基于嵌入式Linux的控制系统设计与实现

基于嵌入式Linux的智能家居控制系统设计近年来智能家居系统已经成为人们生活中越来越重要且不可或缺的一部分。

随着科技的发展，人们逐渐适应了这种「自动化生活方式」，为了满足用户不断增长的需求，嵌入式 Linux 技术在智能家居控制系统中应用得越来越广泛。

本文将基于嵌入式 Linux，介绍智能家居控制系统的设计及其实现过程，主要分为硬件和软件两部分，其中硬件部分包括系统架构和物联网通信，软件部分则包括应用程序和用户界面。

硬件部分1. 系统架构设计智能家居控制系统的第一步是确定系统架构。

系统由两个主要部分组成：网关和设备端。

在本系统中，网关负责数据收集和分发，设备端则负责数据处理和执行。

为了避免单个部件失效带来的整体系统崩溃，这种分位架构应该使用分布式计算方式。

即将部分计算、控制和存储任务分配给较小和相互独立的计算节点。

网关的更新频率比设备端低，因此应该优先考虑使用低功耗设计。

设备端的控制精度更高，因此通用计算机设备也可以用于网络传输。

2. 物联网通信物联网通信是智能家居控制系统的核心。

物联网是互联网的扩展，致力于将智能物品与互联网连接。

为了实现这一目标，该系统应该使用 ZigBee、Z-wave、Bluetooth、Wi-Fi 和 NFC 等协议来进行通信。

使用 ZigBee 和 Z-wave 协议时可使设备对等通信，并在数据传输方面提供更佳的可靠性，但具有高功耗特性。

Wi-Fi 协议则更适合一些高性能应用。

需要注意，运行智能家居控制系统所需的通信成本取决于所需的资源，如通信频率、范围和传输质量等。

此外，设备在使用通讯连接的同时也需要考虑保护用户数据隐私，保障网关和设备的数据传输安全。

软件部分1. 应用程序应用程序是控制智能家居系统的核心组成部分。

应用程序应该能够收集数据并将其分发给各个不同的设备，为用户提供一个友好的界面来监视和控制整个系统。

在本系统中，应用程序应该提供以下特性：1. 支持实时控制系统状态的监视。

162010,31(1)计算机工程与设计Computer Engineering and Design0引言NVRAM (non-volatile random access memory ，非易失性随机访问存储器)是广泛应用于网络路由器的一种存储器件。

它如同PC 上的CMOS ，作用是存放路由器的配置参数。

目前常见的NVRAM ，大都是静态SRAM ，即带有备用电源的SRAM ，它的实现最简单，同普通内存操作一样。

但是在实际应用中，不是所有的开发板都配备有静态SRAM 。

在这种情况下，如果使用该方案开发网络路由器，重新加入配备电源的SRAM 必须要重新排版，布线。

开发周期与开发成本将会大大增加。

因此，可以考虑在现有的硬件资源基础上，通过新的方式来实现NVRAM [1]。

本文就是以神州龙芯开发的CQ8401开发板为硬件平台，在自行裁剪和移植的嵌入式Linux 平台下，利用Nor Flash 来实现网络路由器的NVRAM 功能。

1NVRAM 新的实现方案分析由于NVRAM 仅用于保存启动配置文件(Startup-Config )，故其容量较小，通常在路由器上只配置32KB~128KB 大小的NVRAM 。

配备电源的SRAM 速度较快，是目前读写最快的存储设备，而成本也比较高。

一般的开发板所配备的Nor Flash空间足够大，在系统性能得到满足的前提下，可以把Nor Flash 分出一个区来当作NVRAM 使用。

SRAM 和Nor Flash 的对比分析，如表1所示。

网络路由器中的NVRAM 用于存放配置参数。

正常启动路由器后，NVRAM 中的内容会拷贝到内存一份，我们对路由器的设置实际上就是修改内存中的参数。

所以内存和NVRAM 中的内容可以不一样，直到使用write memory 将内存设置保存到NVRAM 。

在系统起来以后，我们可以根据需要修改配备参收稿日期：2009-07-17；修订日期：2009-09-18。

嵌入式系统远程监控系统的设计与实现一、绪论嵌入式系统远程监控系统（以下简称远程监控系统）是一种利用嵌入式系统技术实现的远程监控系统。

它采用嵌入式操作系统作为平台，通过网络远程访问设备，实现设备状态实时监控、报警等功能。

本文将介绍远程监控系统的设计与实现，以帮助读者了解嵌入式系统在实际应用中的具体应用。

二、远程监控系统的需求分析1、实时监控远程监控系统需要实时监控设备状态，及时发现设备故障并做出相应的处理。

同时，系统需要记录设备状态数据，以便后续分析和处理。

2、远程访问远程监控系统需要提供远程访问功能，以便用户可在任意时间、任意地点对设备进行监控。

3、报警功能远程监控系统需要实现设备状态异常时的报警功能，以便及时发现设备故障。

三、远程监控系统的设计与实现1、硬件设计（1）选择合适的嵌入式系统开发板本文选择基于ARM处理器的嵌入式系统开发板，可提供良好的性能和可靠的稳定性。

同时，开发板支持多种外设接口，方便扩展和应用。

（2）设计传感器接口远程监控系统需要接入多种传感器，对设备状态进行实时监控。

本文采用I2C接口连接传感器，可实现多路传感器同时接入，对设备多种状态进行监控。

2、软件设计（1）选择合适的嵌入式操作系统本文选择基于Linux内核的嵌入式操作系统，具有开放源代码、可移植性强等优点。

同时，Linux提供丰富的应用软件支持，方便系统开发。

（2）系统框架设计本文采用MVC（Model-View-Controller）架构设计，将远程监控系统拆分为视图层、控制层、模型层三个部分，各部分独立实现。

视图层负责显示用户界面，控制层负责处理用户输入和业务逻辑，模型层负责处理系统数据和状态，三个部分之间通过接口实现数据交互和消息传递。

（3）网络通讯实现本文采用Socket编程实现远程访问，将设备状态数据通过网络传输给监控中心。

同时，系统支持多用户访问和数据压缩传输，实现高效的远程监控功能。

（4）报警功能实现本文采用邮件和短信两种方式实现报警功能。

嵌入式实验报告：学号：学院：日期：实验一熟悉嵌入式系统开发环境一、实验目的熟悉Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。

使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。

二、实验容本次实验使用Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。

创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。

学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。

下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。

三、实验设备及工具硬件：：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G 以上。

软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋超级终端（或X-shell）＋AMR-LINUX 开发环境。

四、实验步骤1、建立工作目录[rootlocalhost root]# mkdir hello[rootlocalhost root]# cd hello2、编写程序源代码我们可以是用下面的命令来编写hello.c的源代码，进入hello目录使用vi命令来编辑代码：[rootlocalhost hello]# vi hello.c按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按Esc 键进入命令状态，再用命令“：wq!”保存并退出。

这样我们便在当前目录下建立了一个名为hello.c的文件。

hello.c源程序：＃include <stdio.h>int main() {char name[20];scanf(“%s”,name);printf(“hello %s”,name);return 0;}3、编写Makefile要使上面的hello.c程序能够运行，我们必须要编写一个Makefile文件，Makefile文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。

Qt/E 的嵌入式Linux GUI 研究与实现摘要：嵌入式GUI(Graphical User Interface 〉为嵌入式系统提供了一种应用于特殊场合的人机交互接口(Man-MachineInterface 〉。

由于嵌入式系统本身的硬件资源有限，要求嵌入式不同的硬件条件和使用需求。

本文首先介绍了嵌入式LinuxGUI 目前的发展状况及各自的特点，然后针对目前主流的嵌入式 Qt/Embedded ，阐述其图形引擎的实现。

最后，结合三星公司 具体平台上的实现和应用。

关键字：ARM9 Linux 交叉编译 嵌入式 GUI Qt Qt/Embedded Qtopia FrameBuffer Signals/SlotsResearch and Realization of Embedded Linux GUI based on Qt/EmbeddedTang Wei, Li Qiang(College of Computer Science, HangZhouDianZiUniversity, Hang Zhou, 310018, China>Abstract: The Embedded GUI(Graphical User Interface>provides a Man-Machine Interface used in special occasions for Embedded Systems. Since the embedded system itself limited hardware resources, whose requirements of embedded GUI is highly portable and can be cut of, so as to adapt to the conditions and use different hardware requirements. This article firstly introduces the current development of embedded Linux GUI and their own characteristics, and then for the current mainstream embedded GUI system--Qt/Embedded,described the realization of its graphics engine. What ' more, it Combined with Samsung S3C2410 development board, introduced the achieving and application on a specific platform for embedded GUI system .Keywords: ARM9 Linux Cross-Compiling Embedded GUI Qt Qt/Embedded Qtopia FrameBuffer Signal/Slots1引言由于嵌入式系统的特殊性，它一般不会建立在庞大的操作系统以及GUI 之上，女口 Windows 或XWindows,它对实时性的要求非常高，对GUI 的要求更高。

基于Linux的嵌入式监控系统软件平台研究与设计【摘要】进入二十一世纪，全球电子技术得到了快速发展，尤其是大规模集成电路的产生，给现代工业带了一次全新的技术革命，应用大规模集成电路制成了微型机，电脑，平板电脑等，这些都对人们的生活、工作学习产生了深远的影响。

linux嵌入式监控系统软件作为一种新的技术，被人们广泛采用工作生活的各个领域中，那么下面我们就来探讨一下linux的嵌入式监控系统软件平台研究与设计相关问题。

【关键词】linux的嵌入式；监控系统软件平台；研究与设计随着全球经济的发展，生活水平不断提高，新的科学技术成果不断被研发出来，同时这些新的科技成果不断应用到工业生产中，这就使得我们生活发生了翻天覆地的变化：人们的手机越来越精致，功能越来越强大，应用越来越方便。

电脑已经从传统台式过渡到平板形式，操作和应用更为方便、快捷。

科学技术取得到了很大的进步，尤其是在计算机领域，计算机和网络系统现在已经走进了人们的生活，成为了人们生活、工作、休闲的一部分。

对于那些办公室人员，再也不用每天整理办公桌上那些成堆的文件了，只需要用鼠标在计算机上处理就可以了，对于车间那些工人，有了工业机器人的帮助，他们的工作更轻松，再也不要做哪些对身体有害的工作了。

嵌入式linux的嵌入式监控系统软件系统以其自身的特点，被广泛应用到人们的生活中，每一个人都或多或少接触过利用嵌入式系统所制成的电子产品，我们比较常见的mp3、mp4、mp5等，还有些智能家电、工业机器人、数字机床等。

利用嵌入式图像采集系统制成的电子产品给我们的生活带来了便利，提高了人们的工作效率。

一、嵌入式系统概念嵌入式，顾名思义，就是人们说的将软件嵌入到某个硬件设备中，在硬件程序功能是固定的情况下，在将软件嵌入过程中，就需要一些相应的软件程序同时嵌入，以达到和硬件相连接作用。

二、嵌入式系统的的应用范围应用嵌入式系统研制的电子产品已经走进了人们的生活，从开始的mp3、手机，智能电视机，再到工厂中大规模应用的机器人。

基于RT-Linux的嵌入式PLC设计及实现
引言在数控机床中, 通常用可编程控制器( PLC) 对机床开关量信号进行控制。

PLC 可靠性高, 使用方便。

但在大多数数控机床, 特别是经济型数控机床中, 要求的输入输出点数并不多, 通常在60 点以下,因此, 为了降低数控机床成本, 在基于工业PC 机的数控系统中, 可以采用开关量I/O 板加外接继电器,配合主机的软件对机床开关进行控制。

但如果PC 机采用单任务操作系统(如DOS) , 数控系统的所有任务运行都置于一个总体的消息循环中, 软件的模块化和可维护性较差, 系统故障的风险相对集中, 而且不能充分利用PC 机系统资源。

而采用非实时多任务操作系统(如Windows) 时, Win32 API 的设计没有考虑到实时环境的开发用途, 其系统调用的效率不高,不能满足数控系统PLC 控制的实时性要求。

为此, 本文提出一种基于RT - Linux 操作系统的嵌入式PLC, 利用RT - Linux 的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性和多线程/多任务的系统环境,在保证实时性的同时, 使故障风险相对分散。

数控系统嵌入式PLC 的硬件结构
数控系统硬件建立在通用工业PC 的开放体系之上, 数控系统嵌入式PLC 硬件包括: 工控机及其外围设备, 基于ISA 总线的开关量输入输出接口卡, 光电隔离模块, 继电器输出模块。

其结构如图1 所示。

工控机采用RedHatLinux810 + RTLinux311 操作系统, 数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹规划、参数管理以及PLC 控制都通过工控机由软件来实现, 不需要独立的PLC 控制器, 减少了数控系统对硬件的依赖, 有利于提高系统的开放性。

基于嵌入式linux的智能公交车载终端系统的研究与设计的开题报告一、研究背景随着城市化进程的加速，城市交通问题越来越引起人们的关注。

智能交通系统的发展成为解决城市交通拥堵问题的重要途径之一。

在当前的交通系统中，公交车是城市最重要的交通工具之一，因而公交车的智能化将成为未来城市交通发展的一个重要趋势。

公交车载终端作为公交车智能化的重要组成部分，在公交车运营、乘客服务、远程管理等方面发挥了重要作用。

目前，公交车载终端已经广泛应用于城市公交车辆。

周全，完善的智能公交车载终端系统可以使公交车集成多种先进的功能，如车辆位置追踪，拥堵预测，公交车票务系统，广告推送等等，方便了乘客的出行。

而且，公交车载终端系统还可以实现对车辆的全面远程监控，可靠性大大提高，同时，减少了车辆的维护成本和运营成本。

二、研究内容本项目旨在基于嵌入式linux，设计一个智能公交车载终端系统。

该系统具备以下功能：1. 车辆定位跟踪：通过GPS等定位设备，实时获取公交车的位置信息，与中心控制站进行通讯，实现终端上报。

2. 公交车票务系统：实现公交车售票、检票、退票、统计等功能。

3. 广告推送：根据公交车所在的路线以及时间，自动推送相关广告。

4. 状态监测：对公交车进行常态、异常状态的监测，及时提醒车辆运营公司进行维修保养等。

5. 车载WIFI：为乘客提供车载WIFI，方便乘客上网。

6. 远程管理：实现对车辆的全面远程监控，增强运营公司对车辆的管理能力。

三、研究方法本项目将采用以下研究方法：1. 对公交车载终端现有的技术进行调研，并参考其设计方案。

2. 选择适合的嵌入式linux系统，并基于该系统进行开发，完成智能公交车载终端系统的相关功能模块。

3. 进行集成测试，并对系统进行优化和调试。

四、研究意义通过本项目的研究开发，可以大大提高公交车的智能化水平，提高公交车运营效率和服务质量，同时也给用户带来了更为方便的公共交通体验。

本项目的研究成果可以被广泛应用于公共交通领域，为城市交通的智能化发展做出贡献。

嵌入式机器人控制系统设计与开发嵌入式机器人控制系统是一项涉及硬件和软件协同开发的复杂任务。

它涵盖了硬件设计、嵌入式软件开发、通信协议设计等多个方面。

在本文中，我们将详细介绍嵌入式机器人控制系统的设计与开发过程，并探讨其中的一些关键技术和应用。

首先，让我们来了解一下什么是嵌入式机器人控制系统。

嵌入式机器人控制系统是指一种嵌入在机器人内部的控制系统，用于实现机器人的运动控制、感知和决策。

这些系统通常由处理器、传感器、执行机构和通信模块组成。

在设计和开发嵌入式机器人控制系统时，首先要考虑的是硬件部分。

硬件设计包括选择适当的处理器、传感器和执行机构，并设计合适的电路板。

处理器的选择应根据机器人的功能和性能要求进行，例如，如果机器人需要进行复杂的图像处理和决策，就需要选择一款强大的处理器。

传感器的选择也应根据机器人的任务进行，例如，如果机器人需要进行定位和避障，就需要选择适当的定位系统和距离传感器。

执行机构通常包括电机和伺服机构，用于控制机器人的运动和操作。

接下来需要进行的是嵌入式软件的开发。

嵌入式软件是指运行在机器人控制系统中的软件程序，用于控制机器人的运动和行为。

嵌入式软件开发需要用到嵌入式操作系统和编程语言。

嵌入式操作系统负责管理硬件资源、提供任务调度和通信支持。

常用的嵌入式操作系统有Linux、RTOS（实时操作系统）等。

编程语言的选择应根据项目需求进行，例如，如果需要进行复杂的算法开发，可以选择C ++或Python等高级语言。

嵌入式软件开发需要注意实时性和稳定性，确保机器人能够准确响应外部环境和执行任务。

在嵌入式软件开发过程中，通信协议的设计也是一个重要环节。

通信协议用于机器人与外部设备之间的数据传输和通信。

常用的通信协议有UART、SPI、I2C等，通过这些协议可以实现传感器数据的读取和执行机构的控制。

通信协议的设计应考虑到数据的稳定传输和实时性，确保机器人能够准确地获取外部信息并执行相应的动作。

苏州大学硕士学位论文基于Linux的嵌入式路由器软件的设计与实现姓名：徐向前申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：李蓥2010-11基于Linux 的嵌入式路由器软件的设计与实现中文摘要中文摘要路由器作为网络的核心设备，已经越来越受到人们的重视。

随着网络的不断普及，哪怕在家庭中，也广泛使用了路由器，为此，路由器技术的研发已具有普遍化意义和实用价值。

本文从嵌入式的概念着手，继而介绍了本系统所使用硬件开发平台，设计与实现中所必须的开发环境和工具链，详细阐述了目标板引导程序uBoot 的移植过程；接着分析了Linux 操作系统的运行原理，以及如何移植Linux 到开发板，并在该精简的内核的基础上，完成了根文件系统、嵌入式WEB 服务、PPPoE 拨号服务、DHCP 服务，以及防火墙等的模块。

最后，对所实现的系统进行了功能和性能的测试与分析。

本文的具体设计与实现包括以下几个方面：1. 进一步研究嵌入式系统的相关理论，独立构建交叉编译环境，在开发板上完成BootLoad 和Linux 的移植。

2. 深入研究Linux 的内核机理，尤其是对网络协议栈的分析。

3. 完成根文件系统、嵌入式WEB 服务、PPPoE 拨号服务和DHCP 服务的设计和实现。

4. 深入讨论了数据包的收发、CGI 、NAT 以及Firewall 的实现。

5. 对整个系统进行了功能和性能的测试，并得出了分析报告。

关键字：Linux 、嵌入式、路由器、固件、作者：徐向前指导老师：李蓥IAbstract The design and implementation of embedded router's software based on LinuxThe design and implementation of embedded router'ssoftware based on LinuxAbstractIt has been paid more and more close attention to routers as the core equipment of network. With the growing popularity of the network, the routers are extensive used even in the family. Therefore, the technology research and development for routers already has a universal significance and practical value.Start with the concept of embedded system, this paper has introduced the platform of hardware development, development environment needed for design and implementation and its tool chain, then explained detailed procedures of the migration process for target board with the uBoot, and then analyzed the working principle of Linux operating system and how to transplant Linux OS to the development board, completed the modules of root file system, embedded WEB service, PPPoE dial-up service, DHCP service, firewall and etc based on streamlined kernel. Finally, the functionality and performance testing and analysis have been achieved in this paper.Specific designs and implementations are as follows:1. Further study the theory of embedded systems, build the cross-compiler environment independently, and the transplantation of BootLoad and Linux on the development board.2. Study Linux kernel mechanism in depth, especially for the analysis of network protocol stack.3. Complete the design and implementation of root file system, embedded WEB service, PPPoE dial-up service and DHCP service.4. In-depth discussion of implementation for the packet sending and receiving, CGI, NAT and firewall.IIThe design and implementation of embedded router's software based on Linux Abstract5. Reports obtained with the functionality and performance testing on the whole system.Keywords: Linux, embedded, router, firmwareWrittenSupervised byIII by Xu Xiangqian Li Ying基于Linux 的嵌入式路由器软件的设计与实现第一章绪论第一章绪论本章首先介绍了本课题的研究背景及其研究意义，接着分析了当前路由器的国内外现状，然后阐述了本文的主要的研究内容与贡献，最后概括了本文的组织结构。