1 引 言
單片機和微控制器在工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，但這些控制系統(tǒng)通常采用RS232或RS485組網(wǎng)，作用距離短。如今，Internet飛速發(fā)展，已成為信息交流的重要渠道。而且，基于Web的B/S遠程監(jiān)控模式技術(shù)也越來越成熟。如果將這種模式應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域，則用戶只要在有Internet接入的地方，就可以對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備進行遠程監(jiān)控。將其應(yīng)用于家庭，則可以朝家電信息化邁出關(guān)鍵的一步。
上述系統(tǒng)的實現(xiàn)離不開嵌入式操作系統(tǒng)。后PC時代，隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，嵌入式操作系統(tǒng)也越來越受到重視。嵌入式操作系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)小巧、實時性強、穩(wěn)定性高等特點。目前，商用嵌入式操作系統(tǒng)比較多，如Vxworks，QNX，Nucleaus，WinCE等，但價格都很昂貴，并不適合廣泛應(yīng)用。
嵌入式Linux為這個問題提供了良好的解決方案，其開放的源代碼、強大的技術(shù)支持、良好的可擴展性及對眾多硬件的支持都是它嵌入化的優(yōu)勢。所以我們選擇嵌入式linux為操作平臺，結(jié)合成熟的Web技術(shù)來進行遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該遠程控制系統(tǒng)利用Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)資源，只需一臺聯(lián)網(wǎng)的PC客戶機，就可實現(xiàn)對遠程設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視和控制。這里，我們提出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計方案，如圖1、2所示。
兩種方案都利用了Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)資源。不同的是，在方案一中，使用了一臺PC機作為代理服務(wù)器接入Internet網(wǎng)絡(luò)，這樣便可利用代理服務(wù)器提供強大的數(shù)據(jù)庫功能。該方案適用于測量設(shè)備較多，相對集中的場合。嵌入式設(shè)備可通過以太網(wǎng)線直接與服務(wù)器相連，這樣，嵌入式設(shè)備實際上只需要實現(xiàn)一個以太網(wǎng)到RS232的轉(zhuǎn)換。但是，在某些嵌入式的應(yīng)用環(huán)境中，并不適合單獨使用一臺PC機作服務(wù)器，因此，我們提出方案二，嵌入式設(shè)備作為Web Server直接接入Internet/Intranet。嵌入式設(shè)備運行一個操作系統(tǒng)并在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)WebServer的功能，這對系統(tǒng)硬件要求比較高，再加上小型嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不成熟，使得它在數(shù)據(jù)管理方面稍有欠缺。盡管如此，我們?nèi)圆捎梅桨付?，因為我們認為它代表著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向，其應(yīng)用范圍更為廣泛，并且，隨著軟硬件水平的不斷提高，上述的缺點都是可以克服的。
我們的方案中，硬件上采用32位Motorola微處理器，2M Flash，16M SDRAM，及必要的外圍設(shè)備即可滿足系統(tǒng)的要求。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
3.1 Linux的選擇
由于Linux過于龐大，要將它應(yīng)用于小巧的嵌入式系統(tǒng)，首先必須將其小型化。目前，出現(xiàn)了各種不同的嵌入式Linux版本，有一些還具有一定的實時性。我們首先依據(jù)自己所選擇的CPU類型，以公開的嵌入式Linux源代碼為基礎(chǔ)，根據(jù)自己設(shè)計的主板情況編寫相應(yīng)的bootloader程序或BIOS，運行自己的系統(tǒng)。一旦加載上了嵌入式Linux，則對于上層應(yīng)用軟件的編程與在運行普通Linux的PC機上一樣，所有的程序都可以先在Linux的PC機上調(diào)試通過，然后只需要修改MakeFile文件，就可以完全移植到嵌入式Linux設(shè)備上運行。如果編譯嵌入式Linux時選擇網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)，則調(diào)試的時候可利用gdbserver，省去了無數(shù)次下載程序的麻煩。這種方法有很大的靈活性與自由度，但也要注意到，由于硬件的配置不同，或程序本身原因，網(wǎng)上下載的源代碼未必都合適，這需要自己對照源碼去調(diào)試與發(fā)現(xiàn)。
3.2 應(yīng)用程序設(shè)計
3.2.1 C/S(Client/Server)模式與B/S(Browser/Server)模式傳統(tǒng)的C/S模式采用兩層設(shè)計，客戶應(yīng)用層負責(zé)提供交互界面，實現(xiàn)應(yīng)用邏輯以發(fā)送數(shù)據(jù)、請求并處理返回數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層負責(zé)處理客戶數(shù)據(jù)請求并返回結(jié)果，有效管理系統(tǒng)資源。該模式需獨立開發(fā)和安裝每個應(yīng)用，系統(tǒng)升級維護困難，客戶機負擔(dān)重。此外，與數(shù)據(jù)庫的直接交互導(dǎo)致應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有很強的依賴性，且浪費數(shù)據(jù)庫連接資源。
