硕士论文 基于以太网的网络报警系统研究.doc
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硕士论文 基于以太网的网络报警系统研究,64页共计34779字摘 要由于生活、生产的需要及通迅技术的发展，报警产品已由简单嵌入式报警装置发展至网络报警系统，其中包括通过电话网络的有线报警系统和通过无线发射的无线报警系统。随着宽带的普及和互联网技术的进一步发展，基于互联网络的嵌入式网络报警系统由于具有传送信息量大、可实时远...
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硕士论文 基于以太网的网络报警系统研究
64页共计34779字
摘 要
由于生活、生产的需要及通迅技术的发展，报警产品已由简单嵌入式报警装置发展至网络报警系统，其中包括通过电话网络的有线报警系统和通过无线发射的无线报警系统。随着宽带的普及和互联网技术的进一步发展，基于互联网络的嵌入式网络报警系统由于具有传送信息量大、可实时远程监控等优点，正逐渐成为网络报警发展的新方向。
本论文的研究课题正是在此背景下提出，开展的工作主要体现在三个方面：嵌入式系统、嵌入式实时操作系统、嵌入式网络系统。
首先，本文通过对网络报警系统发展过程的探讨，引出嵌入式技术的最新发展方向：嵌入式实时操作系统和嵌入式网络系统。
其次，对基于以太网的嵌入式报警系统进行分析，简单分析了硬件部分的各组成部件，详细分析了软件部分的实时操作系统和网络互联系统的实现方法，最后给出了整个系统的框架。
接着，在系统的实现时，对硬件部分只作了简单的介绍，着重点放在软件部分的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式网络互联之上。在详细分析了μC/OS-Ⅱ工作原理的基础上，首先定制和裁剪出合适的μC/OS-Ⅱ内核，并实现其在ARM工作平台上的移植，再设计实现了符合本系统实际情况的多任务应用系统；在实现嵌入式网络互联时，首先分析其关键技术――TCP/IP协议，并针对本系统的工作特点，从中筛选出了一套精简、实用的利用UDP协议进行传输数据的协议族，并根据各协议的格式，按照网络数据流经的协议层，自下而上逐层进行编程实现；针对UDP协议传输数据时不能确保数据的准确到达，在传输双方的应用层设计了一种数据收发的确认机制，以弥补UDP协议的缺陷；另外，还设计了一套服务器端软件系统，包括用户基于UDP协议访问、控制客户端的UdpServer和基于浏览器查询客户端的WebServer。
最后，指出本论文的研究意义，同时分析论文的不足之处和其所具有的较为广阔的扩展应用方向。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪 论 1
1.1网络报警现状 1
1.2网络报警发展趋势 2
1.3嵌入式Internet报警技术的研究意义 3
第二章 以太网络报警系统关键技术分析 4
2.1嵌入式Internet系统概述 4
2.2 网络报警硬件系统分析 5
2.3 网络报警软件系统分析 6
第三章 硬件系统 8
3.1硬件系统构架 8
3.2 硬件系统核心ARM处理器S3C44B0X 9
3.2.1 ARM结构微处理器特点 9
3.2.2 ARM微处理器RISC体系结构 9
3.2.3 ARM处理器工作模式 10
3.2.4 S3C44B0X 特点 10
3.3 硬件系统主要接口芯片 11
第四章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植与应用 13
4.1嵌入式操作系统标准 13
4.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介 13
4.2.1 μC/OS-Ⅱ任务管理 14
4.2.2 μC/OS-Ⅱ时间管理 14
4.2.3 μC/OS-Ⅱ任务之间通信与同步 15
4.2.4 μC/OS-Ⅱ内存管理 16
4.3 μC/OS-Ⅱ的移植 17
4.3.1μc/os-ІІ移植中的问题 17
4.3.2 μc/os-ІІ移植中问题的处理 17
4.3.3 μc/os-ІІ移植后的应用 21
第五章 网络互联的TCP/IP协议实现 23
5.1 协议的分析与选择 23
5.1.1 链路层协议的选择 23
5.1.2 网络层协议的选择 24
5.1.3 传输层协议的选择 25
5.1.4 整体选择方案确定 26
5.2 TCP/IP协议的框架设计 27
5.3 链路层协议的实现 30
5.3.1 ARP协议概述 30
5.3.2 ARP协议编程实现 33
5.4 网络层协议的实现 34
5.4.1 网络层协议概述 35
5.4.2 网络层各协议的实现 38
5.5 传输层协议的实现 40
5.5.1 UDP协议概述 40
5.5.2 UDP的实现 42
第六章 服务器端软件 44
6.1服务器端总体构架 44
6.2 UdpServer设计 44
6.3 WebServer 设计 47
第七章 结束语 50
致 谢 52
参 考 文 献 53
附录 57
关键字： 嵌入式系统, 网络报警系统, 实时操作系统(RTOS) , 嵌入式网络技术 TCP/IP协议
参 考 文 献
[10]. 宗小平(1999).网络报警系统.《计算机应用》.1999(8):12-14.
[11]. 王晓华(1998).—微机控制DTMF多功能电话报捷系统.《华北电力学院学报》.1998(5):27-30.
[12]. 唐桃波,陈玉林(2003).基于AT89C51的智能无线安防报警器.《电子设计应用》.2003(6).
[13]. 雷旭,何万强(2003).新型家用防盗报警系统.《现代电子技术》2003(4):82-84.
[14]. 刘岫岭,常国祥，姜志成(2003).一种新型网络报警系统的设计.《煤炭技术》.22(4)：87-88.
[15]. 张晓林(2002).基于电话网络的远程报警装置.《信息技术》.2002(1):32-33.
[16]. 张恩宜,韩纪广(2002).利用电话网络实现多点异地报警.《山东电子》.2002(1)：40-42.
[17]. 方振汉，严萍(2002).基于RF401集成电路芯片住宅小区无线呼叫报警系统的设计.《中国计量学院学报》.13(1):72-76.
[18]. 曹立进,高敦堂,都思丹,孙宗琪(2000).家用自动电话报警系统的设计与实现.《微处理机》3：30-33.
[19]. 黄蕊,黄锐(2000).一种基于有线电话的计算机报警网络.《微型电脑应用》.18(10):29-31.
[20]. 朱林生,任德官(2001).一种居民住宅综合报警系统体系结构.《电子产品世界》.2001(5):48-49.
[27]. 李润知,岳俭,李阳阳(2003).基于Web的嵌入式网络管理系统.《计算机应用》.23(6):95-97.
[28]. 李恒超,张家树(2003).基于嵌入式Web的远程监控研究.《西南交通大学学报》.38(3):263-266.
[29]. 张毅,赵国锋(2002).嵌入式Internet的几种接入方式比较. 《重庆邮电学院学报》.14(4):83-86.
[30]. 朱文凯,何岭松(2002).基于Internet的嵌入式Web传感器.《传感器技术》.2002(8):1-4
[32]. BurtonHLee(1998).Embedded internet system. IEEE Internet Computing. 14(2):24-29.
[33]. Hui S.C. ,Wang F. (2003).Remote Video Monitoring Over the WWW .Multimedia Tools and Applications .21(2):173-195
[34]. (美)Jean J.Labrosse著,袁勤勇,黄绍金,唐菁等译(2002).嵌入式系统构件.机械工业出版社。
[35]. 许海燕,付炎主编(2002).嵌入式系统技术与应用.北京：机械工业出版社。
[36]. 李红卫,李翠萍(2002).嵌入式软件的调试技术.《计算机时代》.2002(8):3-4.
[37]. Vercauteren Steven,Lin Bill(1997).Hardware/Software Communication and system Integration for embedded Architectures.Design Automation for Embedded Systems.2(3):359-382.
[38]. Winkelmann Klaus(2001).Formal Methods in Designing Embedded systems—the SACRES Experience .Formal Methods in system Design .19(1):81-110
64页共计34779字
摘 要
由于生活、生产的需要及通迅技术的发展，报警产品已由简单嵌入式报警装置发展至网络报警系统，其中包括通过电话网络的有线报警系统和通过无线发射的无线报警系统。随着宽带的普及和互联网技术的进一步发展，基于互联网络的嵌入式网络报警系统由于具有传送信息量大、可实时远程监控等优点，正逐渐成为网络报警发展的新方向。
本论文的研究课题正是在此背景下提出，开展的工作主要体现在三个方面：嵌入式系统、嵌入式实时操作系统、嵌入式网络系统。
首先，本文通过对网络报警系统发展过程的探讨，引出嵌入式技术的最新发展方向：嵌入式实时操作系统和嵌入式网络系统。
其次，对基于以太网的嵌入式报警系统进行分析，简单分析了硬件部分的各组成部件，详细分析了软件部分的实时操作系统和网络互联系统的实现方法，最后给出了整个系统的框架。
接着，在系统的实现时，对硬件部分只作了简单的介绍，着重点放在软件部分的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式网络互联之上。在详细分析了μC/OS-Ⅱ工作原理的基础上，首先定制和裁剪出合适的μC/OS-Ⅱ内核，并实现其在ARM工作平台上的移植，再设计实现了符合本系统实际情况的多任务应用系统；在实现嵌入式网络互联时，首先分析其关键技术――TCP/IP协议，并针对本系统的工作特点，从中筛选出了一套精简、实用的利用UDP协议进行传输数据的协议族，并根据各协议的格式，按照网络数据流经的协议层，自下而上逐层进行编程实现；针对UDP协议传输数据时不能确保数据的准确到达，在传输双方的应用层设计了一种数据收发的确认机制，以弥补UDP协议的缺陷；另外，还设计了一套服务器端软件系统，包括用户基于UDP协议访问、控制客户端的UdpServer和基于浏览器查询客户端的WebServer。
最后，指出本论文的研究意义，同时分析论文的不足之处和其所具有的较为广阔的扩展应用方向。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪 论 1
1.1网络报警现状 1
1.2网络报警发展趋势 2
1.3嵌入式Internet报警技术的研究意义 3
第二章 以太网络报警系统关键技术分析 4
2.1嵌入式Internet系统概述 4
2.2 网络报警硬件系统分析 5
2.3 网络报警软件系统分析 6
第三章 硬件系统 8
3.1硬件系统构架 8
3.2 硬件系统核心ARM处理器S3C44B0X 9
3.2.1 ARM结构微处理器特点 9
3.2.2 ARM微处理器RISC体系结构 9
3.2.3 ARM处理器工作模式 10
3.2.4 S3C44B0X 特点 10
3.3 硬件系统主要接口芯片 11
第四章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植与应用 13
4.1嵌入式操作系统标准 13
4.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介 13
4.2.1 μC/OS-Ⅱ任务管理 14
4.2.2 μC/OS-Ⅱ时间管理 14
4.2.3 μC/OS-Ⅱ任务之间通信与同步 15
4.2.4 μC/OS-Ⅱ内存管理 16
4.3 μC/OS-Ⅱ的移植 17
4.3.1μc/os-ІІ移植中的问题 17
4.3.2 μc/os-ІІ移植中问题的处理 17
4.3.3 μc/os-ІІ移植后的应用 21
第五章 网络互联的TCP/IP协议实现 23
5.1 协议的分析与选择 23
5.1.1 链路层协议的选择 23
5.1.2 网络层协议的选择 24
5.1.3 传输层协议的选择 25
5.1.4 整体选择方案确定 26
5.2 TCP/IP协议的框架设计 27
5.3 链路层协议的实现 30
5.3.1 ARP协议概述 30
5.3.2 ARP协议编程实现 33
5.4 网络层协议的实现 34
5.4.1 网络层协议概述 35
5.4.2 网络层各协议的实现 38
5.5 传输层协议的实现 40
5.5.1 UDP协议概述 40
5.5.2 UDP的实现 42
第六章 服务器端软件 44
6.1服务器端总体构架 44
6.2 UdpServer设计 44
6.3 WebServer 设计 47
第七章 结束语 50
致 谢 52
参 考 文 献 53
附录 57
关键字： 嵌入式系统, 网络报警系统, 实时操作系统(RTOS) , 嵌入式网络技术 TCP/IP协议
参 考 文 献
[10]. 宗小平(1999).网络报警系统.《计算机应用》.1999(8):12-14.
[11]. 王晓华(1998).—微机控制DTMF多功能电话报捷系统.《华北电力学院学报》.1998(5):27-30.
[12]. 唐桃波,陈玉林(2003).基于AT89C51的智能无线安防报警器.《电子设计应用》.2003(6).
[13]. 雷旭,何万强(2003).新型家用防盗报警系统.《现代电子技术》2003(4):82-84.
[14]. 刘岫岭,常国祥，姜志成(2003).一种新型网络报警系统的设计.《煤炭技术》.22(4)：87-88.
[15]. 张晓林(2002).基于电话网络的远程报警装置.《信息技术》.2002(1):32-33.
[16]. 张恩宜,韩纪广(2002).利用电话网络实现多点异地报警.《山东电子》.2002(1)：40-42.
[17]. 方振汉，严萍(2002).基于RF401集成电路芯片住宅小区无线呼叫报警系统的设计.《中国计量学院学报》.13(1):72-76.
[18]. 曹立进,高敦堂,都思丹,孙宗琪(2000).家用自动电话报警系统的设计与实现.《微处理机》3：30-33.
[19]. 黄蕊,黄锐(2000).一种基于有线电话的计算机报警网络.《微型电脑应用》.18(10):29-31.
[20]. 朱林生,任德官(2001).一种居民住宅综合报警系统体系结构.《电子产品世界》.2001(5):48-49.
[27]. 李润知,岳俭,李阳阳(2003).基于Web的嵌入式网络管理系统.《计算机应用》.23(6):95-97.
[28]. 李恒超,张家树(2003).基于嵌入式Web的远程监控研究.《西南交通大学学报》.38(3):263-266.
[29]. 张毅,赵国锋(2002).嵌入式Internet的几种接入方式比较. 《重庆邮电学院学报》.14(4):83-86.
[30]. 朱文凯,何岭松(2002).基于Internet的嵌入式Web传感器.《传感器技术》.2002(8):1-4
[32]. BurtonHLee(1998).Embedded internet system. IEEE Internet Computing. 14(2):24-29.
[33]. Hui S.C. ,Wang F. (2003).Remote Video Monitoring Over the WWW .Multimedia Tools and Applications .21(2):173-195
[34]. (美)Jean J.Labrosse著,袁勤勇,黄绍金,唐菁等译(2002).嵌入式系统构件.机械工业出版社。
[35]. 许海燕,付炎主编(2002).嵌入式系统技术与应用.北京：机械工业出版社。
[36]. 李红卫,李翠萍(2002).嵌入式软件的调试技术.《计算机时代》.2002(8):3-4.
[37]. Vercauteren Steven,Lin Bill(1997).Hardware/Software Communication and system Integration for embedded Architectures.Design Automation for Embedded Systems.2(3):359-382.
[38]. Winkelmann Klaus(2001).Formal Methods in Designing Embedded systems—the SACRES Experience .Formal Methods in system Design .19(1):81-110
