基于嵌入式Linux的GPRS远程监控系统研究

论文摘要

随着“物联网”概念的提出,一个感知时代正悄悄来临,受该技术潮流推动,远程监控技术亦逐渐向感知化、智能化方向发展。本课题正是在物联网这个大背景下,选用典型的移动小车作为监控对象,采用嵌入式、单片机、GPRS、SMS、GPS、QTE、传感器以及超声波等技术设计出远程移动小车监控系统。该系统主要由下位机直流电机控制系统、GSM/GPRS无线通信网络和上位机GPRS服务器组成。下位机直流电机控制系统工作原理为：C8051F330单片机产生PWM波形和开关量信号控制直流电机驱动模块L298N最终实现对移动小车直流电机的转速控制（由PWM的占空比决定）和正反转控制（由开关量信号决定）,同时C8051F330单片机与GSM/GPRS模块SIM900A之间通过串口实现双向通信,因此SIM900A在收到用户从远端发送来的“命令”（即短消息）后就可以通过C8051F330单片机最终实现对直流电机的控制。移动小车的地理位置信息由GPS模块来获取,速度信息由测速传感器来采集。单片机将这些信息处理提取后,通过控制GPRS模块上网,将数据发送至上位机GPRS服务器,从而实现用户对智能小车运行状况的远程监控。上位机GPRS服务器由ARM+GPRS模块组成,服务器网络采用移动APN专网固定IP,下位机的SIM卡被绑定在该专网内,从而在下位机和上位机之间形成一条内网通道,使得数据高效、稳定和安全地传输。GPRS服务器接收到TCP/IP数据包后,通过TCP/IP转串口方式,将数据在ARM-Linux串口通信界面上显示,该界面先在PC机上Linux操作系统的QT/Embedded交叉开发环境下开发,然后烧写到目标板上运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 远程监控的意义
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 任务安排
• 第二章 相关理论和技术
• 2.1 嵌入式系统综述
• 2.1.1 嵌入式系统定义
• 2.1.2 嵌入式系统特征
• 2.1.3 嵌入式系统应用
• 2.2 嵌入式Linux系统综述
• 2.2.1 Linux是什么?
• 2.2.2 嵌入式Linux软件开发
• 2.2.3 嵌入式Linux开发工具
• 2.3 无线通信方式介绍
• 2.3.1 GSM介绍
• 2.3.2 SMS介绍
• 2.3.3 GPRS介绍
• 2.4 GPS简介
• 2.5 串口通信简介
• 第三章 课题方案选择
• 3.1 嵌入式系统开发方案选择
• 3.1.1 嵌入式微处理器芯片选型
• 3.1.2 嵌入式操作系统选择
• 3.2 直流电机控制系统选型
• 3.2.1 单片机选型
• 3.2.2 GPRS模块选型
• 3.2.3 GPS模块芯片选型
• 3.2.4 电机驱动模块选型
• 第四章 Qt/Embedded交叉开发平台设计
• 4.1 嵌入式Linux GUI简述
• 4.2 常用嵌入式GUI介绍
• 4.3 Qtopia介绍
• 4.4 Qt/Embedded交叉开发环境搭建
• 4.4.1 交叉编译环境介绍
• 4.4.2 信号与插槽
• 4.4.3 建立Qt/Embedded交叉开发平台
• 4.4.4 将Qtopia挂载到目标板上
• 第五章 系统硬件设计
• 5.1 系统总体硬件设计思路
• 5.2 直流电机控制系统硬件电路设计
• 5.2.1 电源设计
• 5.2.2 C8051F330外围接口电路
• 5.2.3 串口扩展电路
• 5.2.4 SIM900A外围接口电路
• 5.2.5 M3-470B接口电路
• 5.2.6 电机驱动电路
• 5.2.7 测速装置
• 5.2.8 超声波测距
• 5.3 现场上位机监控系统
• 5.3.1 现场上位机监控系统方案
• 5.3.2 嵌入式硬件开发平台
• 5.3.3 GPRS模块开发平台
• 5.3.4 上位机监控平台
• 第六章 系统软件设计
• 6.1 直流电机控制系统软件实现
• 6.1.1 单片机与GPRS模块通信
• 6.1.2 单片机与GPS模块通信
• 6.2 基于GPRS网络的无线通信
• 6.2.1 组网方案选择
• 6.2.2 C8051F330控制SIM900A上网
• 6.2.3 ARM开发平台的GPRS服务器设计
• 6.3 Linux QTE串口通信界面设计
• 6.3.1 Linux QTE串口通信界面具体生成过程
• 6.3.2 配置内核
• 6.3.3 yaffs2文件系统制作
• 6.3.4 串口通信界面运行效果
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录A
• 附录B
• 致谢