．1 B/S模式的建立 ８３
5．1．1 HTTP服务器选型 ８３
5．1．2 HTTP服务器集成 ８５
5．1．3 CGI表单处理 ８６
5．2 C/S模式的建立 ８８
5．2．1 C/S模式程序开发 ８９
5．2．2 报文约定 ９２
5．3 基于KVM实现的探讨 ９３
5．4小结 ９４
第6章 应用示例 ９５
6．1程序设计 ９５
6．2 界面示例 ９９
第7章 结论与展望 １００
7．1结论 １００
7．2展望 １０１
参 考 文 献………………………………………………………………………………..102
参 考 文 献
[1] Raymond Berntzen1,Jan Olav Strandman2,Tor A.Fjeldly. Advaced Solutions for Performing real Experiments Over the Internet[C]. Norway: International Conference on Engineering Education,August 6-10 2001.
[2] Hartmut Ewald, George F. Page. Client-Server and Gateway Systems for Remote Control in Engineering Education[J]. Global J of Engng Educ,2003, 7(2):201-208.
[3] Erik Cheever,Lynne A. Molter,Bruce A. Maxwell. A Remote Wireless Sensing and Control Laboratory[C]. US: Proceedings of the 2003 American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition , American Society for Engineering Education,2003.
[4] Grisha Spasov, Nikolay Kakanakov. CGI-based applications for distributed embedded systems for monitoring temperature and humidity[C]. International Conference on Computer Systems and Technologies – CompSysTech, 2004.
[5] Yu-Wei Hwang, Hao-Jen Lin, Jong-Shing Chi,etc. A Wireless ARM-Based for Real Time Power Monitoring and Control System[D].Taiwan:Dep. of Electrical Engineering, National Chang-hua University of Education,2004.
