基于uClinux的远程水情信息采集系统的设计与实现

摘要

远程水情信息采集系统是利用嵌入式微处理技术、通信技术和计算机技术实现水情数据的采集,传输和监控。水情信息是水利管理最重要的基础信息,本系统的开发就是为了提高水情测报质量和水文预报预测精度,使水情信息能够作为防汛抗旱决策的主要依据,为水资源开发、利用、管理和保护乃至国民经济和社会发展提供全方位的优质服务,全面实现水情工作的现代化。许多水位数据采集系统都要求能长期工作于荒野河道、偏远水库等供电困难的场合,所以设计具有强大处理能力,高可靠性,低功耗的远程数据采集系统具有十分重要的现实意义。本文所提出的是基于ARM的采用uClinux操作系统的嵌入式数据采集系统设计方案。在本系统中采用基于ARM的嵌入式系统保证了系统的稳定、可靠。
　　 本文首先介绍了项目开发的背景和意义,并在此基础上分析现有水情信息采集的状况和存在的问题,对远程数据采集系统所涉及的原理和关键技术及水位测量技术和水位采集的原理进行了研究。
　　 其次,介绍了嵌入式操作系统的特点和设备驱动的相关知识,对于相关硬件技术的工作原理、驱动开发过程进行了研究,分析了uClinux源代码特别是设备驱动部分以及uClinux下设备驱动的管理方式。
　　 然后,介绍了ARM7TDMI为核心的S3C44BOX开发板的硬件资源,实现了uClinux系统在S3C44B0x开发板上的移植。设计了数据采集器模块、Flash存储设备和键盘模块的设备驱动,并在水位采集系统中进行了实际的应用,完成了水位数据的采集和传送。
　　 最后,搭建了一个系统测试环境,测试了水位数据采集功能,并对这种驱动程序的性能进行了测试,测试结果表明使用优化的设备驱动模型所开发的程序与传统的uClinux设备驱动开发方法相比较,从驱动程序重用性以及后期可维护性等方面上都体现出了明显的优势。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 论文工作

1.3 论文结构

第二章 相关技术研究

2.1 嵌入式操作系统概述

2.2 uClinux设备驱动

2.2.1 设备驱动类型

2.2.2 设备驱动管理

2.2.3 设备文件节点

2.2.4 设备驱动与硬件的交互方式

2.3 硬件抽象层

2.3.1 硬件抽象层基本原理

2.3.2 硬件抽象层模型

2.3.3 优化的设备驱动模型

2.4 本章小结

第三章 uClinux系统在S3C44B0x开发板上的移植

3.1 uClinux的可移植性

3.2 系统硬件构成

3.2.1 ARM系列芯片简介

3.2.2 S3C44B0X特性简介

3.3 uClinux的移植步骤

3.3.1 基于JTAG的调试系统

3.3.2 基于S3C44B0X处理器的移植

3.3.3 基于体系结构的移植

3.4 本章小结

第四章 远程水情信息采集系统的设计与实现

4.1 数据采集器的设计与实现

4.1.1 数据采集器驱动模块概述

4.1.2 设备驱动模块的设计与实现

4.1.3 设备管理模块的设计与实现

4.1.4 数据采集应用程序的设计与实现

4.2 Flash存储设备的设计与实现

4.2.1 方案选择

4.2.2 Flash存储设备的扩展

4.2.3 Flash设备驱动的设计与实现

4.3 键盘设备驱动的设计与实现

4.3.1 键盘设备驱动的设计与实现

4.3.2 键盘设备应用程序的设计与实现

4.4 本章小节

第五章 远程水情信息采集系统的应用

5.1 水情信息采集系统项目介绍

5.1.1 水情信息采集现状及存在的问题

5.1.2 水情信息采集系统的原理和系统结构

5.2 水位采集系统设备驱动的实际应用

5.3 系统具体实施及功能测试

5.3.1 实施环境

5.3.2 实施效果

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢