基于嵌入式Linux的遠程監控系統的設計

　　單片機和微控制器在工業(yè)現場(chǎng)控制領(lǐng)域已得到廣泛的應用，但這些控制系統通常采用RS232或RS485組網(wǎng)，作用距離短。如今，Internet飛速發(fā)展，已成為信息交流的重要渠道。而且，基于Web的B／S遠程監控模式技術(shù)也越來(lái)越成熟。如果將這種模式應用于工業(yè)現場(chǎng)控制領(lǐng)域，則用戶(hù)只要在有Internet接入的地方，就可以對工業(yè)現場(chǎng)設備進(jìn)行遠程監控。將其應用于家庭，則可以朝家電信息化邁出關(guān)鍵的一步。

　　上述系統的實(shí)現離不開(kāi)嵌入式操作系統。后PC時(shí)代，隨著(zhù)嵌入式系統的廣泛應用，嵌入式操作系統也越來(lái)越受到重視。嵌入式操作系統具有結構小巧、實(shí)時(shí)性強、穩定性高等特點(diǎn)。目前，商用嵌入式操作系統比較多，如Vxworks，QNX，Nucleaus，WinCE等，但價(jià)格都很昂貴，并不適合廣泛應用。

　　嵌入式Linux為這個(gè)問(wèn)題提供了良好的解決方案，其開(kāi)放的源代碼、強大的技術(shù)支持、良好的可擴展性及對眾多硬件的支持都是它嵌入化的優(yōu)勢。所以我們選擇嵌入式linux為操作平臺，結合成熟的Web技術(shù)來(lái)進(jìn)行遠程監控系統的設計。

　　2　系統結構

　　該遠程控制系統利用Internet／Intranet網(wǎng)絡(luò )資源，只需一臺聯(lián)網(wǎng)的PC客戶(hù)機，就可實(shí)現對遠程設備狀態(tài)的監視和控制。這里，我們提出系統結構的兩種設計方案，如圖1、2所示。

　　兩種方案都利用了Internet／Intranet網(wǎng)絡(luò )資源。不同的是，在方案一中，使用了一臺PC機作為代理服務(wù)器接入Internet網(wǎng)絡(luò )，這樣便可利用代理服務(wù)器提供強大的數據庫功能。該方案適用于測量設備較多，相對集中的場(chǎng)合。嵌入式設備可通過(guò)以太網(wǎng)線(xiàn)直接與服務(wù)器相連，這樣，嵌入式設備實(shí)際上只需要實(shí)現一個(gè)以太網(wǎng)到RS232的轉換。但是，在某些嵌入式的應用環(huán)境中，并不適合單獨使用一臺PC機作服務(wù)器，因此，我們提出方案二，嵌入式設備作為Web Server直接接入Internet／Intranet。嵌入式設備運行一個(gè)操作系統并在此基礎之上實(shí)現WebServer的功能，這對系統硬件要求比較高，再加上小型嵌入式數據庫技術(shù)的不成熟，使得它在數據管理方面稍有欠缺。盡管如此，我們仍采用方案二，因為我們認為它代表著(zhù)嵌入式系統的發(fā)展方向，其應用范圍更為廣泛，并且，隨著(zhù)軟硬件水平的不斷提高，上述的缺點(diǎn)都是可以克服的。

　　我們的方案中，硬件上采用32位Motorola微處理器，2M Flash，16M SDRAM，及必要的外圍設備即可滿(mǎn)足系統的要求。

　　3　系統軟件設計

　　3．1　Linux的選擇

　　由于Linux過(guò)于龐大，要將它應用于小巧的嵌入式系統，首先必須將其小型化。目前，出現了各種不同的嵌入式Linux版本，有一些還具有一定的實(shí)時(shí)性。我們首先依據自己所選擇的CPU類(lèi)型，以公開(kāi)的嵌入式Linux源代碼為基礎，根據自己設計的主板情況編寫(xiě)相應的bootloader程序或BIOS，運行自己的系統。一旦加載上了嵌入式Linux，則對于上層應用軟件的編程與在運行普通Linux的PC機上一樣，所有的程序都可以先在Linux的PC機上調試通過(guò)，然后只需要修改MakeFile文件，就可以完全移植到嵌入式Linux設備上運行。如果編譯嵌入式Linux時(shí)選擇網(wǎng)絡(luò )文件系統（NFS），則調試的時(shí)候可利用gdbserver，省去了無(wú)數次下載程序的麻煩。這種方法有很大的靈活性與自由度，但也要注意到，由于硬件的配置不同，或程序本身原因，網(wǎng)上下載的源代碼未必都合適，這需要自己對照源碼去調試與發(fā)現。