本文首先分析了工程机械的发展趋势以及工程机械监控系统开发的必要性,并针对国内外工程机械监控系统发展的现状和存在的问题,提出了工程机械监控系统的三层结构模型:前端单元控制系统、机载前端监控系统和远程监控系统,分析并证明该方案对工程机械进行全方位的监控具有明显的优越性。针对机载前端监控系统在工程机械监控系统中地位的特殊性以及功能的复杂性需求,本文采用ARM+Linux架构的嵌入式开发平台,并对嵌入式Linux操作系统在ARM微处理器上的移植进行了深入的研究,为机载前端监控系统的具体设计和实现打下了良好的基础。由于ARM微处理器内部不含CAN控制器以及Linux内核不含CAN总线驱动程序,本文深入研究了Linux设备驱动程序的编写与实现方法,并针对其中的关键问题:I/O端口处理、内存处理、中断处理和时钟等问题进行了深入的分析。最后,基于上述研究的成果,成功地设计了一种基于ARM和Linux的工程机械机载前端监控系统,该系统的CPU采用Atmel公司生产的AT91RM9200芯片,并嵌入专用于ARM微处理器的ARM-Linux操作系统,通过CAN总线与底层的前端单元控制系统进行互连,利用GPRS模块通过GSM/GPRS网络和Internet与远程监控中心进行通信,实现了数据采集、图像无线传输等功能,为本地和远程监控奠定了良好的基础。 目前,该系统已经在实验室与底层的安全监控系统和上层的模拟远程监控中心进行了联调,实验结果表明,该系统具有稳定可靠、通信正确,速度可以达到实际应用的要求,具有友好的人机交互界面、调试维护方便等特点,也表明了本文所研发的成果的有效性和应用价值。