基于ARM9的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在基站中的應(yīng)用

李紅　平頂山學(xué)院　信息工程學(xué)院　河南平頂山　467000

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基于ARM9的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在基站中的應(yīng)用

李紅平頂山學(xué)院信息工程學(xué)院河南平頂山467000

【文章摘要】

針對(duì)日前基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用狀況，提出了一種在ARM嵌入式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的方法。本文選用S3C2440為硬件控制核心，通過對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植以及相關(guān)應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一種基于Boa服務(wù)器的基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。為今后嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)在基站中的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】

嵌入式Linux；S3C2440；系統(tǒng)移植；監(jiān)控系統(tǒng)

0　引 言

本文的設(shè)計(jì)內(nèi)容為基站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，最終的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用于基站的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在服務(wù)器主頁上實(shí)時(shí)顯示基站的溫度、濕度、粉塵濃度，并且能夠通過主頁對(duì)基站各處的燈光進(jìn)行控制。

本課題最終使用天祥電子推出的TX2440A開發(fā)板作為硬件設(shè)備，運(yùn)用嵌入式Linux作為終端操作系統(tǒng)，本課題主要進(jìn)行了終端操作系統(tǒng)的移植、應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和移植以及服務(wù)器主網(wǎng)頁制作等工作，下面進(jìn)行具體的介紹。

1　操作系統(tǒng)的移植

1.1U-boot的移植

U-boot作為通用的 Bootloader 可以方便地移植到其他的硬件平臺(tái)上。且此次研究使用較為穩(wěn)定的1.1.6版本，且交叉編譯工具使用的是3.2.2版本，移植的具體操作步驟如下：

首先在對(duì)頂層Makefile文件進(jìn)行修改后，由于主控芯片相似，故現(xiàn)將smdk2410的相關(guān)文件都更改為TX2440。然后進(jìn)入頂層目錄，測(cè)試能否編譯成功 。最終還需對(duì)SDRAM的相關(guān)文件進(jìn)行配置包括lowlevel_init.S、speed. c等。

1.2Linux內(nèi)核的移植

Linux的內(nèi)核移植步驟具體如下：⑴、修改Linux目錄頂層Makefile，指定系統(tǒng)硬件架構(gòu)與交叉編譯器。

⑵、修改arch/arm/mach-s3c2440/ mach-smdk2440.c。⑶、配置內(nèi)核：#make menuconfig <—進(jìn)入圖形化配置界面，導(dǎo)入S3C24XX系列開發(fā)板板級(jí)支持包（BSP）。

在完成上述操作后，內(nèi)核能正常在目標(biāo)板上運(yùn)行并完成最基本的功能。之后可根據(jù)相關(guān)需求增加相應(yīng)功能。

1.3構(gòu)建根文件系統(tǒng)

根文件系統(tǒng)是存放 Linux 系統(tǒng)所必須的各種工具軟件、庫文件、腳本、配置文件和其他特殊文件的地方, 也可以包括各種軟件包。根文件系統(tǒng)一般包括如下內(nèi)容:1）基本的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 包含一些必須的目錄, 比如:⑴、/dev, /proc, /bin, /etc, /lib, /usr, /tmp。⑵、基本程序運(yùn)行所需的庫函數(shù), 如:Glibc/uC- libc。⑶、基本的系統(tǒng)配置文件。⑷、必要的設(shè)備支持文件。⑸、基本的應(yīng)用程序等。

2　環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1數(shù)字溫度采集模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)使用DS18B20溫度傳感器對(duì)基站機(jī)房?jī)?nèi)部溫度進(jìn)行采集，用戶能夠通過以太網(wǎng)對(duì)目標(biāo)板Boa服務(wù)器進(jìn)行訪問，通過服務(wù)器主頁所顯示的遠(yuǎn)端基站實(shí)時(shí)溫度。溫度傳感器DS18B20采集溫度的工作流程如圖1所示：

圖1　DS18B20采集溫度的工作流程

以上提及到的函數(shù)都是在DS18B20模塊的驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的。溫度傳感器在Linux操作系統(tǒng)dev目錄下，可調(diào)用函數(shù)fd=open（“/dev/ TX2440-dsl8b20”，0），打開Linux操作系統(tǒng)中的溫度傳感器DS18B20。其中，fd是傳感器設(shè)備開啟后返回的文件描述符。關(guān)閉溫度傳感器 DS18B20的函數(shù)為close（fd）。

2.2ADC數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)使用兩個(gè)可調(diào)阻值電阻RP1、RP2對(duì)基站機(jī)房?jī)?nèi)的濕度、粉塵濃度進(jìn)行模擬采集。通過RP1、RP2電阻值的改變，模擬出濕度與粉塵濃度的實(shí)時(shí)變化。ADC工作流程圖如圖2所示：

圖2　ADC工作流程

在嵌入式Linux操作系統(tǒng)中，要打開ADC設(shè)備則需要調(diào)用fd = open（"/dev/TX2440-adc",0）實(shí)現(xiàn)。使用ret = ioctl（fd, ch, 0）實(shí)現(xiàn)ADC轉(zhuǎn)換通道的選擇。其中，關(guān)閉ADC轉(zhuǎn)換的函數(shù)close（fd）。 2.3 創(chuàng)建嵌入式web服務(wù)器

Boa 是一款單任務(wù)的 HTTP 服務(wù)器,它會(huì)為 CGI 程序創(chuàng)建新的進(jìn)程。同時(shí)它還具有自動(dòng)生成目錄、自動(dòng)解壓文件等功能, 因此, Boa具有很高的 HTTP 請(qǐng)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(jià)值。

Boa的具體移植步驟過程如下：⑴、使用4.1.2交叉編譯器編譯Boa服務(wù)器，并對(duì)Boa服務(wù)器的源碼所支持的構(gòu)架進(jìn)行設(shè)置，使其支持嵌入式平臺(tái)。⑵、 配置boa的相關(guān)目，主要是對(duì)Boa.conf文件進(jìn)行相應(yīng)的配置。

3　環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主頁面的實(shí)現(xiàn)

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主頁面實(shí)現(xiàn)分為兩部分，第一部分包括登陸部分使用logic.c實(shí)現(xiàn)以及主頁面的實(shí)時(shí)監(jiān)控部分，其中分別包括LED、ADC、溫度傳感器等程序來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。第二部分是對(duì)頁面的制作，包括登陸界面以及主控界面的編寫。環(huán)境監(jiān)控主頁面如圖3所示：

圖3　主頁面效果圖

4　總結(jié)

本次課題基本完成最初的既定目標(biāo)，完成了一個(gè)基于嵌入式的基站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程客戶端可以通過以太網(wǎng)登陸嵌入式服務(wù)器。對(duì)遠(yuǎn)端基站環(huán)境工況得到實(shí)時(shí)的監(jiān)控。并對(duì)未來進(jìn)一步完善應(yīng)用于基站的環(huán)境工況數(shù)據(jù)系統(tǒng)，打下了一定技術(shù)基礎(chǔ)。

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