基于嵌入式Linux的远程监控系统的设计

　　单片机和微控制器在工业现场控制领域已得到广泛的应用，但这些控制系统通常采用RS232或RS485组网，作用距离短。如今，Internet飞速发展，已成为信息交流的重要渠道。而且，基于Web的B／S远程监控模式技术也越来越成熟。如果将这种模式应用于工业现场控制领域，则用户只要在有Internet接入的地方，就可以对工业现场设备进行远程监控。将其应用于家庭，则可以朝家电信息化迈出关键的一步。

　　上述系统的实现离不开嵌入式操作系统。后PC时代，随着嵌入式系统的广泛应用，嵌入式操作系统也越来越受到重视。嵌入式操作系统具有结构小巧、实时性强、稳定性高等特点。目前，商用嵌入式操作系统比较多，如Vxworks，QNX，Nucleaus，WinCE等，但价格都很昂贵，并不适合广泛应用。

　　嵌入式Linux为这个问题提供了良好的解决方案，其开放的源代码、强大的技术支持、良好的可扩展性及对众多硬件的支持都是它嵌入化的优势。所以我们选择嵌入式linux为操作平台，结合成熟的Web技术来进行远程监控系统的设计。

　　2　系统结构

　　该远程控制系统利用Internet／Intranet网络资源，只需一台联网的PC客户机，就可实现对远程设备状态的监视和控制。这里，我们提出系统结构的两种设计方案，如图1、2所示。

　　两种方案都利用了Internet／Intranet网络资源。不同的是，在方案一中，使用了一台PC机作为代理服务器接入Internet网络，这样便可利用代理服务器提供强大的数据库功能。该方案适用于测量设备较多，相对集中的场合。嵌入式设备可通过以太网线直接与服务器相连，这样，嵌入式设备实际上只需要实现一个以太网到RS232的转换。但是，在某些嵌入式的应用环境中，并不适合单独使用一台PC机作服务器，因此，我们提出方案二，嵌入式设备作为Web Server直接接入Internet／Intranet。嵌入式设备运行一个操作系统并在此基础之上实现WebServer的功能，这对系统硬件要求比较高，再加上小型嵌入式数据库技术的不成熟，使得它在数据管理方面稍有欠缺。尽管如此，我们仍采用方案二，因为我们认为它代表着嵌入式系统的发展方向，其应用范围更为广泛，并且，随着软硬件水平的不断提高，上述的缺点都是可以克服的。

　　我们的方案中，硬件上采用32位Motorola微处理器，2M Flash，16M SDRAM，及必要的外围设备即可满足系统的要求。

　　3　系统软件设计

　　3．1　Linux的选择

　　由于Linux过于庞大，要将它应用于小巧的嵌入式系统，首先必须将其小型化。目前，出现了各种不同的嵌入式Linux版本，有一些还具有一定的实时性。我们首先依据自己所选择的CPU类型，以公开的嵌入式Linux源代码为基础，根据自己设计的主板情况编写相应的bootloader程序或BIOS，运行自己的系统。一旦加载上了嵌入式Linux，则对于上层应用软件的编程与在运行普通Linux的PC机上一样，所有的程序都可以先在Linux的PC机上调试通过，然后只需要修改MakeFile文件，就可以完全移植到嵌入式Linux设备上运行。如果编译嵌入式Linux时选择网络文件系统（NFS），则调试的时候可利用gdbserver，省去了无数次下载程序的麻烦。这种方法有很大的灵活性与自由度，但也要注意到，由于硬件的配置不同，或程序本身原因，网上下载的源代码未必都合适，这需要自己对照源码去调试与发现。