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【6h】

一种基于ARM的嵌入式远程设备监控系统的研究

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摘要

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.1.1 课题研究的背景

1.1.2 课题的提出和研究意义

1.2 课题的研究现状

1.3 研究内容

1.4 章节安排

1.5 本章小结

2 设备监控平台关键技术

2.1 设备监控系统的总体方案

2.2 系统的关键技术

2.2.1 嵌入式控制器的选型

2.2.2 嵌入式操作系统

2.2.3 FAT文件技术

2.2.3 LwIP协议栈

2.3 本章小结

3 设备监控终端系统平台搭建

3.1 系统硬件平台

3.2 系统软件平台

3.3 μC/OS-Ⅱ的移植

3.4 设备驱动程序设计

3.5 文件系统设计

3.6 μC/OS-Ⅱ堆栈设计的改进

3.7 LwIP协议栈的移植与优化

3.7.1 LwIP协议栈移植

3.7.2 LwIP协议栈扩展设计

3.3 本章小结

4 设备监控数据的预处理

4.1 过滤模型系统架构

4.2 数据过滤模块分析

4.3 过滤器规则设计

4.4 数据过滤模块实现流程

4.5 实验数据分析

4.6 本章小结

5 系统调试和测试

5.1 系统调试

5.1.1 系统内核功能调试

5.1.2 网络协议栈功能调试

5.2 系统测试

5.2.1 软件平台整体测试

5.2.2 监控中心运行界面与数据分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

参考文献

致谢

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摘要

传统的远程监控系统存在着适用性差,建设及升级成本高,通信方式单一等缺点,本文采用低成本,易于扩展等优点的嵌入式技术,针对设备监控系统底层终端系统进行了详细的设计,结合有线和无线网络,构建远程设备监控系统,并着重研究了系统底层终端设计过程中μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和LwlP嵌入式网络协议栈改进和移植和以及在汇聚节点中监控数据的预处理三个关键技术。
  首先,在综合考虑系统功能、实时性以及扩展性等需求牵引下,提出了系统总体设计方案,并设计开发了以STM32F207为核心的嵌入式硬件平台,以及在此平台上移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ。依据系统功能需求,设计相应的驱动程序和接口函数,如RS485总线通信驱动等,同时,设计了μC/OS-Ⅱ下的FAT文件系统以实现用户数据存储和访问接口的统一,和μC/OS-Ⅱ堆栈进行改进以提高其利用率。
  其次,分析LwlP协议工作原理及其LwlP框架模型、进程模型、内存管理机制等,结合局域网内设备网络状态监控功能需求,改进了LwlP中ICMP模块以扩展了LwlP的应用范围。
  最后,考虑到底层监控终端数据上传过程中,数据量大,出现网络拥塞现象,导致设备状态数据不能及时上传到监控中心,降低了设备监控系统运行效率。本文在底层终端系统中设计一种嵌入式数据预处理节点的数据过滤模型以实现对设备状态参数进行有效的筛选和过滤,减少系统负荷。
  测试结果表明,所设计的系统能满足远程设备监控领域低成本、易扩展、维护方便、使用灵活的应用需求。

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