基于S3C2410和操作系統(tǒng)實現(xiàn)遠程測控系統(tǒng)的應用方案

目前，大多數(shù)遠程測控系統(tǒng)中，系統(tǒng)的硬件采用8／16位的單片機，軟件多采用匯編語言編程，該編程僅包含一個簡單的循環(huán)處理的控制流程；單片機與單片機（或上位機）之間的通信通過RS232、RS485或CAN總線來組成局域網(wǎng)，再用Pc機作為 Web服務器，與Internet進行通訊。這樣的遠程測控設備成本高、體積大、速度慢、功耗大?，F(xiàn)在，32位嵌入式CPU價格已下降，性能指標也有提高，為嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用提供了可能性?；谏鲜銮闆r，我們將嵌入式系統(tǒng)應用于遠程測控系統(tǒng)，大大提高了測控系統(tǒng)的性能，同時降低了成本和功耗，體積也大大減小。

嵌入式系統(tǒng)一般應用嵌入式操作系統(tǒng)來開發(fā)。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，由于Linux有完整開放的源代碼，因而它具有修改和優(yōu)化系統(tǒng)、內核穩(wěn)定、適用于多種CPU和多種硬件平臺、支持網(wǎng)絡等特點，所以選擇Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)較好。本文提出的基于ARMlinux的嵌入式遠程測控系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)采集與控制，還能實現(xiàn)遠程測控任務。

1、硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)如圖1。S3C2410包含一個16／32-bit的Risc（ARM920T）的CPU內核，主頻200Hz，內部含有8通道1O位AD轉換器和大量的I／O口、LCD控制器等豐富接口，能運行Ucosll、ARMlinux和Wince嵌入式操作系統(tǒng)，DM 9OOO是10M／100M以太網(wǎng)接口控制芯片。本硬件系統(tǒng)結構簡單，成本低，不需要Pc機就可直接接入Internet。

2、軟件系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)選擇ARMlinux系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)的存儲容量很小，因此要把ARMLinux操作系統(tǒng)裝入有限的存儲器內，就要對它進行裁剪。很多資料對此都有論述，這里就不再累述。下面主要介紹基于操作系統(tǒng)上的遠程測控軟件設計。其體系結構如圖2。

2.1 基于Boa的Web服務器

嵌入式linux主要有三個web Server：Hapd、Thttpd和Boa。Httpd是最簡單的一個web Server。它的功能最弱，不支持認證，不支持CG1。Thttpd和Boa都支持認證、CGI等，功能都比較全。Boa是一個單任務的小型Httpd 服務器，源代碼開放、性能優(yōu)秀，特別適合應用在嵌入式系統(tǒng)中。下面介紹Boa的移植與編譯。

對于有MMU嵌入式linux，把Boa下載到Redhat宿主機上后，解壓到任意目錄，再修改Boa／src／Makefde里面的編譯器。例如：

CC=／opfhosfarmv41／bin／armv41—unkllown—linux—gcc

CPP=／opt／host／army41／bin／armv41—unknown—linux—g++

此后直接在Boa／src目錄下執(zhí)行make即可生成Boa可執(zhí)行文件。將其復制到ramdisk加載mount的目錄的bin里面后，等一同加入配置文件和HTML/CGI文件后，重做ramdisk即可。

配置文件Boa．conf的編制見下。

需要說明的是，Linux下的應用程序的配置都是以配置文件的形式提供的，～般都是放在目標板／ete／目錄下或者／ctc／config目錄下，但Boa 的配置文件Boa．conf一般都放置在目標板／home／httpd／目錄下。本系統(tǒng)Boa.conf文件的編寫程序為：

Servername S A M S U N G—A R M

DocumentRoot／home／httpd／cgi—bin／

ScfiptAlias／index．html／home／httpd／html／index.html

它指定了HTML頁面index.html必須放／home／httpd／html目錄下，CGI可執(zhí)行文件必須放到／home／httpd／cgi～bin目錄下。

2.2 CGI程序技術原理

CGI（Common Gateway Interface）是外部擴展應用程序與WWW服務器交互的一個標準接口。按照CGI標準編寫的外部擴展應用程序可以處理客戶端瀏覽器輸入的數(shù)據(jù)，從而完成客戶端與服務器的交互操作。而CGI規(guī)范定義了Web服務器如何向擴展應用程序發(fā)送消息，在收到擴展應用程序的信息后又如何進行處理等內容。通過 CGI可以提供許多靜態(tài)的Html網(wǎng)頁無法實現(xiàn)的功能。其www與CGI的工作原理如下。

HTTP協(xié)議是WWW的基礎，它基于客戶／服務器模型。一個服務器可以為分布在網(wǎng)絡各處的客戶提供服務。它是建立在TCP／IP協(xié)議之上的“無連接”協(xié)議。每次連接只處理一個請求。當一個請求到來時，便創(chuàng)建一個子進程為用戶的連接服務。根據(jù)請求的不同，服務器會返回HTML文件或通過CGI凋用外部應用程序，返回處理結果。服務器通過CGI與外部程序和腳本之問進行交互，根據(jù)客戶端在進行請求時所采取的方法，服務器會收集客戶所提供的信息，并將該部分信息發(fā)送給指定的CGI擴展程序。CGI擴展程序對信息進行處理并將結果返回服務器。服務器對信息進行分析后，將結果發(fā)送網(wǎng)客戶端。

外部CGI程序與www服務器進行通信、傳遞有關參數(shù)和處理結果是通過環(huán)境變量、命令行參數(shù)和標準輸入來進行的。服務器提供了客戶端（瀏覽器）與CGI擴展程序之問的信息交換的通道。客戶的請求通過服務器的標準輸出傳送給CGI的標準輸入。CGI對信息進行處理后，會將結果發(fā)回到它的標準輸入，然后由眼務器將處理結果發(fā)送給客戶端。

2.3 CGI外部擴展程序的編制

服務器程序可以通過三種途徑接收信息：環(huán)境變量、命令行和標準輸入。具體使用哪一種方法要由標簽的Method屬性來決定。在“Method=GET”時，向CGI程序傳遞表單編碼信息的正常做法是通過命令來進行的。

大多數(shù)表單編碼信息都是通過Qucry-String的環(huán)境變量來傳遞的。如果“Method=POST”，表單信息將通過標準輸入來讀取。還有一種不使用表單就可以向CGI傳送信息的方法。那就是把信息直接追回在URL地址后面，信息和URL之間用問號（？）來分隔。本測控系統(tǒng)采用的是GET方法。下面是遠程控制LED閃爍快慢的程序。其網(wǎng)頁如下頁圖3，其程序如下。

；LED測試

＜input type=“radio”name=“speed”value=“show”checked＞慢速

＜input type=“radio”name=“speed”value=“normal”＞中速

＜input type=“radio”name=“speed”value=“rast”＞高速

＜input type=“submit”value=確定“name=”submit＞

其中l(wèi)eds.cgi程序如下：

#！ /bin/sh

Period=1+case $QUERY-STRING in

*slow*）

period=0.25

；；

* normal *）

period = 0.125

；；

* fast *

period=0.0625+；；

*fast * ） + period =0.0626

；；

esac

/bin/echo $ period ？ /tmp/led-control//通過Query_String的環(huán)境變量傳遞給應用程序。

echo “Content-type:texe/html；charset=gb2312”

echo

/bin/cat led =result.template

exit 0

led—control是編譯好的可執(zhí)行的應用程序，通過led驅動來實現(xiàn)對LED的控制。因為S3C2410有MMU，所以通過操作系統(tǒng)來對硬件控制需要驅動程序來實現(xiàn)。其數(shù)據(jù)采集部分也類似，不再單獨說明。

圖3 實驗結果

3、測試結果

首先建立好基于S3C2410嵌入式開發(fā)環(huán)境，把編譯好的booloader、嵌入式linux內核和ramdisk燒人Flash中，然后起動Boa服務器，在PC機的瀏覽器上輸人嵌入式系統(tǒng)的IP地址，即顯示出如圖3的網(wǎng)頁。通過點擊慢速、中速和高速，再點擊確定，測控板上LED的閃爍由慢變快，圓滿實現(xiàn)了設計目標。

4、結論

找們開發(fā)的基于ARMLinux的遠程測控系統(tǒng)，在真正意義上實現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程測控。它具有一般通用平臺性能，特別適合實時性要求不很強的家電網(wǎng)絡監(jiān)控和遠程工業(yè)控制。當然隨著硬件和網(wǎng)絡速度提高及操作系統(tǒng)實時性的改善，將會大大提高此測控系統(tǒng)的性能，因此有很好的應用前景。

責任編輯：gt