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基于ARM+Linux的无线远程控制终端的实现与应用

作　者: 张玉亮
导　师: 李洪亮
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 数据存储本地存储远程监控无线通信数据采集传感器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了更好地实现农业信息数字化、网络化,工业控制自动化,本文研究开发了一种效率高、安装方便、使用简单的无线远程监控系统,并已经取得了非常好的成绩,为环境监测、沙漠治理等做出了重要贡献。基于ARM+Linux的无线远程监控系统,能方便的实现各种环境的网络化监控和远程管理,对提高各种环境的监控和管理水平具有重要的意义。为了实现对各种环境因子监控的需要,无线远程监控系统的终端设备使用数据采集模块采集各种类型传感器所测量的对应环境因子的物理量,经模／数转换得到标准的电流、电压输出。终端设备的模／数转换模块(A／D)选用MAX146芯片,通过串行外围设备接口(SPI—Serial Peripheral interface),与终端设备的核心处理器(AT91RM9200)进行数据通讯。AT91RM9200按规定的格式接收数据采集模块采集的数据,经过一定的处理选出有效的数据后,使用经过标定的求值公式将数据再转换成对应环境因子的实际物理量,这样就完成了数据的采集过程。AT91RM9200对所采集到的数据进行汇总,按照网络传输协议规定的格式进行打包,然后就可以进行数据存储和数据的网络发送了。终端设备采用无线远程传输技术,把数据包发送到远程数据监控中心的服务器上。为实现数据的无线远程传输,终端选用GPRS模块MC39i,实现与远程服务器的数据传输。数据的无线远程传输使系统摆脱了地域的限制,终端设备可以在任何地方都可以采集数据,并将数据发送出去；数据的无线远程传输还减少了铺设通信线路的过程,大大降低了系统的成本,且使系统安装更简单方便。但是,由于软硬件及环境等各种因素,无线网络可能会出现网络中断等故障,硬件安装、使用时也会出现无法正常工作的现象,这就不可避免地造成数据丢失的现象；且针对终端现场安装、使用人员必须通过Internet网络访问数据的限制,本文还为系统添加了数据安全存储和方便调用的功能。且数据安全存储和方便调用已经成为无线远程监控系统中的重要技术,本文在前期重点解决网络服务器异地数据存储技术的基础上,研发了基于U—Disk和现场计算机设备的数据存储技术。实践应用表明,新增功能具有很高的可靠性,可解决因网络故障或通信阻塞引起的数据丢失等问题,而且弥补了只有在计算机和Internet都具备的情况下才能查看和浏览数据的不足。当环境中的一些因素超出使用人员的承受范围时,需要使用一定的措施对所监控环境进行调控。为了实现环境监控的自动化,针对各种环境因子控制的需要,本文在前期研究的基础上提出了以ARM和Linux操作系统为软硬件平台的外围设备控制方案,设计了一种可以由核心处理器AT91RM9200对外围大功率用电器进行控制的控制单元。该系统首先通过对环境的温度、湿度、光照、C02浓度、风向风速、降雨量等环境因子的数据采集,对所采集到的数据进行分析、诊断,并根据针对相应环境设定的参数运用服务器端软件或移动手机发送控制命令到终端的核心处理器上,处理器再通过控制单元实现对相关设备的管理。本文对远程控制功能的实现进行了大量的实验以验证其有效性、可靠性,实验结果表明：该系统设计方案合理、技术可靠,能满足各种环境因素的远程控制与诊断需要,具有广泛的应用前景。到目前为止,本文已经圆满地实现了无线远程控制系统的设计与实现,并已经在不同的环境下进行了安装测试,对终端的关键技术和主要功能进行了进一步的验证和改进。大量实践表明,本文设计开发的无线远程控制系统性能可靠,安装方便,适合大多数的环境监控应用,是提高现场可视化监控和管理水平的重要途径。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-19
  1.1 前言  10-11
  1.2 嵌入式系统的发展与应用  11-16
    1.2.1 嵌入式系统的发展  11-13
    1.2.2 嵌入式系统的应用  13-14
    1.2.3 嵌入式系统的现状与发展趋势  14-16
  1.3 GPRS的发展与应用  16-17
    1.3.1 GPRS的发展  16-17
    1.3.2 GPRS的应用  17
  1.4 论文选题意义  17-18
  1.5 论文主要研究内容  18-19
第二章系统总体设计和关键技术  19-33
  2.1 嵌入式系统原理  19-22
  2.2 ARM处理器概述  22-26
    2.2.1 ARM简介  22-23
    2.2.2 ARM微处理器结构  23-26
  2.3 ARM微处理器的应用选型  26-28
  2.4 GPRS的基本原理  28-31
    2.4.1 硬件连接和GPRS模块设置  28-29
    2.4.2 GPRS网络连接的实现  29-31
  2.5 国内、外相关技术概况  31
  2.6 系统总体设计  31-33
第三章数据的采集与无线远程传输  33-39
  3.1 数据采集系统的实现  33-37
    3.1.1 A/D板数据采集的硬件实现  33-34
    3.1.2 A/D板数据采集的软件实现  34-37
  3.2 数据远程发送实现  37-39
第四章本地存储功能的实现  39-47
  4.1 U-Disk存储功能的实现  39-42
    4.1.1 U-DISK存储功能的硬件实现  39-41
    4.1.2 U-DISK存储功能的软件实现  41-42
  4.2 现场计算机数据采集系统的实现  42-47
    4.2.1 终端设备的串口硬件实现  42-44
    4.2.2 计算机监控软件的设计  44-45
    4.2.3 采集数据的图形显示  45-47
第五章远程控制功能的实现  47-53
  5.1 远程通信部分  47-48
  5.2 远程控制功能的实现  48-53
    5.2.1 控制单元的硬件实现  48-49
    5.2.2 GPIO驱动程序的实现  49-51
    5.2.3 模块加载与测试  51-53
6 总结与展望  53-54
参考文献  54-56
致谢  56

基于ARM+Linux的无线远程控制终端的实现与应用

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