基于uClinux的網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

4.1 uClinux操作系統(tǒng)的移植

由于嵌入式websever硬件資源有限，在此平臺上只能運行一個小型的操作系統(tǒng)?？紤]到硬件的特點和對系統(tǒng)的功能要求等因素，我們選擇了一款目前比較成熟的uClinux操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了嵌入式webserver。uClinux從標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核派生而來，通過對內(nèi)存管理和進(jìn)程管理等相關(guān)方面進(jìn)行改寫，滿足無MMU處理器的開發(fā)要求。它繼承了Linux穩(wěn)定而優(yōu)良的性能,同時通過個性化的內(nèi)核定制,能夠更好的滿足嵌入式應(yīng)用的多樣化需要,提供豐富的應(yīng)用軟件支持。

為了使uClinux能運行于硬件平臺,必須對uClinux進(jìn)行移植。uClinux的移植可以修改內(nèi)核中相關(guān)文件來實現(xiàn)。要修改的文件很多,不能一一介紹,主要有以下幾處: (1)linux/arch/mach-S3C44B0X目錄下處理器結(jié)構(gòu)的,如:arch.c、irq.c等。arch.c指定了系統(tǒng)啟動時用到的地址，按照硬件設(shè)計的不同，地址將有所不同；irq.c是與中斷處理相關(guān)的程序。由于linux所支持體系結(jié)構(gòu)的種類繁多，所以對一個新型的體系，其低級例程可以模仿與其相似的體系例程編寫,在這里可以從mach-S3C4510目錄下的文件修改得到。(2)include/asm-armnommu /arch-S3C44B0X下相關(guān)文件,如:dma.h、hardware.h、irq.h、system.h、time.h等。dma.h這條文件定義了DMA通道,以及DMA可以使用的內(nèi)存空間。hardware.h件定義了內(nèi)存地址和10地址,根據(jù)設(shè)計的硬件電路不同而不同。irq.h中定義了 fixup_irq()、irq_init_irq()等函數(shù)。system.h在該文件中需要定義兩個函數(shù):arch-idle()和arch- reset()。time.h實現(xiàn)了定時器中斷處理s3c44b0x_timer_interrupt()和相關(guān)函數(shù)。(3)各級相關(guān)makefile。在交叉編譯環(huán)境下編譯內(nèi)核,當(dāng)編譯結(jié)束時會生成內(nèi)核的鏡像文件image.rom,將其和bootloader一起燒寫在板子的Flash中,重新加電通過串口可以觀測到內(nèi)核的啟動信息,證明系統(tǒng)移植成功。

4.2 守護(hù)進(jìn)程的實現(xiàn)

uClinux移植完成后就可以在此平臺上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)了。系統(tǒng)開發(fā)的主要功能要求是使系統(tǒng)響應(yīng)遠(yuǎn)程客戶機的請求,完成特定的操作,同時能夠自動的將本地的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程客戶機上。根據(jù)這一要求,必須對在服務(wù)器上實現(xiàn)一個守護(hù)進(jìn)程。該程序在uClinux下用C語言編寫,當(dāng)uClinux操作系統(tǒng)啟動后會自動運行,流程圖如圖3所示。

圖 3

4.3 嵌入式Webserver的實現(xiàn)

考慮到硬件資源的限制,這里我們選擇uClinux下的boa服務(wù)器。Boa是一款單任務(wù)的HTTP服務(wù)器,它通過建立HTTP請求列表來處理多路連接請求,而且它只為CGI程序創(chuàng)建新的進(jìn)程,這樣就節(jié)省了大量的系統(tǒng)資源, 因此，Boa具有很高的HTTP請求處理速度和效率，在嵌入式系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值。要在uClinux上運行boa需要對uClinux進(jìn)行修改, 在user/Makefile,加入dir_$(CONFIG_USER_BOA_SRC_BOA) += boa;在config/config.in中加入

comment 'Network Applications'

bool 'boa' CONFIG_USER_BOA_SRC_BOA

在uClinux-dist/vendors/Samsung/44b0/rc中加入一行ifconfig eth0 202.117.0.2 up，再增加一行腳本命令boa ，把Default.html定義為遠(yuǎn)程客戶瀏覽的控制頁面，放在/uClinux-dist/romfs下面[3]。最后,在進(jìn)行內(nèi)核配置時make Menuconfig時選中boa ,重新編譯內(nèi)核,將最終生成的文件燒寫進(jìn)Flash中即可。

4.4 客戶端軟件實現(xiàn)

用戶端使用了Java語言編寫的應(yīng)用程序瀏覽該嵌入式Webserver上的html信息，并完成數(shù)據(jù)處理和相應(yīng)的控制功能。主要包括:產(chǎn)生發(fā)送至Webserver的指令流,顯示從Webserver返回的數(shù)據(jù)；當(dāng)命令執(zhí)行過程中所要執(zhí)行的信息的提示；對返回數(shù)據(jù)的簡單處理等等。

5 結(jié)束語

本文作者創(chuàng)新點:本文克服單片機在組建大型網(wǎng)絡(luò)方面的局限,提出了基于uClinux的網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的諸多優(yōu)點以及CAN總線網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制方面的廣泛應(yīng)用, 實現(xiàn)了兩種網(wǎng)絡(luò)的無縫互連, 并在這種連接的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對機電設(shè)備的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測和控制。該監(jiān)控系統(tǒng)具體積小、性能可靠、組網(wǎng)方便靈活等優(yōu)點, 它能夠大幅提高企業(yè)的自動化和信息化水平,有著廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉崢嶸等.嵌入式linux應(yīng)用開發(fā)詳解.北京:機械工業(yè)出版社,2005

[2] 毛德操 胡希明.linux內(nèi)核源代碼情景分析.杭州:浙江大學(xué)出版社,2001

[3] 黃志強等.嵌入式家庭遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.微計算機信息 2005,21(3):91-92

[4] 鄒思軼.嵌入式Linux設(shè)計與應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社,2002.

[5] www.uclinux.org

[6] SAMSUNG公司.S3C44BOXdatasheet.pdf

[7] CAN.Controller Area Network CAN,an Invehicle Serial Communication Protocol[Z].SAE Handbook 1992,SAE Press,1990．

[8] Kurt Wall等,張輝譯.GNU/Linux編程指南(第二版)[M].清華大學(xué)出版社,2002