基于嵌入式Linux系統(tǒng)平臺的傳感器網絡系統(tǒng)設計與實現

O 引言

??? 隨著嵌入式系統(tǒng)與通信技術的不斷發(fā)展，各種嵌入式設備正在以不同形式改變著人們的日常生活，ARM技術作為嵌入式系統(tǒng)的主流技術，它己逐漸取代了單片機控制技術，使用ARM處理器對工業(yè)現場傳感器傳出的電流電壓信號以及一些熱工參數進行數據采集已經成為主流。
??? 本設計在基于嵌入式Linux系統(tǒng)平臺上。實現一個基于ARM、Linux平臺的傳感器網絡系統(tǒng)，完成數據的采集、處理、通訊、存儲、查詢和圖形顯示功能。

1 系統(tǒng)總體組成

??? 本設計采用將數據采集節(jié)點作為客戶端，將采集得來數據通過TCP／IP協(xié)議傳輸到網關節(jié)點，由網關服務器存儲數據，并轉發(fā)。主控機可以通過CGI查詢任—個客戶端傳感器數據，并對傳感器進行控制。如圖l所示。

1．1 節(jié)點的硬件組成
??? 考慮到各采集節(jié)點的完全獨立性，前端設備采用嵌入式設計方法，其硬件組成結構如圖2所示。

傳感器節(jié)點作為客戶端負責對數據采集，并通過模數轉化將數據傳輸給網關節(jié)點。網關節(jié)點接受到數據后存入數據庫。通過CGI響應PC機上的查詢、控制。
1．2 數據的預處理
??? 節(jié)點數據的預處理，主要是檢測采集的數據，對其進行合法過濾。按照既定協(xié)議，為數據分配數據頭、間隔符、校驗碼，重新封裝成數據流，采用TCP／IP協(xié)議，通過網絡發(fā)送到主機。
1．3 數據的存儲及傳輸
??? 存儲器系統(tǒng)負責系統(tǒng)的靜態(tài)存儲與動態(tài)存儲。其中flash用于靜態(tài)存儲，SDRAM用于動態(tài)存儲。flash又分為norflash和nandflash。no-rflash支持直接啟動用于存儲程序代碼，nandflash用于存儲數據信息。SDRAM存儲器速度快，主要作為程序的運行空間。
???? 采集節(jié)點作為客戶端，將數據打包傳輸給網關節(jié)點，網關節(jié)點作為服務器，校驗數據有效后，存入flash數據庫中。通過CGI程序響應PC查詢。

2 系統(tǒng)的軟件設計

??? 系統(tǒng)的軟件構成分為引導驅動程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和應用程序4部分，如圖3所示，引導驅動程序在系統(tǒng)啟動時進行內存重映射，將保存在Flash中的操作系統(tǒng)和應用程序重新映射到SDRAM中，為方便起見也可以配置好啟動腳本。Linux內核版本為LinuX2．6。文件系統(tǒng)為Yaffs。包括模塊、配置文件和庫等。系統(tǒng)的應用程序建立在Linux內核、ADC字符驅動和文件系統(tǒng)之上，可動態(tài)加載。
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3 節(jié)點配置

3．1 采集節(jié)點配置
??? (1)配置S3C2410開發(fā)板的NFS Root啟動方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的srv與node兩個目錄都拷貝到rootfs目錄下。
??? (2)以NFS方式啟動S3C2410開發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。
??? (3)在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過程中，在mount-t yaffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：
??? cd／mnt
??? rm-r srv
??? cp-r／srv／node／mnt
??? 然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，最后注意一定要
??? mount／mnt
??? (4)配置采集端啟動腳本
??? vi／etc／init．d／rcS
??? 在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內容：
??? Ifconfig eth0 up
??? Ifconfig eth0 192．168．0．25(注意：這里192．168．0．25是采集端開發(fā)板IP，各采集端IP不同，而且需要都在同一個網段上，我們統(tǒng)一選擇網段192．168．0．*)。
??? Ifconfig lo up
??? mknod／dev／adc_char c 240 0
??? cd／node
??? Insmod ado．ko
??? (5)重啟S3C2410采集端開發(fā)板，進入vivi，配置paraset linux_cmd_line啟動參數為從YAFFS啟動。para save之后鍵入boot，啟動開發(fā)板，把開發(fā)板接入網絡中，從PC機上運行瀏覽器，在地址欄上輸入http：／／192．168．0．25／，(注意，這里192．168．0．25是采集端IP地址，應根據實際IP地址輸入)，打開設置網關IP地址的網頁，設置網關IP地址為192．168．0．100。
??? 在采集端串口終端下執(zhí)行如下內容：
??? #cd／node
??? #.／app
3．2 網關節(jié)點配置
??? (1)配置S3C2A10開發(fā)板的NFS Root啟動方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的www文件夾與app可執(zhí)行文件拷貝到rootfs／srv／目錄下和rootfs／srv／www 下。
??? (2)以NFS方式啟動S3C2410開發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。
??? (3)在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過程中，在mount-t ysffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：
??? cd／mnt
??? rm-r srv
??? cp-r／srv／mnt
??? 然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，最后注意一定要
??? umount／mnt
??? (4)配置采集端啟動腳本
??? vi／etc／init．d／rcS
??? 在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內容：
??? Ifconfig eth0 up
??? Ifconfig eth0 192．168．0．100
??? Ifconfig lo up
??? (5)重啟S3C2410采集端開發(fā)板，進入vivi，配置paraset linux_cmd_line啟動參數為從YAFFS啟動。para save之后鍵入boot，啟動開發(fā)板，到／srv／www下執(zhí)行app，把開發(fā)板接入網絡中，從PC機上運行瀏覽器，在地址欄上輸入http：／／192．168．0．100／，輸入IP地址就可以找剄相應節(jié)點所采集到的數值。

4 總結

??? 嵌入式Linux因其源碼開放、內核穩(wěn)定高效及支持多種體系結構等優(yōu)點在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛，本文在陸眥操作系統(tǒng)上，通過交叉編譯環(huán)境編譯后生成可執(zhí)行代碼，可以成功移植到目標平臺上，經測試發(fā)現，本系統(tǒng)穩(wěn)定，易維護?？蓪崿F包括數據采集、處理、通訊、存儲、查詢等功能。