ARM+uCLinux的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)已進(jìn)入高速發(fā)展階段。并在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了一種采用ARM+uCLinux作為開發(fā)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)基于TCP／IP的遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)控．從而取代傳統(tǒng)單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和通信功能；并依靠互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)向上位機(jī)傳送，同時(shí)支持遠(yuǎn)端客戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的具體方法。
　　1 系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建
　　本系統(tǒng)由嵌入式平臺(tái)服務(wù)器、前端控制器、前端傳感器、客戶端和配置PC組成。開發(fā)時(shí)可通過配置PC來下載系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)能夠收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。并傳送到遠(yuǎn)端客戶機(jī)，之后由遠(yuǎn)端客戶機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，接著發(fā)送控制信號(hào)給系統(tǒng)服務(wù)器，以便通過前端控制器對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　1．1 硬件開發(fā)平臺(tái)
　　該系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺(tái)可選擇SmartARM2200。該嵌入式設(shè)備的核心是ARM7TDMI的LPC2210．開發(fā)板自身具有A／D轉(zhuǎn)換器和多個(gè)GPIO（通用I／O）口，可對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備、儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。使用時(shí)，只要將相應(yīng)的傳感器信號(hào)接入控制器的端口即可。其開發(fā)板系統(tǒng)的硬件配置如圖2所示。
　　
　　1．2 uCLinux操作系統(tǒng)
　　操作系統(tǒng)是嵌入式設(shè)備軟件的核心部分。本系統(tǒng)采用uCLinux系統(tǒng)平臺(tái)來完成對(duì)硬件系統(tǒng)的管理和維護(hù)。uCLinux是廣泛應(yīng)用于微控制領(lǐng)域的一種嵌入式Linux操作系統(tǒng)。它通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核的裁減，可去除虛擬內(nèi)存管理部分代碼，以對(duì)內(nèi)存分配進(jìn)行優(yōu)化。從而達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。uCLinux則可經(jīng)過各方面的小型化改造形成一個(gè)高度優(yōu)化、代碼緊湊的嵌入式Linux，它保留了Linux的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)，包括穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的文件系統(tǒng)支持、豐富的API等。
　　1．3 uCLinux在ARM平臺(tái)上的移植
　　若將uCLinux移植到SmartARM2200上，需要進(jìn)行以下四個(gè)步驟：
　?。?）下載源碼，建立交叉編譯環(huán)境
　　uCLinux是自由軟件（完全開放代碼）。用戶可以直接從http：／／www．uclinux．org／pub／uclinux處下載源代碼并安裝到Red Hat9．0系統(tǒng)下，以便正常在Red Hat9．0建立起交叉編譯環(huán)境。
　?。?）配置和編譯內(nèi)核
　　進(jìn)入到安裝好的uCLinux目錄，依次執(zhí)行下面的命令：
　　make menuconfig；進(jìn)入配置菜單后，選擇Vendor／Product（廠商／產(chǎn)品）下的PHILIPS／lpc2200；用Kernel Version（內(nèi)核版本）選擇Linux-2．4．x，Libc Version（函數(shù)庫(kù)版本）選擇uClibc：其余內(nèi)核和應(yīng)用程序選項(xiàng)可根據(jù)情況選擇。
　　make dep
　　make clean
　　make lib_only
　　make user_only
　　make romfs
　　make image
　　make
　　編譯結(jié)束后會(huì)在uCLinux安裝目錄下生成romfs．img文件，利用它可以制作RAM Disk，然后在linux-2．4．X目錄下生成elf格式的Linux內(nèi)核文件，并以下列方式將其轉(zhuǎn)換成bin格式：
　　#arm-elf-objcopy-O binary linux linux．bin從而生成下載用的uCLinux內(nèi)核鏡像文件linux．bin。
　?。?）制作Ram Disk掛栽根文件系統(tǒng)
　　首先創(chuàng)建一個(gè)512 kB的虛擬磁盤，并將虛擬磁盤文件格式轉(zhuǎn)化成ext2格式：
　　dd if／dev／zero of=initrd．img bs=1024 count=512
　　mkfs．ext2-c init．img
　　然后將init．img和romfs．img加載到主機(jī)文件系統(tǒng)上，并在RAM中建立需要的目錄：／bin，／dev，／etc，／var，進(jìn)而拷貝ROM中的文件到ram目錄中。
　　下來在RAM盤dev目錄下創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)：
　　#mknod ram／dev／ttyS0 c 4 64
　　#mknod ram／dev／console c 5 1
　　后卸載init．img和romfs．img，并應(yīng)確保init．img修改已保存，至此，RAM DISK便創(chuàng)建完成。
　?。?）下載內(nèi)核和文件系統(tǒng)
　　正確設(shè)置主板啟動(dòng)選擇跳線。主板加電后，在超級(jí)終端上便可以看到BootLoader引導(dǎo)信息，可選擇默認(rèn)的FTP連接，并使用BootLoader默認(rèn)的IP進(jìn)行下載，然后啟動(dòng)gftp，輸入主板默認(rèn)的IP和端口號(hào)。這樣，linux主機(jī)就可以和主機(jī)連接，最后選擇需要下載的Linux內(nèi)核文件和RAM盤及相關(guān)的配置文件即可。