1、目 录摘 要 .4一、概述 .7（一） 、嵌入式简介 .7（二） 、国内发展现状 .7（三） 、本文的主要研究内容 .7二、嵌入式设备的软硬件设计 .7（一） 、嵌入式系统的特点与发展 .71嵌入式的定义与特点。 .72嵌入式处理器的发展。 .83本设计所采用的处理器及实验板介绍。 .8（二） 、嵌入式操作系统简介 .81嵌入式操作系统的分类和发展。 .82uClinux 的发展过程。 .93uClinux 的移植。 .9（三） 、uClinux 下应用程序的设计 .111uClinux 下的文件系统及应用程序设计方法 .112应用程序设计 .13三、嵌入式设备与 pc 上位机的通信 .17（
2、一） 、Socket 编程简介 .171网络基础知识。 .172Socket 编程的概念。 .183并发服务器基础。 .20（二） 、嵌入式中 Unix 下的 Socket 程序设计 .221Socket 程序要实现的功能和总体设计。 .222发送数据报格式。 .233接受的数据报格式。 .234参数控制。 .23（三） 、上位机中 WinSock 程序设计 .241Windows 下 Socket 编程的简介。 .242并发服务器采用的算法。 .243C# 中 Socket 编程的注意事项。 .25四、基于 c/s 的嵌入式远程监控系统的设计 .26（一） 、服务器所要实现的功能 .261服
3、务器要实现的功能分析。 .262采用 c/s 模式的原因 .26（二） 、c/s 结构系统总体设计 .261c/s 结构中服务器的数据库基本表结构 .262表的关系图 .27（三） 、服务器端程序设计 .271连接数据库及数据库操作。 .272用户登录及用户管理模块 .283冷库管理模块 .284参数配置管理模块 .295温度查询模块 .296Ip 更改模块 .29五、基于 b/s 的远程查询系统的设计 .30（一） 、b/s 模式实现的功能及用途 .30（二） 、水晶报表简介 .30（三） 、远程查询模块的实现 .301水晶报表的使用方法 .302远程查询的实现 .30六、结论 .30谢 辞
4、 .31参考文献 .32附 录 .33摘 要远程测控系统是集计算机技术、测控技术、网络技术于一体的技术密集型产品系统。随着通信技术、集成电路制造技术的快速发展以及 Internet 技术的广泛应用，远程测控技术获得了长足的发展。本论文以工业冷库为例对基于 Internet 的远程测控系统进行了研究。本论文首先对嵌入式系统的硬件进行了分析，选择了合适的开发设备，采用了 uCLinux 操作系统作为嵌入式设备上的操作系统，对uCLinux 内核的裁剪和移植做了详细介绍，同时介绍了交叉编译环境，搭建了一个完整的嵌入式开发平台。介绍了在此平台下用 C 语言开发的嵌入式应用程序，实现了数据采集，数据通讯
5、和数据控制等功能。本论文讨论了 Socket 编程在跨系统下的应用，确定了 C/S 模式的网络框架结构。服务器端采用的开发工具是 C#，数据库采用了SQLserver，实现了关于冷库的各种数据的操作。同时考虑到实际应用中的远程查询，设计了 B/S 模式的远程查询模块，采用了水晶报表（Crystal Report）作为报表生成和打印的工具。本论文的软件平台为该远程监控系统进一步开发打下了良好的基础，文章最后提出了应改进的问题，对后期进一步完善提出一些意见。关 键 字嵌入式系统，监控系统，Crystal Report，Socket 编程，uCLinuxAbstractRemote monitori
6、ng对外部事件必须保证在规定时间内进行响应 ;功率预算、散热必须符合环境要求;有体积、重量的限制;需要令人满意的安全性可靠性;系统本身的成本需求等。因此在嵌入式系统设计时需要重点考虑下面一些因素:实时性好，可靠性高，集成度高，功耗低，环境适应能力强，系统成本低等。（二） 、国内发展现状基于 internet/intranet 的嵌入式远程监控技术在我国处于起步阶段，近年国家出台了一系列信息产业政策，大力发展信息产业，对电子信息行业的企业在政策、税收等方面实行了相当的优惠，这大大促进了作为信息产业一部分的嵌入式远程监控系统的发展。国内的远程监控技术正在被广泛的应用到安防、邮电、电力、通讯、银行、
7、工业控制等国民经济中的各个领域。随着工业控制技术的发展、网络传输速度的提高、国内芯片制造业的日趋壮大，嵌入式网络远程监控技术必将获得长足的发展，从而有力的促进国民经济的发展。（三） 、本文的主要研究内容本设计主要结合嵌入式远程测控系统在工业冷库方面的应用设计了一套完整的软硬件解决方案。首先，了解嵌入式近几年的发展，选择合理的嵌入式设备和操作系统，搭建实验平台，了解开发环境。对嵌入式操作系统进行了研究，分析了其内存管理、进程调度、文件系统。了解嵌入式硬件设备所能实现的功能，完成嵌入式设备上应用程序的总体设计，找出不能实现的模块，进行模拟。完成 uClinux 操作系统的定制和移植。完成嵌入式设备
8、上温度测控部分的设计和开发。完成嵌入式设备和上位机的通讯模块，妥善解决并发服务器的问题，保证工业系统要求的实时性。设计完成上位机（pc）上的基于 C/S 模式的信息存储和管理程序和基于 B/S模式的信息浏览程序。二、嵌入式设备的软硬件设计（一） 、嵌入式系统的特点与发展1嵌入式的定义与特点。嵌入式系统应定义为:“嵌入到对象体系中的专用计算机系统 ”。 “嵌入性” 、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。这个定义是较多定义的一种，对于嵌入式的真正官方定义还仍然在讨论中，不过这不会对嵌入式的发展和应用带来任何影响。按照上述嵌入式系统的定义，
9、只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。嵌入式系统按形态可分为设备级(工控机)、板级(单板、模块)、芯片级 (MCtf, SOC)。2嵌入式处理器的发展。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量己经超过 1000 多种，流行体系结构有 30 几个系列，可以分成下面几类。(1)嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)。(2)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 。(3)嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Process
10、or, EDSP) 。(4)嵌入式片上系统(System On Chip)我们要使用的是 SAMSONG 公司生产的 32 位嵌入式处理器 S3C44B0X 处理器。S3C44B0X 微处理器是一款低功耗、高集成度的基于 ARM7TDMI 核的微处理器。3本设计所采用的处理器及实验板介绍。S3C44B0X 微处理器的体系结构，它采用了 16/32 位 RISC 结构和 ARM 精简指令集，Thumb 协处理器在保证性能的前提下使代码密度最大；片上 ICE 支持 JTAG 调试方式；32*8 位硬件乘法器。本设计采用的实验板是 JX44B0 ARM 嵌入式教学实验箱。其硬件系统包含了嵌入式系统开
11、发应用所需的大部分接口，如以太网、USB 接口、音频接口、触摸屏及键盘等。实验箱结构如图所示。（二） 、嵌入式操作系统简介1嵌入式操作系统的分类和发展。嵌入式操作系统的种类繁多，但大体上可分为 2 种商用型和免费型。目前商用型的操作系统主要有 VxWorks，WindowsCE，Psos，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX，LYNX 等。他们的优点是功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，而且提供了如图形用户界面和网络支持等高端嵌入式系统要求的许多高级的功能，缺点是价格昂贵且代码封闭，这就大大影响了开发者的积极性。目前免费型的操作系统主要有 Linux 和 uC/OS-II，他
12、们在价格方面具有很大的优势。比如嵌入式 Linux 操作系统以价格低廉，功能强大，易于移植而且程序源码全部公开等优点正在被广泛采用。Linux 是一种在网络上产生的操作系统，它的诞生己经有 13 年的历史。在工 nternet 上，有大量 Linux 的免费版本和其它资源。与传统的操作系统不同，Linux 操作系统的开发一开始就是在 FSF 的 GAL 的版本控制之下，Linux 内核的所有源代码都采取了开放源代码的形式。与其他操作系统相比，Linux 操作系统具有以下优点：第一，内核稳定、功能强大、支持多种平台、应用软件多、兼容性好; 第二，内核可根据需要任意裁剪；第三，使用成本低；第四，多
13、专业的商业与公司参与，发展潜力大。2uClinux 的发展过程。Linux 操作系统本身是从 Unix 操作系统演化而来。Linux 操作系统从诞生之初就是一个免费的操作系统，可初期的 Linux 版本确不能直接运行于传统的工业控制用微处理器，因为工业控制上大量使用的微处理器一般不需要内存管理的功能，所以一般的都不会有 MMU。可是 Linux 设计之初( 其它操作系统一般也是) 是面向有 ME 的处理器的。在很多工程师的共同努力工作下，Linux 经过改进以后可以在这些没有MMU 的微处理器上运行，uClinux 就是其中最著名的发行版本之一。 uClinux最初是由几位软件工程师移植在基于
14、 Motorola 公司的 DragonBall 微处理器的一款 Palm 上面。随着 M68K 系列微处理器延续到 ColdFire 系列微处理器，uclinux 主要也就集中应用在 ColdFire 微处理器上。当然，随着其它微处理器的广泛应用，uClinux 也已经被广泛使用在了 ARM, MIPS, SPARC, SuperH 等等没有 MMU 的微处理器上。3uClinux 的移植。下图所示为本设计所采用的是实验环境及开发流程。在主机的 Red Hat Linux 操作系统下安装 uClinux-dist 发行包以及交叉编译器 arm-elf-tools。然后对uClinux 进行配
15、置并选择适合本试验系统的相关配置，配置完成后进行编译，生成 uClinux 映像文件 zImage。然后通过 jx44b0 提供的 BootLoader 将该文件下载到目标板并运行。主机 目标机 S3C44B0X：RedHat Linux BootLoader安装 uClinux-dist安装 arm-elf-tools配置 make menuconfig编译启动 BootLoader下载 uClinux 映像文件运行 uCLinux（1）移植的概念基于处理器的移植这种类型的移植要求从支持处理器的编译器开始。这是最主要也是最困难的一步。基于处理器的移植还包括操作系统的移植 (假如嵌入式设备不需
16、要操作系统，则编译器完成后就可以进入编写应用的阶段)。另外从编写应用的角度来看，还必须提供函数库。因此函数库的移植也是必须的。基于平台的移植这种移植相对于处理器的移植而言所处的开发层次更高，主要在板级上进行。对于一个嵌入式设备，除了处理器还要有很多周边的器件才能正常工作。因此操作系统在运行时必须初始化特定目标板的器件。（2）交叉编译环境的搭建通常程序在一台计算机上编译，然后再分布到将要使用的其它计算机上。将主机系统（运行编译器的系统）和目标系统（产生的程序将在其上运行的系统）不兼容时，该过程就叫做交叉编译。本课题的主机采用的是 x86 体系结构的 RedHat Linux 系统，目标系统是S3
17、C44B0X ARM7TDMI 处理器。采用 arm-elf-tools 交叉编译环境 arm-elf-tools-20030314.sh，该工具可从 www.uclinux.org/pub/uClinux/arm-elf-tools/上下载。得到这个文件以后，执行以下命令：sh arm-elf-tools-20030314.sh 这个命令将在主机上安装 uClinux-ARM 的交叉编译环境。安装完成后，键入 arm-elf-gcc，如果能看到下面的输出信息：arm-elf-gcc：No input files 表示 uClinux-ARM 的交叉编译环境已建立。（3）uClinux 源代码
18、的安装本课题的 uClinux 发行文件为 uClinux-dist-jx44b0.tar.gz，在 Redhat 下将该文件拷贝到/home/cvtech/jx44b0 目录下，然后在该目录下执行 tar zxvf uClinux-dist-jx44b0.tar.gz。当 tar 程序运行完毕后，在/home/cvtech/jx44b0 目录下会有一个 uClinux-dist 的新目录，这个目录就是 uClinux 的源码根目录，里面有进行uClinux 开发的所有源代码。（4）编译 uClinux 内核键入命令 cd /home/cvtech/jx44b0/uClinux-dist/linux-2.4.x make menuconfig启动菜单配置工具后，选择 Load an Alternate Configuration File 选项，然后确认。该选项将载入 jx44b0 的标准配置文件 config-jx44b0，该文件保存在/home/cvtech/jx44b0/uClinux-dist/2.4.x 目录下，此文件不能修改。保存后显示内核配置选项，各项意义如下表：
