基于S3C2440与GPRS的嵌入式环境数据采集系统设计

发布时间：2017-05-17 08:14

  本文关键词：基于S3C2440与GPRS的嵌入式环境数据采集系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济的快速增长,工业化程度的提高,煤和石油等矿产资源的大量消耗,向空气中排放了大量的污染物;人民生活水平提高的同时,汽车工业得到了蓬勃的发展,车辆的尾气也成为重要的空气污染源之一。近几年我国大范围内持续爆发雾霾天气,雾霾中含有硫化物,氮化物及各种有毒颗粒,当这些被人体吸入后,可导致各种呼吸系统疾病,雾霾已经严重的影响了人类的健康。雾霾是在一定的温度,湿度及气压等气象条件下与空气中颗粒物相互作用的结果,因此掌握当前的气象数据与当前颗粒物的状况对治霾防霾、空气质量信息发布和预测具有重要的指导意义。由于气象环境的复杂性、多变性、局部性,就需要对相关的气象数据进行长时间的、动态的、区域化的多点检测。对于气象数据的检测,既可以现场直接测定,也可以远程测定;现场直接测定浪费人力物力,效率较低;远程检测省时省力,便捷高效。本文针对以上应用,将嵌入式技术与无线通信技术相结合,设计了客户机(client)/服务器(server)架构下的嵌入式环境数据采集系统。客户端以S3C2440处理器为核心,移植了Linux操作系统,外围配以SHT20温、湿度传感器,BMP180气压计,PMS3003粉尘传感器及GPS定位模块,终端将所采集的环境温湿度、气压、粉尘含量及GPS定位信息通过GPRS网络上传到服务器;同时为了直观的感受检测点的环境图像信息,使用USB Camera对环境图像进行采集并上传至服务器;服务器端是基于TCP协议的多线程并发服务器,它并发服务多个客户,在服务器端可以实现环境数据的远程观测。本文详细地讲述了系统的开发流程:首先对系统架构及各个传感模块进行介绍,然后讲述了Linux下GPRS模块PPP协议栈的配置及pppd守护进程的移植;其次针对传感器接口,阐述了Linux下I2C总线驱动的内核配置及I2C设备驱动的编写,讲解了Linux下字符型设备的驱动程序设计和将自行开发的驱动添加到系统内核的详细步骤,也阐述了Linux下串口的配置及基于V4L2的摄像头应用编程,同时说明了数据的TCP传输与接收实现,包括客户端/服务器的socket编程和多线程并发服务器的搭建;最后对系统进行功能测试和总结。
【关键词】：Linux GPRS 数据采集 TCP协议 并发服务器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 题目的研究背景及意义11-12
• 1.2 无线通信技术概述12-13
• 1.3 方案的总体设计13-14
• 1.3.1 ARM处理器与Linux操作系统13
• 1.3.2 系统的总体功能13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 论文的整体安排15-16
• 第2章 系统的软硬件平台及开发环境搭建16-25
• 2.1 系统的硬件组成及框架结构16-20
• 2.1.1 S3C2440处理器16-17
• 2.1.2 SHT20温湿度传感器与BMP180气压计17-18
• 2.1.3 PMS3003激光粉尘传感器18-19
• 2.1.4 GPS定位模块19-20
• 2.1.5 GPRS无线传输模块20
• 2.1.6 图像传感模块20
• 2.2 系统的软件结构20-21
• 2.3 开发环境的搭建21-25
• 2.3.1 虚拟机与Fedora 10的安装22
• 2.3.2 安装交叉编译器22-24
• 2.3.3 SecureCRT与DNW24-25
• 第3章 GPRS无线传输模块的网络功能驱动实现25-29
• 3.1 GPRS模块的通信链路及链路单元层次结构25
• 3.2 嵌入式Linux下PPP协议栈的配置及移植25-29
• 3.2.1 Linux内核的PPP协议栈配置26
• 3.2.2 守护进程pppd的移植26-29
• 第4章 外围模块数据采集的具体实现29-56
• 4.1 Linux的I2C体系结构29-31
• 4.1.1 I2C总线概述29-30
• 4.1.2 Linux对I2C驱动的支持30-31
• 4.2 温湿度及气压信息的采集31-39
• 4.2.1 SHT20的驱动及应用编程31-36
• 4.2.2 BMP180的驱动及应用编程36-39
• 4.3 Linux的串口驱动配置及应用编程39-40
• 4.4 嵌入式Linux中GPS定位信息的提取40-43
• 4.5 粉尘含量的检测43-48
• 4.5.1 Linux下字符型设备的驱动架构43-44
• 4.5.2 GPIO驱动实现44-45
• 4.5.3 添加GPIO驱动到系统内核45-46
• 4.5.4 PMS3003应用编程46-48
• 4.6 基于V4L2的摄像头应用编程48-53
• 4.6.1 V4L2与UVC简介48
• 4.6.2 添加系统内核对UVC驱动支持48-49
• 4.6.3 USB摄像头应用编程49-53
• 4.7 终端采集数据的LCD显示实现53-56
• 第5章 数据网络传输及TCP并发服务器的搭建56-64
• 5.1 TCP/IP协议与客户/服务器模型56-57
• 5.2 客户端数据的网络传输实现57-60
• 5.2.1 路径MTU和IP分片57-58
• 5.2.2 socket套接字对58
• 5.2.3 客户端socket编程58-60
• 5.3 TCP并发服务器的搭建60-64
• 5.3.1 进程与线程60-61
• 5.3.2 TCP并发服务器搭建61-64
• 第6章 测试与总结64-69
• 6.1 客户端功能测试64-66
• 6.1.1 Linux系统启动信息64
• 6.1.2 节点驱动测试64-65
• 6.1.3 GPRS网络功能测试65-66
• 6.1.4 终端数据采集测试66
• 6.2 服务器启动测试66-67
• 6.3 数据传输测试67-68
• 6.4 总结68-69
• 参考文献69-71
• 作者简介与科研成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 贾艳红;陆赛娣;冯小莉;冒峗;申玲丽;;中国雾霾分布及其组成相关性分析[J];测绘与空间地理信息;2015年12期

2 吴萍;余文周;;雾霾成因、危害、公众反应及治理对策的探讨[J];中国公共卫生管理;2014年03期

3 朱华生;;基于ARMLinux下IIC设备驱动程序设计与实现[J];计算机应用与软件;2008年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 沈龙梅;基于WiFi的局域无线数字图像广播交互终端的研发[D];吉林大学;2014年

2 石利芬;基于ARM系统的网络摄像机的设计和实现[D];北京交通大学;2014年

3 戴宁;基于TCP/IP协议的网络通信服务器设计[D];西安电子科技大学;2014年

4 杨懿;基于GPRS的无线数据传输系统性能分析和工程应用[D];西安电子科技大学;2013年

5 郑莎莎;基于TCP/IP的动力与环境监控系统数据传输研究[D];山东大学;2012年

6 花金磊;基于WiFi的数据采集终端的实现[D];吉林大学;2012年

7 夏凡;嵌入式Linux下基于帧缓冲技术的图形库研究与系统实现[D];重庆大学;2011年

8 马朝兴;基于WLAN的无线会议信息系统的设计与实现[D];西南交通大学;2010年

9 张石锐;基于ARM与GPRS的无线手持灌溉采集控制系统研究[D];上海交通大学;2010年

10 王真真;基于GPRS嵌入式数据传输系统的研究与开发[D];浙江大学;2008年

  本文关键词：基于S3C2440与GPRS的嵌入式环境数据采集系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：372871