基于Linux的环境监测平台设计

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我国的环境问题由来已久,随着工业技术的发展,新的环境污染源不断出现,如何切实有效地防范和治理环境污染已成为一个不可忽视的社会问题。对环境进行持续监测是防治环境污染的一个重要环节,传统的环境监测设备因其体积庞大、价格昂贵、功能单一等缺点难以满足日益变更的市场需求。近年来,半导体技术、SOPC技术以及嵌入式技术的发展使得电子产品趋于小型化、价格低廉化、功能多样化,而无线传感网络技术、GSM/GPRS技术和互联网技术的发展为环境监测系统的实现提供良好的技术条件。论文融合了SOPC技术的灵活性和Linux操作系统的多任务特性,基于Altera公司的FPGA芯片和移植到Nios II上的Linux系统,设计了适用于农业大棚、仓库等场合的环境监测平台。该平台将多种现代通信技术融合一体,实现多种远程管理方式。管理者可通过三种方式进行访问管理:通过在现场使用触摸屏查询数据库信息,管理节点及进行系统设置;通过手机发送查询指令获取指定数据;通过浏览器访问系统主页,进行管理查询工作。管理者可设置系统报警功能,当目标现场情况异常系统将向指定手机发送报警短信,并采集现场图像。论文工作分为硬件设计和软件设计。硬件设计主要是搭建系统硬件平台,如运行Linux的SOPC系统设计、显示子系统设计、图像采集和短信通信子系统的设计等。具体工作包括:GSM/GPRS外围电路设计、摄像头模块外围电路设计,采用Altera大学计划IP中的相关模块管理触摸屏,通过自行编写的硬件模块实现对触摸屏的配置和摄像头图像采集、存储;软件部分主要任务是操作系统裁剪配置、图形库移植和监测系统应用程序开发,具体工作主要包括通过深入研究实现内核移植和裁剪,编写和移植各种设备的驱动程序。为兼顾系统的性能和交互界面的视觉效果,选择具有代码量小、界面美观、组件丰富等特点的嵌入式图形库FTK进行移植、优化以及应用程序开发。为使系统实现多种功能的同时又具有流畅的界面体验,编写多线程应用程序,增加处理器利用率的同时大大提高系统响应速率。为实现网页查询功能采用CGI技术,提高网页查询系统交互能力。本设计以SOPC技术和嵌入式Linux技术为核心,融合先进的GSM/GPRS技术、无线传感网络技术、互联网技术以及嵌入式图形库技术,通过多种手段实现环境监测,具有成本低、体积小、使用方便、软硬件可升级等特点,有良好的应用前景。
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