物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)匯報

1,在ARM9平臺上基于Linux系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用,基于RFID的移動目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)研究與設(shè)計史閱電子科技大學(xué)，碩士學(xué)位論文2010.4,2,物聯(lián)網(wǎng)概念,物聯(lián)網(wǎng)（Theinternetofthings）:通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。,3,RFID技術(shù)的簡介,RFID（RadioFrequencyIdentification，射頻識別）技術(shù)，“物聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用的核心技術(shù)，RFID技術(shù)被普遍認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椥屡d技術(shù)。這種技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于物流業(yè)中的物品識別、各種門禁控制系統(tǒng)、身份和有效性識別以及各種各樣的“一卡通”系統(tǒng)中，并且與此相關(guān)的各種應(yīng)用還在不斷地推出。將RFID技術(shù)與定位跟蹤技術(shù)相結(jié)合，建立（針對特定對象的）移動目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)正是該論文文的研究內(nèi)容。任務(wù)：目標(biāo)的自動識別和自動定位，其次才是在此基礎(chǔ)之上的對目標(biāo)運(yùn)動軌跡的跟蹤。,4,RFID技術(shù)的應(yīng)用,RFID的自動識別無論是在技術(shù)難度上、還是在應(yīng)用系統(tǒng)的可實現(xiàn)性及應(yīng)用靈活性等方面都更具有明顯的優(yōu)勢。自動定位技術(shù)具有系統(tǒng)可實現(xiàn)性好、實現(xiàn)復(fù)雜性低、實現(xiàn)成本較低且便于控制等優(yōu)點。將RFID技術(shù)應(yīng)用于ITS（智能交通系統(tǒng)）中進(jìn)行車輛跟蹤需要在其車輛上安裝電子標(biāo)簽，對于應(yīng)用于車輛跟蹤系統(tǒng)的只有杭州、武漢、大慶等地在公交車和出租車上安裝電子標(biāo)簽的試點，從而可實現(xiàn)車輛的到站預(yù)測和調(diào)度甚至交通燈的智能控制等功能。金卡工程正向非接觸式CPU卡/智能卡方向發(fā)展?，F(xiàn)在人均持卡量已超過4張，這些卡都將被采用RFID技術(shù)的單張射頻CPU卡（非接觸式CPU卡/智能卡）所取代，金卡工程又將邁上新的臺階。,5,RFID的基本原理,該模型中包含有這么兩個主要部件：一個是“閱讀器”，是一個與“電子標(biāo)簽”配對的，用于讀取“電子標(biāo)簽”中的信息以及向“電子標(biāo)簽”中寫入必要信息的電子收發(fā)器；另一個則是“電子標(biāo)簽”，是一種存儲有特殊標(biāo)簽信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)的電子裝置，附著于所需標(biāo)記的對象，其存儲的數(shù)據(jù)信息用于標(biāo)識所附著對象的相關(guān)屬性信息。,6,標(biāo)簽和閱讀器設(shè)計方案,7,數(shù)字控制電路：通常使用的都是微功耗的微處理器甚至是定制的或經(jīng)過對常規(guī)通用微處理器內(nèi)核進(jìn)行（RFID）專業(yè)化裁剪后的微處理器。存儲器是標(biāo)簽核心的另一組成部分，可根據(jù)應(yīng)用需要使用ROM/PROM存儲器（有的可直接使用固態(tài)數(shù)字邏輯以節(jié)省開銷）或EEPROM/FLASH型存儲器，在使用微處理器的系統(tǒng)中，可能還需要搭配RAM。,8,閱讀器的組成,9,閱讀器的組成和標(biāo)簽的組成基本上是差不多的，但特殊之處在于閱讀器使用的電源通常是市電（當(dāng)然是要變換成低壓直流電源）或電池（對于便攜/手持式閱讀器）；數(shù)字控制電路大多使用性能比較好的MCU以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和對外圍接口的控制；閱讀器的存儲器配置是根據(jù)實際使用目的和環(huán)境情況來予以決定,10,基于linux的ARM9嵌入式應(yīng)用,一、linux操作系統(tǒng)二、ARM9,11,嵌入式操作系統(tǒng)linux,linux的起源1969年由美國的LinusTorvalds創(chuàng)建，以可愛的胖企鵝作為標(biāo)志。它是嵌入式系統(tǒng)和構(gòu)筑集群計算機(jī)的首選。特點：、真正的多用戶多任務(wù)；、良好的兼容性；、強(qiáng)大的可移植性；、高度的穩(wěn)定性，linux是支持最多硬件平臺的操作系統(tǒng)；、漂亮的用戶界面，包括字符界面和圖形化用戶界面。優(yōu)點：、源代碼開放，成本低；、裁剪性，高度的模塊化；、完善的通信、圖文和文件管理功能；、驅(qū)動程序豐富；、功能強(qiáng)大，內(nèi)核??；、支持多種開發(fā)語言(linux+C);、極強(qiáng)的可擴(kuò)展性（linux+集群技術(shù)）。缺點：昂貴的價格反映出令人信服的性價比，卻把個人用戶拒之門外。,12,嵌入式操作系統(tǒng)linux,Linux的各組成部分、內(nèi)核：是整個操作系統(tǒng)的核心，提供相應(yīng)的硬件驅(qū)動程和網(wǎng)絡(luò)接口程序，源代碼用C語言編寫，采用模塊化的結(jié)構(gòu)，其主要模塊包括：存儲管理、CPU和進(jìn)程管文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理和驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信以及系統(tǒng)的引導(dǎo)、系統(tǒng)調(diào)用等。、Shell：用戶和內(nèi)核之間的橋梁。負(fù)責(zé)將用戶的命令解釋為內(nèi)核能夠接受的低級語言。、XWindow：圖形化用戶界面的標(biāo)準(zhǔn)。、應(yīng)用程序,13,嵌入式操作系統(tǒng)linux,Linux的基本原理Linux的CPU管理：分時方式管理CPU的運(yùn)行時間，實現(xiàn)多用戶多任務(wù)的操作系統(tǒng)。Linux的存儲管理：采用虛擬存儲技術(shù)，即用硬盤的空間來擴(kuò)充內(nèi)存的空間；遵循頁式存儲管理機(jī)制，虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存均按頁為單位加以分割，頁得大小固定不變。Linux的文件管理：采用虛擬文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)之間的接口）技術(shù)，依靠文件系統(tǒng)來實現(xiàn)。Linux的設(shè)備管理：所有外設(shè)按其數(shù)據(jù)交換的特性分成三類：字符設(shè)備（如打印機(jī)、聲卡、鍵盤、顯卡、鼠標(biāo)等輸入輸出設(shè)備），塊設(shè)備(必須將數(shù)據(jù)首先送到緩沖區(qū)，然后以塊為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即外設(shè))和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（數(shù)據(jù)包，如網(wǎng)卡）。,14,Linux的存儲管理,線性空間就是虛擬地址空間。進(jìn)程可尋址0-4GB的虛擬內(nèi)存，進(jìn)程的線性區(qū)由vm_area_struct結(jié)構(gòu)表示，并且按地址從小到大的形式組成鏈表。線性區(qū)定義如下：補(bǔ)充：鏈表，AVR樹（高度平衡二叉樹），搜索的速率高。,15,structvm_area_structstructmm_struct*vm_mm;/進(jìn)程的內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)mm_structunsignedlongvm_start;/線性區(qū)的起始地址unsignedlongvm_end;structvm_struct*vm_next;/指向鏈表中的下一個線性區(qū)pgprot_tvm_page_port;/頁保護(hù)位unsignedlongvm_flags;/標(biāo)志shortvm_avl_height;/AVL中，根節(jié)點的子樹高度structvm_struct*vm_avl_left;structvm_struct*vm_avl_right;structvm_struct*vm_next_share;/指向在共享鏈表中的下一個線性區(qū)structvm_struct*vm_pprev_share;structvm_operations_struct*vm_ops;/操作函數(shù)指針集的結(jié)unsignedlongvm_pgoff;structfile*vm_file;/線性區(qū)映射文件，指向文件結(jié)構(gòu)unsignedlongvm_raend;void*vm_private_data;,16,ARM9,嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）一般由嵌入式微處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等組成。嵌入式系統(tǒng)的硬件由ARM微處理器（單片機(jī)）和外圍設(shè)備組成。軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)軟件（OS）和應(yīng)用程序編程。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器，ARM（AdvancedRISCMachine）通常指帶有ARM核的一類微處理器。技術(shù)特點：低功耗；開發(fā)周期短；支持Thumb（16位）和ARM（32位）雙指令集；高效的總線系統(tǒng)（三種不同類型的總線AHB、ASB和APB）。ARM9系列微處理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的選擇。其架構(gòu)為：ARMv4T；核：ARM920T、ARM922T和ARM940T；特點：5級整數(shù)流水線（包括五個階段執(zhí)行：取指令、譯碼、執(zhí)行、緩沖/數(shù)據(jù)和回寫），指令執(zhí)行效率更高；支持多種主流嵌入式操作系統(tǒng)等。,17,ARM嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備和軟件基礎(chǔ),存儲器：幾乎每個嵌入式系統(tǒng)都必須用到的外地設(shè)，但由于制造工藝的不同而沒有加入芯片中。通信接口：一般用專門的通信接口芯片來實現(xiàn)，如USB接口市場上用USB-UART橋接芯片。ARM嵌入式系統(tǒng)軟件基分類：無操作系統(tǒng)（軟件直接搭在硬件上，即裸機(jī)程序）和帶操作系統(tǒng)（嵌入式LINUX）。,18,ARM的工作狀態(tài),ARM狀態(tài)：執(zhí)行32位的ARM指令；Thumb狀態(tài)：執(zhí)行16位的Thumb指令?？稍趦煞N狀態(tài)之間切換：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)為1時，可采用執(zhí)行BX指令的方法，使微處理器從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)；當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)為0時，可采用執(zhí)行BX指令的方法，使微處理器從Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)。,19,ARM的工作模式,ARM體系結(jié)構(gòu)支持7種工作模式：用戶模式（usr）、快速中斷模式（fiq）、外部中斷模式（irq）、管理模式（svc）、數(shù)據(jù)訪問終止模式（abt）、系統(tǒng)模式（sys）、未定義指令中止模式（und）。指令特點：采用固定長度的指令格式；使用單周期指令；大量使用寄存器；所有指令均可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行；可在一條指令中同時完成邏輯處理和移位處理；在循環(huán)處理中使用地址的自動增減來