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)" title="嵌入式操作系統(tǒng)" target="_blank">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)圆捎梅桨付驗槲覀冋J(rèn)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,。
基于二層結(jié)構(gòu)的C／S模式無法適應(yīng)Internet網(wǎng)絡(luò)的特性,，因此出現(xiàn)了一種新的體系結(jié)構(gòu)——B／S模式。B／S是一種基于Hyperlink,，HTML,，Java的三級或多級C／S，客戶端僅需要單一的瀏覽器軟件,，其它大量工作都由Web Sever完成,。B／S模式使用簡單、易于維護,、擴展性好,，已逐漸成為主流。
3．2．2 客戶端工作過程
該系統(tǒng)使用的是B／S模式,，對客戶端幾乎沒有特別要求,。客戶端只要基于普通Windows視窗系統(tǒng),，安裝IE或Netscape即可,。換句話說,，任何一臺上網(wǎng)的計算機，都可能成為客戶端,。
客戶端的工作過程如下：通過Internet／Intranet網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)控中心的主頁,，根據(jù)需要輸入用戶名和密碼，檢驗成功則進入Web Server系統(tǒng)的監(jiān)控界面,，點擊相應(yīng)的設(shè)備按鈕可以獲得該設(shè)備的運行狀態(tài)并可以對設(shè)備的參數(shù)進行設(shè)置,。