基于嵌入式Linux远程监控系统设计

摘要：该系统采用ARM内核的S3C2410芯片作为处理器，以嵌入式Linux平台作为服务端，通过ZC301摄像头采集图像，将嵌入式Linux操作系统与图像处理技术及网络传输相结合，设计出一种基于嵌入式web服务器的C/S模式的远程监控系统。

关键词：S3C2410；Linux；远程监控；Web服务器

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4515-03

基于嵌入式Linux远程监控系统，在一定程度上充分结合Internet网络的广泛性及其应用性，同时融合了嵌入式系统具有明显的容易移植的特性，且在实用性方面具有很广阔的应用开发前景，也是远程监控系统方面的发展方向。通过该系统，用户可以直接通过Internet浏览器对现场的设备进行远程监控，操作安全可靠。ARM 处理器具有更高的稳定性， 且资源占用少、系统集成度高、硬件干扰少， 能较好地应用于所需的控制，嵌入式Linux系统是使用源代码公开的、免费的操作系统，且为微控制系统的开发提供了良好的任务管理平台和底层驱动平台， 也为上层软件模块的管理提供了有力的保证。

1 远程监控系统总体设计

远程监控系统汇集了多项技术，在结构和功能上要设计合理，利用现有资源去实现各个功能和模块，根据整个系统的功能和要求，来选择一个合理的总体设计方案。远程监控系统的功能设计按照以下主要环节展开，对图像和温度数据的采集和相关处理，当客户端有申请响应时，根据响应，传送给客户相关的数据信息。本系统的总体功能方案如图1所示。

2 系统硬件组成

嵌入式设备在嵌入式系统硬件系统中也是不可或缺的一个部分，除了核心控制部件以外，还有其它不可或缺的部件用于完成数据测量、调试和对调试结果进行显示等，包括传感器、电子部件、机械部件等，都可以算作嵌入式设备。目前常用的嵌入式设备按照功能可分为存储设备、通信设备以及显示设备三类。本系统采用的三星公司的S3C2410，主频可达203MHz。它的硬件功能主要有：64M字节的SDRAM，是由两片K4S561632组成，主要工作在32位模式下；64M字节的NAND Flash，采用K9F1208，可以兼容16M，32M或者128M字节；10M以太网接口，采用CS8900Q3，带有传输和连接指示灯；2个USB HOST接口，符合USB1.1；还有SD卡接口等。其硬件框图如图2所示。

3 系统软件组成

3.1 交叉编译环境搭建

在一般的计算机系统之中，都有足够的系统资源，能够方便的对其进行编译和调试，但是在Linux系统之中，其内核资源相对来说并不完整，它并没有相关的交叉编译工具，由此，本系统的开发环境是Red Hat Linux版本操作系统，使用的内核版本是Linux2.6，交叉编译工具链3.3.2，其安装步骤如下：

1）在本系统使用的相关目录下建立名的arm的目录

[root@localhost zyx]#mkdir arm

2）使用复制命令，将cross-3.3.2.tar.bz2复制到arm目录下

[root@localhost zyx]#cp cross-3.3.2.tar.bz2 /arm

3）使用tar命令，对工具链进行解压

[root@localhost zyx]#tar zxvf arm/cross-3.3.2.tar.bz2

这样在arm目录下生成一个工具链文件夹

4）对环境变量进行编写和修改

在该路径下，使用编辑命令 vi /etc/profile ，在此文件中找到：pathmunge/usr/local/sbin一行，在它下面增加环境变量设置如下：pathmunge/usr/local/arm/3.3.2/bin，这样交叉编译工具链搭建成功。

3.2 配置移植嵌入式Linux内核

因为嵌入式系统的硬件环境各不相同，而嵌入式Linux操作系统并不为特定的处理器设计，所以需要针对不同的嵌入式系统硬件平台对Linux操作系统进行定制和裁剪，修改操作系统内核中与硬件相关的代码，使其在特定的CPU上运行起来。该文使用的内核源代码是三星公司为s3c2410微处理器的内核源码，版本是linux-2.6.8.1.tar.bz2。

1）解压linux-2.6.8.1.tar.bz2到目录/arm下

[root@localhost zyx]#tar zxvf linux-2.6.8.1.tar.bz2

将生成linux-2.6.8.1目录

2）修改交叉编译器

内核目录下Makefile文件记录着内核各个模块组织关系及变异关系。修改交叉编译器：

ARCH=arm

CROSS_COMPILE=arm-linux-

3）执行make menuconfig内核配置命令，进入Linux内核配置界面，即对内核进行选择配置剪裁。

3.3 Bootloader简介及移植

在嵌入式系统的操作系统中，内核在运行之前，也同样要运行一段启动程序，就是BootLoader，运行此程序可以对整个硬件设备进行初始化，为内核系统的调用提供一个最佳的系统工作环境，使系统工作在最佳状态。目标板上电之后或者复位之后，首先执行引导程序（Bootloader），来初始化内存等硬件，之后把压缩的映像加载到内存之中，最后在跳转到内存映像入口来执行。Bootloader的功能决定了在引导Linux系统时，必须要使用Bootloader，除非修改了linux内核。

常见的公开源代码的bootloade：有U-BOOT， GRUB， VIVI， LILO等，其中vivi是韩国mizi公司为ARMS处理器专门设计bootloader。因此，我们将vivi移植到S3C2410就相对比较简单。主要是根据具体的板级硬件通过修改vivi/arch/s3c2410/smdk.c文件设置NAND Flash分区。然后再运行make clean，make menuconfig， make命令，将会得到vivi的二进制文件。连接pc机的并口和目标板上的JTAG口，用SJF2410工具将vivi的二进制文件烧写到NAND FLASH中。

4 结论

基于嵌入式Linux远程监控系统，在一定程度上充分结合了Internet网络的广泛性及其应用性，同时融合了嵌入式系统具有明显的容易移植的特性，且在实用性方面具有很广阔的应用开发前景，也是远程监控系统方面的发展方向。本系统采用嵌入式Linux操作系统，结合相关的软硬件技术，实现远程系统监控，且监控系统在功能上基本完善，达到整个系统设计的基本要求。

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