Intemet與GSM的雙網(wǎng)遠程監控系統設計

2 系統的軟件設計
2．1 系統的嵌入式軟件結構
整個(gè)系統軟件結構從下到上大體可分為3個(gè)層次，如圖3所示：底層的Bootloder、嵌入式Linux內核以及系統應用程序。

Bootloader移植的是廣泛支持PowerPC、MIPS、X86、ARM、XScale等諸多常用系列處理器的u-boot。
嵌入式Linux操作系統的內核源代碼開(kāi)放且精簡(jiǎn)、速度快、可靠性高、功能強大，可以根據需要對內核進(jìn)行定制。嵌入式Linux內核是整個(gè)軟件系統的主體，它不僅為應用程序提供真正的多任務(wù)運行環(huán)境，還提供強大的硬件驅動(dòng)、網(wǎng)絡(luò )和文件系統支持。本系統采用2．6．22版本的嵌入式Linux內核和 Yaffs根文件系統。Web服務(wù)器選用的是適合嵌入式系統的Boa，為了功能的擴展和大數據量的傳輸的存儲，移植了適合嵌入式系統的數據庫 sqlite。
另外，嵌入式Linux具有一套完整的免費交叉編譯環(huán)境，利用S3C2410能實(shí)現低成本的設計并開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足自己需要的嵌入式系統。該系統的開(kāi)發(fā)主要是采用NFS網(wǎng)絡(luò )文件系統的交叉開(kāi)發(fā)模式。用NFS方式建立宿主機和開(kāi)發(fā)板的通信，在開(kāi)發(fā)調試階段利用NFS服務(wù)，在內核啟動(dòng)過(guò)程掛接NFS網(wǎng)絡(luò )文件系統，這樣不用頻繁地寫(xiě)入Flash，縮短開(kāi)發(fā)周期。通過(guò)Minicom設置，監視串口工作狀態(tài)，接收顯示串口收到的信息。
2．2 軟件的開(kāi)發(fā)
軟件開(kāi)發(fā)包括以下5個(gè)方面：相關(guān)驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)，串口數據通信程序的開(kāi)發(fā)，靜態(tài)頁(yè)面的開(kāi)發(fā)，CGI程序的開(kāi)發(fā)，無(wú)線(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò )監控收發(fā)短信息程序的開(kāi)發(fā)。
嵌入式Linux設備文件主要分為字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備3種類(lèi)型。根據課題需要主要針對DM9000網(wǎng)卡驅動(dòng)和Nand Flash的驅動(dòng)進(jìn)行改寫(xiě)，以及對LED字符設備的驅動(dòng)開(kāi)發(fā)。然后將其編譯進(jìn)內核，實(shí)現相應設備的驅動(dòng)。
在嵌入式Linux系統中訪(fǎng)問(wèn)串口設備要把串口看作是一個(gè)設備文件，用戶(hù)可以使用文件操作函數實(shí)現對串口的基本操作：如用open()函數打開(kāi)串口，用 read()、write()來(lái)讀／寫(xiě)串口，操作完成后用close()關(guān)閉串口等。對串口的設置包括波特率設置、奇偶校驗位、停止位和模式設置。對串口的設置主要是設置struct termios()結構中各成員的值。在讀串口程序中使用select函數實(shí)現多路復用式串口讀寫(xiě)。串口0和串口1分別與GPRS模塊和氣象儀連接。
用html語(yǔ)言對靜態(tài)頁(yè)面的開(kāi)發(fā)，在主界面中采用ht-ml的框架技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：頁(yè)面結構清晰；功能列表放在左邊，系統功能一目了然；便于頁(yè)面跳轉；安全性高，不管提交的表單數的方式是GET方式還是POST方式，在IE地址欄都不會(huì )顯示出相關(guān)信息，保證了數據傳遞的安全性。
該遠程監控系統采用瀏覽器／服務(wù)器(B／S)通信模式，利用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)CGI，使得監控端能直觀(guān)地對現場(chǎng)進(jìn)行集中監控。一般來(lái)講，CGI程序可以分為3 個(gè)部分：解碼部分，即對從客戶(hù)端獲取的諸多環(huán)境變量進(jìn)行分析，得到支持CGI程序運行的必要信息，解碼屬于CGI編程范疇；功能部分，即利用得到的信息完成CGI程序所要實(shí)現的功能；輸出部分，即將運行的結果返回服務(wù)器，最終返回給客戶(hù)端。
無(wú)線(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò )監控收發(fā)短信息的開(kāi)發(fā)，對GSM模塊短信息格式的設定、傳送回報的打開(kāi)，以及短消息的讀取和刪除等是通過(guò)AT指令完成的。AT指令都是以 AT開(kāi)始，CR>結束，而AT指令回應的開(kāi)始與結束都是以CR>結束。這是串口編程接收數據與發(fā)送數據標志。如果AT命令的語(yǔ)法有錯誤，GSM就返回ER-ROR。用手機實(shí)現遠程監控的GSM程序流程如圖4所示。