基于arm_linux的嵌入式网络冰箱控制器设计.doc

摘要
　　　在数字技术和网络技术迅速发展的现代社会，各种层次硬件的出现以及硬件水平不断提高，家庭的远程管理与监控、家用电器的信息化与网络化已经成为大势所趋。网络冰箱控制器是家电信息化网络技术研究及产品开发中传统冰箱与互联网连接的一个控制接口。网络冰箱控制器对外与 Internet 网连结，从而达到在任何地点，使用浏览器查看冰箱的实时状态、并能对冰箱进行远程监测、控制、诊断和配置等操作。本论文的主要目的是对网络冰箱控制器接入Internet的技术进行研究并予以实现，以实现冰箱的网络化智能化。
　　　本文在对网络冰箱控制器进行了系统分析后，设计并实现了一种基于ARM Linux的冰箱控制器接入Internet的方法，即以ARM Linux技术为支撑，进行了网络冰箱的软硬件平台的搭建，Linux内核以及文件系统的移植，深入介绍了一个非常适合应用于嵌入式系统的Web服务器的工作原理，实现了一个嵌入式Web服务器的移植，还针对网络冰箱控制器的用户登录，以及冰箱基本状态控制应用进行了CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口）程序设计，在CGI动态页面的程序设计上，也在较大程度上考虑了系统的安全性、实时性和稳定性，针对客户端请求的操作，系统提供了友好统一的运行界面。使用户可通过IE浏览器登录服务器端运行的CGI动态页面查看冰箱的运行状态，并可根据用户请求调用相应的模块实现对冰箱进行远程控制。
    通过以上工作实现 ARM Linux 整个平台的转换，可以使控制板稳定地运行。实现了对冰箱的数据信息的处理和各种状态的远程设定。试验结果表明系统基本上达到了预期的目标，具有很好的安全性和可靠性。

关键词　嵌入式系统；ARM；嵌入式web；CGI；
Abstract
　　　In digital technology and modern society that network technology develop rapidly, and the hardware is advancing rapidly. It is necessary and possible to realize the family remote manage and monitor, and the informationization of household applicances with network. The embedded network refrigerator controller is the control interface for the refrigerator and the network in the research and the development of the product for the network and the information technique of the household appliances. The embedded network refrigerator controller externally link with Internet. So they can look over the real time state of the refrigerator anytime by IE. And do the monitor and control and diagnoses and configure. The main purpose of this thesis is to carry out the technique of embedded controller and find the way to help the controller accesses the Internet and realize the informationization of the refrigerator.
　　　After analyzing the embedded network refrigerator controller in this thesis, design and realize the function to link Internet for the embedded network refrigerator controller base on ARM Linux, makeup the software and hardware platform which is supported by ARM and embedded Linux technology, port the kernel and file system on ARM, introduce the theory of the embedded web server deeply. This thesis describes detailed the process of port web server and makes cgi program in allusion to user login and state control of the refrigerator state. The thesis talks about the security, real-time and stability of the system to greater extent while programming cgi. Users can login the system by IE browser in united interface and call the relevant module to realize remote control about information appliance.
　　　ARM Linux platform can realize the control the refrigerator from the above work. And you can deal with the data and configure the state by remote control. The result of the test shows the system can achieve the aim with good security and reliability.

Keywords　 embedded system; ARM; embedded web; CGI
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目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 2
1.3 国内外相关技术发展现状 3
1.3.1 智能家电的发展概况 3
1.3.2 智能家电控制器发展现状 5
1.3.3 嵌入式web技术国内外研究现状 6
1.4 本文主要研究内容 7
第2章 嵌入式系统方案设计 8
2.1 引言 8
2.2 嵌入式系统的概述 8
2.3 嵌入式网络冰箱控制器 9
2.3.1 网络冰箱控制器基本原理 9
2.3.2 网络冰箱控制器系统结构 10
2.3.3 网络冰箱控制器的特点 11
2.4 嵌入式Web服务器描述 12
2.4.1 嵌入式web服务器整体概述 12
2.4.2 嵌入式web服务器的通信接口 14
2.4.3 嵌入式web系统模型 15
2.4.4 嵌入式web服务器与通用web服务器的区别 15
2.5 本文小结 17
第3章 网络冰箱控制器平台开发环境 18
3.1 引言 18
3.2 硬件实验环境的搭建 18
3.3 目标板的基本硬件单元 20
3.3.1 MC9328MX1及其单元电路 22
3.3.2 ARM Linux外围电路 28
3.4 软件开发环境 38
3.4.1 传统的开发环境搭建方法 38
3.4.2 基于虚拟机技术搭建嵌入式Linux开发环境 38
3.5 本章小结 42
第4章 ARM LINUX操作系统及文件系统的建立 43
4.1 引言 43
4.2 Linux在ARM平台的移植 43
4.2.1 移植的概念 43
4.2.2 Linux 内核结构 43
4.2.3 移植 Linux 操作系统 45
4.2.4 编译Linux内核 48
4.3 内核启动代码分析 50
4.3.1 RedBoot 50
4.3.2 建立RedBoot引导环境 51
4.4 修改启动脚本 53
4.5 JFFS2文件系统的构建 54
4.5.1 FLASH和JFFS2的特点 54
4.5.2 JFFS2的移植 55
4.6 本章小结 56
第5章 WEB服务器及数据库设计 58
5.1 引言 58
5.2 ARMLINUX下Web服务器原理 58
5.2.1 Web 服务器原理 58
5.2.2 HTTP协议 59
5.2.3 CGI 原理 60
5.3 ARM Linux 下的Web服务器选择 61
5.4 ARM Linux 下的动态Web技术 62
5.5 Web服务器的安全性问题 63
5.6 Web服务器的移植与实现 64
5.6.1 Web 服务器的配置 64
5.6.2 动态Web服务器的具体实现 65
5.7 本章小结 70
第6章 系统测试及分析 72
6.1 系统功能测试 72
6.2 系统性能测试 73
6.3 本章小结 74
结论 75
参考文献 77