基于S3C2410的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：針對工業(yè)控制中數(shù)據(jù)采集的需求，設(shè)計開發(fā)了基于S3C2410的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的整體設(shè)計方案、蛄構(gòu)框圖。整個系統(tǒng)硬件體積小、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)和升級方便。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、量示及控制功能。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；嵌入式系統(tǒng)；ARM

O 引言
    隨著嵌入式系統(tǒng)與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各種嵌入式設(shè)備正在以不同形式改變著人們的日常生活，ARM技術(shù)作為嵌入式系統(tǒng)的主流技術(shù)，它己逐漸取代了單片機(jī)控制技術(shù)，使用ARM處理器對工業(yè)現(xiàn)場傳感器傳出的電流電壓信號以及一些熱工參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集已經(jīng)成為主流。
    本設(shè)計在基于嵌入式Linux系統(tǒng)平臺上。實現(xiàn)一個基于ARM、Linux平臺的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、處理、通訊、存儲、查詢和圖形顯示功能。

1 系統(tǒng)總體組成
    本設(shè)計采用將數(shù)據(jù)采集節(jié)點作為客戶端，將采集得來數(shù)據(jù)通過TCP／IP協(xié)議傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點，由網(wǎng)關(guān)服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)。主控機(jī)可以通過CGI查詢?nèi)?mdash;個客戶端傳感器數(shù)據(jù)，并對傳感器進(jìn)行控制。如圖l所示。

1．1 節(jié)點的硬件組成
    考慮到各采集節(jié)點的完全獨立性，前端設(shè)備采用嵌入式設(shè)計方法，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    傳感器節(jié)點作為客戶端負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)采集，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)化將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點。網(wǎng)關(guān)節(jié)點接受到數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫。通過CGI響應(yīng)PC機(jī)上的查詢、控制。
1．2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理
    節(jié)點數(shù)據(jù)的預(yù)處理，主要是檢測采集的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行合法過濾。按照既定協(xié)議，為數(shù)據(jù)分配數(shù)據(jù)頭、間隔符、校驗碼，重新封裝成數(shù)據(jù)流，采用TCP／IP協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主機(jī)。
1．3 數(shù)據(jù)的存儲及傳輸
    存儲器系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的靜態(tài)存儲與動態(tài)存儲。其中flash用于靜態(tài)存儲，SDRAM用于動態(tài)存儲。flash又分為norflash和nandflash。no-rflash支持直接啟動用于存儲程序代碼，nandflash用于存儲數(shù)據(jù)信息。SDRAM存儲器速度快，主要作為程序的運(yùn)行空間。
     采集節(jié)點作為客戶端，將數(shù)據(jù)打包傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點作為服務(wù)器，校驗數(shù)據(jù)有效后，存入flash數(shù)據(jù)庫中。通過CGI程序響應(yīng)PC查詢。[!--empirenews.page--]

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    系統(tǒng)的軟件構(gòu)成分為引導(dǎo)驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序4部分，如圖3所示，引導(dǎo)驅(qū)動程序在系統(tǒng)啟動時進(jìn)行內(nèi)存重映射，將保存在Flash中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序重新映射到SDRAM中，為方便起見也可以配置好啟動腳本。Linux內(nèi)核版本為LinuX2．6。文件系統(tǒng)為Yaffs。包括模塊、配置文件和庫等。系統(tǒng)的應(yīng)用程序建立在Linux內(nèi)核、ADC字符驅(qū)動和文件系統(tǒng)之上，可動態(tài)加載。

3 節(jié)點配置
3．1 采集節(jié)點配置
    (1)配置S3C2410開發(fā)板的NFS Root啟動方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的srv與node兩個目錄都拷貝到rootfs目錄下。
    (2)以NFS方式啟動S3C2410開發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。
    (3)在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過程中，在mount-t yaffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：
    cd／mnt
    rm-r srv
    cp-r／srv／node／mnt
    然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，最后注意一定要
    mount／mnt
    (4)配置采集端啟動腳本
    vi／etc／init．d／rcS
    在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內(nèi)容：
    Ifconfig eth0 up
    Ifconfig eth0 192．168．0．25(注意：這里192．168．0．25是采集端開發(fā)板IP，各采集端IP不同，而且需要都在同一個網(wǎng)段上，我們統(tǒng)一選擇網(wǎng)段192．168．0．*)。
    Ifconfig lo up
    mknod／dev／adc_char c 240 0
    cd／node
    Insmod ado．ko
    (5)重啟S3C2410采集端開發(fā)板，進(jìn)入vivi，配置paraset linux_cmd_line啟動參數(shù)為從YAFFS啟動。para save之后鍵入boot，啟動開發(fā)板，把開發(fā)板接入網(wǎng)絡(luò)中，從PC機(jī)上運(yùn)行瀏覽器，在地址欄上輸入http：／／192．168．0．25／，(注意，這里192．168．0．25是采集端IP地址，應(yīng)根據(jù)實際IP地址輸入)，打開設(shè)置網(wǎng)關(guān)IP地址的網(wǎng)頁，設(shè)置網(wǎng)關(guān)IP地址為192．168．0．100。
    在采集端串口終端下執(zhí)行如下內(nèi)容：
    #cd／node
    #.／app
3．2 網(wǎng)關(guān)節(jié)點配置
    (1)配置S3C2A10開發(fā)板的NFS Root啟動方式。先把rootfs／目錄下的srv目錄刪除，再把采集端發(fā)布包中的www文件夾與app可執(zhí)行文件拷貝到rootfs／srv／目錄下和rootfs／srv／www 下。
    (2)以NFS方式啟動S3C2410開發(fā)板，配置YAFFS文件系統(tǒng)。
    (3)在配置YAFFS文件系統(tǒng)的過程中，在mount-t ysffs／dev／mtdblock3／mnt這一步之后，增加以下步驟：
    cd／mnt
    rm-r srv
    cp-r／srv／mnt
    然后繼續(xù)繼續(xù)完成剩下的yaffs文件系統(tǒng)的配置步驟，最后注意一定要
    umount／mnt
    (4)配置采集端啟動腳本
    vi／etc／init．d／rcS
    在里面httpd-h／srv／www一句之前增加以下內(nèi)容：
    Ifconfig eth0 up
    Ifconfig eth0 192．168．0．100
    Ifconfig lo up
    (5)重啟S3C2410采集端開發(fā)板，進(jìn)入vivi，配置paraset linux_cmd_line啟動參數(shù)為從YAFFS啟動。para save之后鍵入boot，啟動開發(fā)板，到／srv／www下執(zhí)行app，把開發(fā)板接入網(wǎng)絡(luò)中，從PC機(jī)上運(yùn)行瀏覽器，在地址欄上輸入http：／／192．168．0．100／，輸入IP地址就可以找剄相應(yīng)節(jié)點所采集到的數(shù)值。

4 總結(jié)
    嵌入式Linux因其源碼開放、內(nèi)核穩(wěn)定高效及支持多種體系結(jié)構(gòu)等優(yōu)點在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，本文在陸眥操作系統(tǒng)上，通過交叉編譯環(huán)境編譯后生成可執(zhí)行代碼，可以成功移植到目標(biāo)平臺上，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)穩(wěn)定，易維護(hù)?？蓪崿F(xiàn)包括數(shù)據(jù)采集、處理、通訊、存儲、查詢等功能。