ARM+uCLinux的网络控制系统设计方案解析

随着网络和通信技术的发展，嵌入式系统现已进入高速发展阶段。并在社会各个领域得到了广泛的应用。本文介绍了一种采用ARM+uCLinux作为开发平台。实现基于TCP／IP的远程系统监控．从而取代传统单片机来实现数据采集、预处理和通信功能；并依靠互联网将数据向上位机传送，同时支持远端客户对设备进行远程控制，从而实现远程监控功能的具体方法。
　　1 系统平台的构建
　　本系统由嵌入式平台服务器、前端控制器、前端传感器、客户端和配置PC组成。开发时可通过配置PC来下载系统和应用软件。嵌入式系统平台能够收集现场数据。并传送到远端客户机，之后由远端客户机对数据进行处理，接着发送控制信号给系统服务器，以便通过前端控制器对设备进行远程控制。其系统结构如图1所示。
　　
　　1．1 硬件开发平台
　　该系统的硬件开发平台可选择SmartARM2200。该嵌入式设备的核心是ARM7TDMI的LPC2210．开发板自身具有A／D转换器和多个GPIO（通用I／O）口，可对工业现场的各种设备、仪表进行数据采集和监控。使用时，只要将相应的传感器信号接入控制器的端口即可。其开发板系统的硬件配置如图2所示。
　　
　　1．2 uCLinux操作系统
　　操作系统是嵌入式设备软件的核心部分。本系统采用uCLinux系统平台来完成对硬件系统的管理和维护。uCLinux是广泛应用于微控制领域的一种嵌入式Linux操作系统。它通过对标准Linux内核的裁减，可去除虚拟内存管理部分代码，以对内存分配进行优化。从而达到提高系统运行效率的目的。uCLinux则可经过各方面的小型化改造形成一个高度优化、代码紧凑的嵌入式Linux，它保留了Linux的大多数优点，包括稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的文件系统支持、丰富的API等。
　　1．3 uCLinux在ARM平台上的移植
　　若将uCLinux移植到SmartARM2200上，需要进行以下四个步骤：
　　（1）下载源码，建立交叉编译环境
　　uCLinux是自由软件（完全开放代码）。用户可以直接从http：／／www．uclinux．org／pub／uclinux处下载源代码并安装到Red Hat9．0系统下，以便正常在Red Hat9．0建立起交叉编译环境。
　　（2）配置和编译内核
　　进入到安装好的uCLinux目录，依次执行下面的命令：
　　make menuconfig；进入配置菜单后，选择Vendor／Product（厂商／产品）下的PHILIPS／lpc2200；用Kernel Version（内核版本）选择Linux-2．4．x，Libc Version（函数库版本）选择uClibc：其余内核和应用程序选项可根据情况选择。
　　make dep
　　make clean
　　make lib_only
　　make user_only
　　make romfs
　　make image
　　make
　　编译结束后会在uCLinux安装目录下生成romfs．img文件，利用它可以制作RAM Disk，然后在linux-2．4．X目录下生成elf格式的Linux内核文件，并以下列方式将其转换成bin格式：
　　#arm-elf-objcopy-O binary linux linux．bin从而生成下载用的uCLinux内核镜像文件linux．bin。
　　（3）制作Ram Disk挂栽根文件系统
　　首先创建一个512 kB的虚拟磁盘，并将虚拟磁盘文件格式转化成ext2格式：
　　dd if／dev／zero of=initrd．img bs=1024 count=512
　　mkfs．ext2-c init．img
　　然后将init．img和romfs．img加载到主机文件系统上，并在RAM中建立需要的目录：／bin，／dev，／etc，／var，进而拷贝ROM中的文件到ram目录中。
　　下来在RAM盘dev目录下创建设备节点：
　　#mknod ram／dev／ttyS0 c 4 64
　　#mknod ram／dev／console c 5 1
　　后卸载init．img和romfs．img，并应确保init．img修改已保存，至此，RAM DISK便创建完成。
　　（4）下载内核和文件系统
　　正确设置主板启动选择跳线。主板加电后，在超级终端上便可以看到BootLoader引导信息，可选择默认的FTP连接，并使用BootLoader默认的IP进行下载，然后启动gftp，输入主板默认的IP和端口号。这样，linux主机就可以和主机连接，最后选择需要下载的Linux内核文件和RAM盘及相关的配置文件即可。