Intemet與GSM的雙網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)的嵌入式軟件結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)從下到上大體可分為3個層次，如圖3所示：底層的Bootloder、嵌入式Linux內(nèi)核以及系統(tǒng)應(yīng)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(tǒng)的內(nèi)核源代碼開放且精簡、速度快、可靠性高、功能強(qiáng)大，可以根據(jù)需要對內(nèi)核進(jìn)行定制。嵌入式Linux內(nèi)核是整個軟件系統(tǒng)的主體，它不僅為應(yīng)用程序提供真正的多任務(wù)運(yùn)行環(huán)境，還提供強(qiáng)大的硬件驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)支持。本系統(tǒng)采用2．6．22版本的嵌入式Linux內(nèi)核和 Yaffs根文件系統(tǒng)。Web服務(wù)器選用的是適合嵌入式系統(tǒng)的Boa，為了功能的擴(kuò)展和大數(shù)據(jù)量的傳輸?shù)拇鎯Γ浦擦诉m合嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫 sqlite。
另外，嵌入式Linux具有一套完整的免費(fèi)交叉編譯環(huán)境，利用S3C2410能實現(xiàn)低成本的設(shè)計并開發(fā)出滿足自己需要的嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)主要是采用NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的交叉開發(fā)模式。用NFS方式建立宿主機(jī)和開發(fā)板的通信，在開發(fā)調(diào)試階段利用NFS服務(wù)，在內(nèi)核啟動過程掛接NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，這樣不用頻繁地寫入Flash，縮短開發(fā)周期。通過Minicom設(shè)置，監(jiān)視串口工作狀態(tài)，接收顯示串口收到的信息。
2．2 軟件的開發(fā)
軟件開發(fā)包括以下5個方面：相關(guān)驅(qū)動的開發(fā)，串口數(shù)據(jù)通信程序的開發(fā)，靜態(tài)頁面的開發(fā)，CGI程序的開發(fā)，無線GSM網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控收發(fā)短信息程序的開發(fā)。
嵌入式Linux設(shè)備文件主要分為字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3種類型。根據(jù)課題需要主要針對DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動和Nand Flash的驅(qū)動進(jìn)行改寫，以及對LED字符設(shè)備的驅(qū)動開發(fā)。然后將其編譯進(jìn)內(nèi)核，實現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動。
在嵌入式Linux系統(tǒng)中訪問串口設(shè)備要把串口看作是一個設(shè)備文件，用戶可以使用文件操作函數(shù)實現(xiàn)對串口的基本操作：如用open()函數(shù)打開串口，用 read()、write()來讀／寫串口，操作完成后用close()關(guān)閉串口等。對串口的設(shè)置包括波特率設(shè)置、奇偶校驗位、停止位和模式設(shè)置。對串口的設(shè)置主要是設(shè)置struct termios()結(jié)構(gòu)中各成員的值。在讀串口程序中使用select函數(shù)實現(xiàn)多路復(fù)用式串口讀寫。串口0和串口1分別與GPRS模塊和氣象儀連接。
用html語言對靜態(tài)頁面的開發(fā)，在主界面中采用ht-ml的框架技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：頁面結(jié)構(gòu)清晰；功能列表放在左邊，系統(tǒng)功能一目了然；便于頁面跳轉(zhuǎn)；安全性高，不管提交的表單數(shù)的方式是GET方式還是POST方式，在IE地址欄都不會顯示出相關(guān)信息，保證了數(shù)據(jù)傳遞的安全性。
該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用瀏覽器／服務(wù)器(B／S)通信模式，利用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)CGI，使得監(jiān)控端能直觀地對現(xiàn)場進(jìn)行集中監(jiān)控。一般來講，CGI程序可以分為3 個部分：解碼部分，即對從客戶端獲取的諸多環(huán)境變量進(jìn)行分析，得到支持CGI程序運(yùn)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程序所要實現(xiàn)的功能；輸出部分，即將運(yùn)行的結(jié)果返回服務(wù)器，最終返回給客戶端。
無線GSM網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控收發(fā)短信息的開發(fā)，對GSM模塊短信息格式的設(shè)定、傳送回報的打開，以及短消息的讀取和刪除等是通過AT指令完成的。AT指令都是以 AT開始，CR>結(jié)束，而AT指令回應(yīng)的開始與結(jié)束都是以CR>結(jié)束。這是串口編程接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志。如果AT命令的語法有錯誤，GSM就返回ER-ROR。用手機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的GSM程序流程如圖4所示。