基于嵌入式系统的农业数据采集传输关键技术研究

论文摘要

精细农业作为一个综合应用地理信息技术、计算机辅助决策技术、农业工程技术等现代高新技术的农业技术体系,己经成为农业可持续发展研究的热门领域,被广泛应用于农业生产。在我国,精细农业已取得了较大成就,但还存在许多问题,尤其是农业数据的远程采集传输问题。农业信息往往不能快速有效的采集和传输,因此严重阻碍了精细农业的发展和应用。这也是造成我国农业生产长期处于较低水平的一个主要原因。所以分析农业数据采集传输中的现有问题,运用新的技术对农业数据采集传输系统进行研究开发对于精细农业发展有重要意义。嵌入式技术是当今最流行的前沿技术之一。随着嵌入式系统的广泛应用,将嵌入式技术应用于农业生产,解决农业远程数据采集和传输问题,对促进我国精细农业发展有重要意义,同时也是嵌入式系统发展的新趋势。本文在分析国内外同类产品特点及发展趋势的基础上,结合农业数据采集传输系统在精细农业应用中的实际需要,对嵌入式农业数据采集传输系统的的关键技术进行了研究。本文系统研究了构建嵌入式系统的相关理论及新近技术,总结了通用的开发方法。硬件系统选用S3C44B0X核心板为基础,根据系统需要扩展了以太网接口、LCD接口、串口和JTAG接口等外围电路,构建成系统硬件平台;经过深入剖析μClinux针对嵌入式系统的解决方案及其在嵌入式系统中的架构和移植过程中的主要任务和难题,建立了嵌入式系统的交叉编译环境。通过移植U-Boot开发了系统引导加载程序Bootloader;定制及裁剪了μClinux操作系统并移植到系统平台,并建立了根文件系统,从而实现了ARM &μClinux的嵌入式系统;研究了Linux下设备驱动程序和应用程序的开发,在此基础上针对系统资源开发了以太网驱动、LCD显示驱动、串口驱动等设备驱动程序和A/D转换等应用程序;分析了嵌入式服务器,实现了嵌入式系统BOA服务器的移植与配置,并完成了测试网页和CGI程序的编写;针对嵌入式系统的GUI问题,在对目前比较成熟的嵌入式GUI系统进行分析比较后,最终选定了MiniGUI实现嵌入式系统图形界面,分析了MiniGUI体系结构并实现了MiniGUI的移植。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状概述
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 嵌入式系统的现状和发展趋势
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 嵌入式系统与总体方案设计
• 2.1 嵌入式系统
• 2.1.1 嵌入式系统的定义
• 2.1.2 嵌入式系统的特点
• 2.1.3 嵌入式系统的发展及应用
• 2.1.4 嵌入式系统的结构与组成
• 2.2 系统总体设计
• 2.2.1 嵌入式系统方案
• 2.2.2 嵌入式系统软硬件选型
• 2.3 μCLINUX针对嵌入式系统的解决方案
• 2.3.1 μClinux 介绍
• 2.3.2 μClinux 对软硬件资源的管理
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件平台构建
• 3.1 硬件平台结构
• 3.2 外围接口电路设计
• 3.2.1 电源及复位电路
• 3.2.2 以太网接口电路
• 3.2.3 串口接口电路
• 3.2.4 LCD 显示接口电路
• 3.2.5 JTAG 调试接口电路
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统软件平台构建
• 4.1 μCLINUX启动方式与BOOTLOADER
• 4.1.1 μClinux 的内核加载方式
• 4.1.2 Bootloader 主要功能与引导过程分析
• 4.1.3 Bootloader 的引导模式及其应用
• 4.2 开发环境的构建
• 4.2.1 移植的准备工作
• 4.2.2 开发环境的构建
• 4.3 基于U-BOOT的BOOTLOADER实现
• 4.3.1 U-Boot 简介
• 4.3.2 U-Boot 移植分析
• 4.3.3 U-Boot 移植
• 4.4 μCLINUX系统移植
• 4.4.1 Linux2.6 内核的新特性
• 4.4.2 μClinux 源码组织结构
• 4.4.3 μClinux 移植
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统驱动程序与应用程序开发
• 5.1 设备驱动程序简介
• 5.1.1 Linux 设备分类
• 5.1.2 设备驱动程序接口函数
• 5.1.3 Linux 设备驱动程序的加载方式
• 5.2 μCLINUX串口驱动程序分析与开发
• 5.2.1 串口核心层提供的关键结构体
• 5.2.2 串口驱动程序实现
• 5.3 RTL8019AS 网络驱动程序开发
• 5.3.1 Linux 下网络设备驱动程序简介
• 5.3.2 RTL8019AS 网络驱动程序的实现
• 5.4 基于FRAMEBUFFER的LCD 显示驱动程序开发
• 5.4.1 LCD 显示概述
• 5.4.2 LCD 控制器和Linux 帧缓冲驱动程序体系结构
• 5.4.3 基于FrameBuffer 的LCD 驱动程序分析与实现
• 5.5 A/D 转换驱动程序实现
• 5.6 μCLINUX系统应用程序开发
• 5.7 μCLINUX下的WEB服务器
• 5.7.1 基于μClinux 的Web 技术
• 5.7.2 Boa 服务器配置
• 5.7.3 公用网关接口CGI
• 5.8 本章小结
• 第六章 嵌入式系统图形用户界面研究
• 6.1 典型的嵌入式LINUX GUI 系统
• 6.1.1 OpenGUI
• 6.1.2 Qt/Embedded
• 6.1.3 MicroWindows
• 6.1.4 MiniGUI
• 6.2 MINIGUI 的特点与结构体系
• 6.2.1 MiniGUI 的特点
• 6.2.2 MiniGUI 的结构体系
• 6.2.3 MiniGUI 消息循环机制
• 6.3 MINIGUI 的移植
• 6.3.1 MiniGUI 的安装
• 6.3.2 MiniGUI 程序框架与流程
• 6.3.3 MiniGUI 的移植
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介