ＡＲＭ９平臺(tái)基于ＷＥＢ傳感器的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

摘 要 以arm9處理器的QQ2440V3為核心構(gòu)建了硬件平臺(tái)。以linux實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)作為管理平臺(tái)，應(yīng)用通信的TCP/IP協(xié)議，進(jìn)行應(yīng)用軟件的通信，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測(cè)量。

關(guān)鍵詞 傳感器 WEB ARM9 壓力監(jiān)控

中圖分類號(hào):TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

網(wǎng)絡(luò)傳感器是采用了現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)代高新綜合技術(shù)。應(yīng)用嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感器，可以在WEB實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的強(qiáng)大功能。本文目標(biāo)是在建立嵌入式Web服務(wù)器的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)嵌入式壓力傳感器。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)的解決方案是32位微處理器+RTOS。我們?cè)O(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)是將傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，運(yùn)用敏感元件輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D(模擬/數(shù)字)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理后，采取程序的設(shè)定方法和TCP/IP協(xié)議將其封裝成數(shù)據(jù)幀，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1。

2 系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)

網(wǎng)絡(luò)傳感器為了滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的需要，要求最大限度地縮小系統(tǒng)硬件的幾何尺寸并且要求微處理器具有較快的處理速度，以滿足工作實(shí)際應(yīng)用能力的要求。經(jīng)過(guò)我們多次進(jìn)行分析、對(duì)比和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文選擇32位微處理器選用的是ARM9處理器，這主要考慮到ARM9處理器物美價(jià)廉，使用方便。為了節(jié)省時(shí)間，使得開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行，開(kāi)發(fā)首先是用開(kāi)發(fā)板來(lái)進(jìn)行的，后期通過(guò)應(yīng)用ARM9芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，在QQ2440V3板子上進(jìn)行。

2.1 ARM9結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

ARM9系列處理器是英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)的應(yīng)用比較廣泛的主流嵌入式處理器，ARM9系列處理器主要有ARM9E-S和ARM9TDMI等系列。由于新一代的ARM9系列處理器采用了更多的晶體管并且增加了時(shí)鐘頻率和減少了指令周期等，因此使得ARM9系列處理器處理能力能夠達(dá)到ARM7系列處理器兩倍以上。下面我們介紹ARM9系列處理器主要特點(diǎn):

(1)ARM9E-S系列處理器片內(nèi)數(shù)據(jù)和指令高速緩沖器容量從4K字節(jié)升至1M字節(jié);

(2)ARM9E-S系列處理器32bit定點(diǎn)RISC處理器，改進(jìn)型ARM/Thumb代碼交織，增強(qiáng)性乘法器設(shè)計(jì)。支持實(shí)時(shí)(real-time)調(diào)試;

(3)ARM9E-S系列處理器采用AMBA AHB總線接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線;

(4)ARM9E-S系列處理器支持標(biāo)準(zhǔn)基本邏輯單元掃描測(cè)試方法學(xué)，而且支持BIST;

(5)ARM9E-S系列處理器片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器容量可調(diào);

(6)ARM9E-S系列處理器由于設(shè)置保護(hù)單元，所以非常適合嵌入式應(yīng)用中對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行分段和保護(hù);

(7)ARM9E-S系列處理器支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡(jiǎn)單的握手信令支持;

2.2系統(tǒng)硬件組成

外部通信的基本接口利用QQ2440V3提供的兩個(gè)UART外加電平轉(zhuǎn)換電路MAX232組成標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和Modem接口。利用QQ2440V3提供的調(diào)制解調(diào)器控制握手接口和電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了Modem接口。由于以太網(wǎng)絡(luò)接口是一個(gè)含有微處理器的獨(dú)立設(shè)備的可選件網(wǎng)絡(luò)接口，因此與傳感器系統(tǒng)的通信方仍然是通過(guò)RS232接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 操作系統(tǒng)的移植

作為整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心部分是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它主要是用來(lái)負(fù)責(zé)管理各進(jìn)程的創(chuàng)建、刪除、調(diào)度，及進(jìn)程間的并發(fā)控制和通信，并統(tǒng)一管理系統(tǒng)中的軟硬件資源。

Linux下開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立主要就是建立交叉編譯環(huán)境，在Redhat 9.0里面建立一個(gè)能編譯arm-linux 內(nèi)核及驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序等開(kāi)發(fā)環(huán)境的步驟如下。

先將光盤(pán)目錄 linux\\ 中的 arm-linux-gcc-3.3.2.tgz 、 arm-linux-gcc-2.95.3.tgz 和arm-linux-gcc-3.4.1.tgz拷貝到某個(gè)目錄下如tmp\\，然后進(jìn)入到該目錄，執(zhí)行解壓命令:

#cd \mp

#tar xvzf arm-linux-gcc-3.3.2.tgz–C /

#tar xvzf arm-linux-gcc-2.95.3.tgz –C /

#tar xvzf arm-linux-gcc-3.4.1.tgz–C /

#mkdir –p /opt/FriendlyARM/QQ2440 ;建立工作目錄，備用 執(zhí)行該命令，將把a(bǔ)rm-linux-gcc( 版本 3.3.2， 2.95.3 和 3.4.1) 分別安裝到/usr/loca/arm/2.95.3和/usr/local/arm/3.4.1目錄，其中 3.3.2版本是用來(lái)編譯Qtopia/Embedded的，2.95.3版本是用來(lái)編譯 VIVI 的，3.4.1版本是用來(lái)編譯內(nèi)核的，兩個(gè)版本均可以用來(lái)編譯應(yīng)用程序等。

然后運(yùn)行命令

#gedit /root/.bashrc

編輯/root/.bashrc文件，在最后一行 export PATH=$PATH:/usr/local/arm/3.4.1/bin 保存退出。在操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，需要用到linux下的驅(qū)動(dòng)程序。由于本系統(tǒng)沒(méi)有涉及到更多的驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用linux提供的源碼就夠了。在對(duì)linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁減編譯后，需要通過(guò)串口傳送文件到開(kāi)發(fā)板，傳送完畢把文件的屬性改為可執(zhí)行才能正常運(yùn)行。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

本文我們選擇Java Applet實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集，以組件的方式嵌入到網(wǎng)頁(yè)中，當(dāng)用戶瀏覽器訪問(wèn)傳感器中的服務(wù)器時(shí)，下載其內(nèi)嵌的Applet，然后通過(guò)瀏覽器設(shè)定采樣長(zhǎng)度、采樣頻率等有關(guān)參數(shù)，通過(guò)GET命令傳給內(nèi)嵌Web服務(wù)器;當(dāng)Web服務(wù)器收到命令時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)采集，把采集到的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。

參考文獻(xiàn)

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