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随着嵌入式系统的不断发展,嵌入式系统开发对嵌入式操作系统的依赖性显得越来越突出,一个优秀的嵌入式操作系统可以大大简化嵌入式系统的软件设计、缩短开发周期、最大限度地利用了嵌入式系统的各种硬件资源。近年来,Linux在作为微控制领域的嵌入式操作系统这方面得到了很大的发展。相比其它的嵌入式操作系统,嵌入式Linux具有免费开放源代码、完善的网络支持、丰富的网络软件资源等优点。 本文从嵌入式Linux的应用研究出发,设计并实现了一个基于嵌入式Linux的烟道粉尘测定仪远程监控系统,并深入研究了实现过程中涉及到的一些关键技术。 首先,在结合嵌入式Linux技术与工业以太网技术的基础上,提出了基于TCP/IP网络的烟道粉尘测定仪远程监控系统的两种具有代表性的设计方案。并对两种系统方案的性能特点、设计成本、适用范围等进行了综合的分析比较,最终确定了以一个嵌入式Linux Web服务器为核心,采用新颖的B/S(Browser/Server)架构的系统设计方案。 然后,对选用的华恒嵌入式Linux开发平台进行了分析,这是一个基于MC68ez328处理器和uClinux操作系统的嵌入式Linux开发平台。uClinux是专门针对无MMU(内存管理单元)处理器设计的一种嵌入式Linux版本,目前无MMU的中低档嵌入式处理器使用相当普遍,因此对uClinux操作系统的研究具有很大实用价值。文中就uClinux的小型化方法、内存管理、进程管理等内容与标准Linux进行了对比分析,并详细阐述了uClinux下的应用程序开发方法。 接着,详细阐述了系统工作原理和具体实现方法和过程,并对其中所使用的一些关键技术进行了深入的研究,如MODBUS协议、Linux TCPSOCKET网络编程、HTTP协议、uClinux单进程循环Web服务器与并发服务器算法、uClinux进程间通信(IPC)等等。系统组成分为三个主要模块:串行通信、嵌入式Web服务器、用户界面。串行通信模块主要实现主机(嵌入式Linux系统设备)与从机(烟道粉尘测定仪)之间的串行通信,参考国际上流行的MODBUS协议设计了系统的串行通信协议,使系统更具开放性。嵌入式Web服务器模块是整个监控系统的软件核心,作为Web服务器守护进程独立运行,远程用户通过浏览器与嵌入式Web服务器进行数据交互,实现对烟道粉尘测定仪的.监控。用户界面模块主要为远程用户提供一个良好的监控管理操作环境,界面网页设计主要依靠HTML实现,在这部分内容中主要研究了多框架网页技术在解决网页实时数据自动刷新等问题中的应用。 最后,还研究了嵌入式Linux的实时性问题。实时性差是制约嵌入式Linux在工业控制领域中应用的一大关键因素,论文从分析影响嵌入式Linux实时性的几个关键因素出发,比较了当‘前各种用于增强嵌入式IJ 111 ux实时性能的措施,并给出具体可行的实现方案。 烟道粉尘测定仪远程监控系统已在课题研究期间基本实现,并在实验室局域网环境下得到验证。总体来说,该系统具有一定的实用价值,同时对于其它领域即将采用嵌入式Linux设计的远程监控系统来说也是一个非常好的范例。