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基于ARM+uCLinux的网络控制系统设计与实现

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:518

        

    

     哈尔滨工程大学 任海刚,孟克

     引言

     随着网络和通信技术的发展,嵌入式系统现已进入高速发展阶段。并在社会各个领域得到了广泛的应用。本文介绍了一种采用arm+uclinux作为开发平台。实现基于tcp/ip的远程系统监控.从而取代传统单片机来实现数据采集、预处理和通信功能;并依靠互联网将数据向上位机传送,同时支持远端客户对设备进行远程控制,从而实现远程监控功能的具体方法。

     1 系统平台的构建

     本系统由嵌入式平台服务器、前端控制器、前端传感器、客户端和配置pc组成。开发时可通过配置pc来下载系统和应用软件。嵌入式系统平台能够收集现场数据。并传送到远端客户机,之后由远端客户机对数据进行处理,接着发送控制信号给系统服务器,以便通过前端控制器对设备进行远程控制。其系统结构如图1所示。

    

     1.1 硬件开发平台

     该系统的硬件开发平台可选择smartarm2200。该嵌入式设备的核心是arm7tdmi的lpc2210.开发板自身具有a/d转换器和多个gpio(通用i/o)口,可对工业现场的各种设备、仪表进行数据采集和监控。使用时,只要将相应的传感器信号接入控制器的端口即可。其开发板系统的硬件配置如图2所示。

    

     1.2 uclinux操作系统

     操作系统是嵌入式设备软件的核心部分。本系统采用uclinux系统平台来完成对硬件系统的管理和维护。uclinux是广泛应用于微控制领域的一种嵌入式linux操作系统。它通过对标准linux内核的裁减,可去除虚拟内存管理部分代码,以对内存分配进行优化。从而达到提高系统运行效率的目的。uclinux则可经过各方面的小型化改造形成一个高度优化、代码紧凑的嵌入式linux,它保留了linux的大多数优点,包括稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的文件系统支持、丰富的api等。

     1.3 uclinux在arm平台上的移植

     若将uclinux移植到smartarm2200上,需要进行以下四个步骤:

     (1)下载源码,建立交叉编译环境

     uclinux是自由软件(完全开放代码)。用户可以直接从http://www.uclinux.org/pub/uclinux处下载源代码并安装到red hat9.0系统下,以便正常在red hat9.0建立起交叉编译环境。

     (2)配置和编译内核

     进入到安装好的uclinux目录,依次执行下面的命令:

     make menuconfig;进入配置菜单后,选择vendor/product(厂商/产品)下的philips/lpc2200;用kernel version(内核版本)选择linux-2.4.x,libc version(函数库版本)选择uclibc:其余内核和应用程序选项可根据情况选择。

     make dep

     make clean

     make lib_only

     make user_only

     make romfs

     make image

     make

     编译结束后会在uclinux安装目录下生成romfs.img文件,利用它可以制作ram disk,然后在linux-2.4.x目录下生成elf格式的linux内核文件,并以下列方式将其转换成bin格式:

     #arm-elf-objcopy-o binary linux linux.bin

     从而生成下载用的uclinux内核镜像文件linux.bin。

     (3)制作ram disk挂栽根文件系统

     首先创建一个512 kb的虚拟磁盘,并将虚拟磁盘文件格式转化成ext2格式:

     dd if/dev/zero of=initrd.img bs=1024 count=512

     mkfs.ext2-c init.img

     然后将init.img和romfs.img加载到主机文件系统上,并在ram中建立需要的目录:/bin,/dev,/etc,/var,进而拷贝rom中的文件到ram目录中。

     下来在ram盘dev目录下创建设备节点:

     #mknod ram/dev/ttys0 c 4 64

     #mknod ram/dev/console c 5 1

     最后卸载init.img和romfs.img,并应确保init.img修改已保存,至此,ram disk便创建完成。

     (4)下载内核和文件系统

     正确

        

    

     哈尔滨工程大学 任海刚,孟克

     引言

     随着网络和通信技术的发展,嵌入式系统现已进入高速发展阶段。并在社会各个领域得到了广泛的应用。本文介绍了一种采用arm+uclinux作为开发平台。实现基于tcp/ip的远程系统监控.从而取代传统单片机来实现数据采集、预处理和通信功能;并依靠互联网将数据向上位机传送,同时支持远端客户对设备进行远程控制,从而实现远程监控功能的具体方法。

     1 系统平台的构建

     本系统由嵌入式平台服务器、前端控制器、前端传感器、客户端和配置pc组成。开发时可通过配置pc来下载系统和应用软件。嵌入式系统平台能够收集现场数据。并传送到远端客户机,之后由远端客户机对数据进行处理,接着发送控制信号给系统服务器,以便通过前端控制器对设备进行远程控制。其系统结构如图1所示。

    

     1.1 硬件开发平台

     该系统的硬件开发平台可选择smartarm2200。该嵌入式设备的核心是arm7tdmi的lpc2210.开发板自身具有a/d转换器和多个gpio(通用i/o)口,可对工业现场的各种设备、仪表进行数据采集和监控。使用时,只要将相应的传感器信号接入控制器的端口即可。其开发板系统的硬件配置如图2所示。

    

     1.2 uclinux操作系统

     操作系统是嵌入式设备软件的核心部分。本系统采用uclinux系统平台来完成对硬件系统的管理和维护。uclinux是广泛应用于微控制领域的一种嵌入式linux操作系统。它通过对标准linux内核的裁减,可去除虚拟内存管理部分代码,以对内存分配进行优化。从而达到提高系统运行效率的目的。uclinux则可经过各方面的小型化改造形成一个高度优化、代码紧凑的嵌入式linux,它保留了linux的大多数优点,包括稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的文件系统支持、丰富的api等。

     1.3 uclinux在arm平台上的移植

     若将uclinux移植到smartarm2200上,需要进行以下四个步骤:

     (1)下载源码,建立交叉编译环境

     uclinux是自由软件(完全开放代码)。用户可以直接从http://www.uclinux.org/pub/uclinux处下载源代码并安装到red hat9.0系统下,以便正常在red hat9.0建立起交叉编译环境。

     (2)配置和编译内核

     进入到安装好的uclinux目录,依次执行下面的命令:

     make menuconfig;进入配置菜单后,选择vendor/product(厂商/产品)下的philips/lpc2200;用kernel version(内核版本)选择linux-2.4.x,libc version(函数库版本)选择uclibc:其余内核和应用程序选项可根据情况选择。

     make dep

     make clean

     make lib_only

     make user_only

     make romfs

     make image

     make

     编译结束后会在uclinux安装目录下生成romfs.img文件,利用它可以制作ram disk,然后在linux-2.4.x目录下生成elf格式的linux内核文件,并以下列方式将其转换成bin格式:

     #arm-elf-objcopy-o binary linux linux.bin

     从而生成下载用的uclinux内核镜像文件linux.bin。

     (3)制作ram disk挂栽根文件系统

     首先创建一个512 kb的虚拟磁盘,并将虚拟磁盘文件格式转化成ext2格式:

     dd if/dev/zero of=initrd.img bs=1024 count=512

     mkfs.ext2-c init.img

     然后将init.img和romfs.img加载到主机文件系统上,并在ram中建立需要的目录:/bin,/dev,/etc,/var,进而拷贝rom中的文件到ram目录中。

     下来在ram盘dev目录下创建设备节点:

     #mknod ram/dev/ttys0 c 4 64

     #mknod ram/dev/console c 5 1

     最后卸载init.img和romfs.img,并应确保init.img修改已保存,至此,ram disk便创建完成。

     (4)下载内核和文件系统

     正确

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