基于uClinux的網絡化遠程監控系統設計

1 引 言

隨著計算機技術和網絡技術的迅速發展，應用多傳感器的控制系統實現多參數的遠程測量和多象的遠程控制成為計算機控制領域的研究熱點之一。它能大幅縮小生產周期,節約勞動力成本,提高企業效益,對于市場競爭日益激烈的今天來說具有重要意義。本文結合快速發展的嵌入式技術,給出了一種基于嵌入式網絡化遠程監控系統的實現方案。它采用uClinux操作系統,內嵌嵌入式Web服務器,通過CAN總線連接多個傳感器控制單元實現了對多對象的遠程測量和控制。

2 網絡化監控系統系統概述

嵌入式系統是嵌入到對象體系中,以應用為中心,軟硬件可裁減,對體積、功耗、成本都有嚴格要求的計算機系統。與傳統的單片機相比,它重要的突破之一就是解決了設備和internet的互連問題,使得人們可以通過現有的網絡設施對網絡中各個節點的設備進行遠程實時監控。近年來,嵌入式技術飛速發展,種類繁多、功能強大的CPU和片外連接, 為網絡應用提供了穩定、可靠的硬件環境;嵌入式操作系統對這些硬件和以太網也又很好的支持,操作系統的移植大為化簡,這些就為嵌入式webserver的實現提供了方便。嵌入式webserver將監控系統中的各種協議的數據轉換成統一的TCP/IP協議格式,以便用戶通過以太網遠程訪問 webserver,實現對設備的監控。

本文介紹的嵌入式遠程監控系統采用客戶端/服務器結構模式，它由客戶端主機、現場嵌入WebServer和底層傳感控制單元三層的體系結構組成。最底層為傳感控制單元，負責從現場采集數據并執行控制指令。第二層為現場WebServer構成，WebServer 具有Internet功能，可通過網絡通信線纜直接與Internet連接。它的主要功能是將傳感控制單元上傳來的數據以網絡服務形式實時發布，發布的信息可以被第三層的客戶端主機接收。客戶端主機為普通的PC機，用戶在客戶端主機上通過Web瀏覽器遠程訪問嵌入式WebServer主頁并向底層的傳感控制單元發出各種控制指令，進而實現采集數據、監視和控制等功能。在這三層的結構中，

嵌入式webServer是系統的核心。系統的總體框圖如圖1所示:

圖 1

3 系統的硬件設計

嵌入式Webserver以高性能微處理器為核心，其上可以運行uClinux操作系統。根據網絡服務的要求,選擇 Samsung公司ARM7TDMI內核的微處理器S3C44BOX。S3C44BOX是一款具有豐富的片上外設的高性價比嵌入式處理器，如：擴展內存控制器；帶專用DMA通道的LCD控制器；2個DMA通道，1個帶外部請求引腳的DMA通道；I2C總線控制器；5個PWM定時器及1個內部定時器； 8個外部中斷源；5個PWM定時器及1個內部定時器；帶PLL的時鐘發生器等等。其高集成度極大地簡化了其應用系統硬件設計，軟件設計過程也大為縮短，并提高了系統的可靠性。為運行uClinux提供硬件上的支持，存儲系統采用了2MB Flash(AM29LV160DB，AMD)和2片8MB SDRAM（57V651620B，HYUNDAI）。Flash用來存儲啟動代碼和壓縮的linux內核;SDRAM作為系統內存使用。系統采用 SJA1000T和TJA1040T為S3C44BOX擴展一個CAN總線接口，使之可以通過CAN總線與各傳感控制單元連接起來。以太網控制器芯片選用是RTL8019AS。RTL8019AS是Realtek公司生產的一款具有高性價比的、即插即用的全雙工以太網控制器。它內部集成有RAM,用作收發緩沖,降低了對處理器速度的要求。整個硬件系統如圖2所示。

圖 2