ARM+uCLinux的網絡控制系統(tǒng)設計方案解析

隨著網絡和通信技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)已進入高速發(fā)展階段。并在社會各個領域得到了廣泛的應用。本文介紹了一種采用ARM+uCLinux作為開發(fā)平臺。實現(xiàn)基于TCP／IP的遠程系統(tǒng)監(jiān)控．從而取代傳統(tǒng)單片機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、預處理和通信功能；并依靠互聯(lián)網將數(shù)據(jù)向上位機傳送，同時支持遠端客戶對設備進行遠程控制，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能的具體方法。
　　1 系統(tǒng)平臺的構建
　　本系統(tǒng)由嵌入式平臺服務器、前端控制器、前端傳感器、客戶端和配置PC組成。開發(fā)時可通過配置PC來下載系統(tǒng)和應用軟件。嵌入式系統(tǒng)平臺能夠收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。并傳送到遠端客戶機，之后由遠端客戶機對數(shù)據(jù)進行處理，接著發(fā)送控制信號給系統(tǒng)服務器，以便通過前端控制器對設備進行遠程控制。其系統(tǒng)結構如圖1所示。
　　
　　1．1 硬件開發(fā)平臺
　　該系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺可選擇SmartARM2200。該嵌入式設備的核心是ARM7TDMI的LPC2210．開發(fā)板自身具有A／D轉換器和多個GPIO（通用I／O）口，可對工業(yè)現(xiàn)場的各種設備、儀表進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。使用時，只要將相應的傳感器信號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)是嵌入式設備軟件的核心部分。本系統(tǒng)采用uCLinux系統(tǒng)平臺來完成對硬件系統(tǒng)的管理和維護。uCLinux是廣泛應用于微控制領域的一種嵌入式Linux操作系統(tǒng)。它通過對標準Linux內核的裁減，可去除虛擬內存管理部分代碼，以對內存分配進行優(yōu)化。從而達到提高系統(tǒng)運行效率的目的。uCLinux則可經過各方面的小型化改造形成一個高度優(yōu)化、代碼緊湊的嵌入式Linux，它保留了Linux的大多數(shù)優(yōu)點，包括穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網絡功能、完備的文件系統(tǒng)支持、豐富的API等。
　　1．3 uCLinux在ARM平臺上的移植
　　若將uCLinux移植到SmartARM2200上，需要進行以下四個步驟：
　　（1）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。
　?。?）配置和編譯內核
　　進入到安裝好的uCLinux目錄，依次執(zhí)行下面的命令：
　　make menuconfig；進入配置菜單后，選擇Vendor／Product（廠商／產品）下的PHILIPS／lpc2200；用Kernel Version（內核版本）選擇Linux-2．4．x，Libc Version（函數(shù)庫版本）選擇uClibc：其余內核和應用程序選項可根據(jù)情況選擇。
　　make dep
　　make clean
　　make lib_only
　　make user_only
　　make romfs
　　make image
　　make
　　編譯結束后會在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內核文件，并以下列方式將其轉換成bin格式：
　　#arm-elf-objcopy-O binary linux linux．bin從而生成下載用的uCLinux內核鏡像文件linux．bin。
　　（3）制作Ram Disk掛栽根文件系統(tǒng)
　　首先創(chuàng)建一個512 kB的虛擬磁盤，并將虛擬磁盤文件格式轉化成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加載到主機文件系統(tǒng)上，并在RAM中建立需要的目錄：／bin，／dev，／etc，／var，進而拷貝ROM中的文件到ram目錄中。
　　下來在RAM盤dev目錄下創(chuàng)建設備節(jié)點：
　　#mknod ram／dev／ttyS0 c 4 64
　　#mknod ram／dev／console c 5 1
　　后卸載init．img和romfs．img，并應確保init．img修改已保存，至此，RAM DISK便創(chuàng)建完成。
　?。?）下載內核和文件系統(tǒng)
　　正確設置主板啟動選擇跳線。主板加電后，在超級終端上便可以看到BootLoader引導信息，可選擇默認的FTP連接，并使用BootLoader默認的IP進行下載，然后啟動gftp，輸入主板默認的IP和端口號。這樣，linux主機就可以和主機連接，最后選擇需要下載的Linux內核文件和RAM盤及相關的配置文件即可。