基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計項(xiàng)目申報表

1、本科生研修與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計劃項(xiàng)目項(xiàng)目名稱基于ARM智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計項(xiàng)目名稱基于ARM的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計活動主持人學(xué)生卡8性別男性職稱應(yīng)用物理學(xué)年級08級班級1級物品該組的其他成員學(xué)生性別部門（部門）名稱專門年級連接合作者符號男性物理與電學(xué)系數(shù)字信息科學(xué)和技術(shù)08男性物理與電學(xué)系應(yīng)用物理學(xué)08男性物理與電學(xué)系數(shù)字信息科學(xué)和技術(shù)08男性物理與電學(xué)系數(shù)字信息科學(xué)和技術(shù)09男性物理與電學(xué)系數(shù)字信息科學(xué)和技術(shù)09導(dǎo)師情況性別男性出生日期1966.10職稱副教授專門材料物理與化學(xué)研究方向半導(dǎo)體引領(lǐng)手機(jī)電子郵件為什么cs163。導(dǎo)師簽名性別男性出生日期職稱講師專門電子與通信工程研究方向電子系統(tǒng)和專

2、用集成電路手機(jī)電子郵件導(dǎo)師簽名一、前期工作基礎(chǔ)該項(xiàng)目于2010年4月啟動，經(jīng)過項(xiàng)目組成員一年的前期調(diào)研，取得了以下進(jìn)展和成果：1.開發(fā)環(huán)境在ARM板上搭建成功。絕大多數(shù)PC系統(tǒng)軟件開發(fā)都是以原生方式進(jìn)行的，即本地開發(fā)、調(diào)試、本地運(yùn)行的方式。但是這種方法不適合嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)，因?yàn)閷τ谇度胧较到y(tǒng)軟件的開發(fā)，沒有足夠的資源在本機(jī)（即arm板上的系統(tǒng)）上運(yùn)行開發(fā)工具和調(diào)試工具。通常嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用交叉編譯和調(diào)試的方式。在PC上建立了交叉編譯和調(diào)試環(huán)境。開發(fā)環(huán)境的搭建包括：交叉編譯器的安裝，nfs服務(wù)器的配置。圖中網(wǎng)線用于NFS服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)連接，串口線用于顯示編譯和運(yùn)行的調(diào)試信息。2.sql

3、ite數(shù)據(jù)庫移植成功SQLite 是一個開源的嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫，由 D. Richard Hipp 于 2000 年發(fā)布，它減少了應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)的開銷，SQLite 便攜、易用、小巧、高效、可靠。 SQLite 嵌入在使用它的應(yīng)用程序中，它們共享相同的進(jìn)程空間，而不是單個進(jìn)程。從外部看，它不像 RDBMS，但在流程內(nèi)部，它是一個完整的、自包含的數(shù)據(jù)庫引擎。因?yàn)?SQLite 具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以非常適合嵌入式系統(tǒng)。一個。配置 Makefile：./configure -host=arm-linux -prefix=你要安裝的路徑 -disable-tcl -disable- -disable-

4、readline TLIBS=-ldl -lpthread灣。編譯安裝安裝使用 MiniGUI 創(chuàng)建可視化數(shù)據(jù)庫編輯器如下圖所示：將SQLite庫和頭文件復(fù)制到編譯器的環(huán)境變量目錄下，即可編譯出包含SQLite API的程序。3.使用qt編程增加linux版DNW下載工具功能arm開發(fā)中燒寫Flash的一般做法是使用windows xp系統(tǒng)的dnw.exe程序。但是，對于linux系統(tǒng)的開發(fā)然后“運(yùn)行”到windows xp系統(tǒng)下載一個程序，確實(shí)是很費(fèi)力的。勢必降低開發(fā)效率。 xdnw是一個運(yùn)行在linux環(huán)境下進(jìn)行flash編程的小軟件。 xdnw 由 arm 社區(qū)發(fā)布，我們修復(fù)了其中的一個

5、重要錯誤（無法重新刷機(jī)）。用 xdnw 燒寫的程序4、成功移植Tslib并嵌入到系統(tǒng)中作為移動終端，觸摸屏是與移動終端交互的最佳方式。在使用觸摸屏的移動終端中，觸摸屏性能的調(diào)試是重要問題之一。由于電磁噪聲，觸摸屏容易出現(xiàn)點(diǎn)擊不準(zhǔn)確、抖動等現(xiàn)象。tslib是一個開源程序，可以對觸摸屏驅(qū)動獲取的樣本提供過濾、去抖、校準(zhǔn)等功能，所以將tslib移植到arm系統(tǒng)是一個重點(diǎn)。移植 tslib 的步驟如下所示：Tslib的編譯過程下面是運(yùn)行觸摸屏驗(yàn)證程序：5 、成功制作系統(tǒng)人機(jī)界面一個好的平臺需要有一個交互界面。 Qt 和 minigui 是比較流行的開發(fā) arm 系統(tǒng)接口的開發(fā)環(huán)境。使用它們的好處是：1

6、.都是開源軟件，開發(fā)不需要很多技術(shù)支持（因?yàn)橹灰袉栴}，都能找到源代碼2.兩者都是免費(fèi)的。3.大量的資源可以在網(wǎng)上找到它們的區(qū)別在于Qt使用C+語言開發(fā)面向?qū)ο缶幊?，更便于圖形界面開發(fā)； minigui是用C語言開發(fā)的，可以為arm系統(tǒng)節(jié)省CPU資源。以下是我們使用 Qt 制作的幾個小型應(yīng)用程序接口：文本編輯器一個小型桌面管理系統(tǒng)文件瀏覽器編號表處理軟件6、優(yōu)化MiniGUI輸入法窗口，增加虛擬鍵盤功能嵌入式設(shè)備鍵盤的簡單性給輸入帶來了不便，而MiniGUI沒有自己的虛擬鍵盤，這使得MiniGUI程序帶來了界面不友好的缺點(diǎn)。為此，我們專門研究1.3.3了MiniGUI版本的輸入法窗口，并專門定

7、制了帶有虛擬鍵盤的輸入法窗口，大大提高了人機(jī)界面的便利性，如下圖所示：7 、成功將linux內(nèi)核移植2.6.38到arm開發(fā)板上linux內(nèi)核一直在改進(jìn)。他融合了最新的技術(shù)，凝聚了全球自由軟件開發(fā)者的心血，為人們提供了一個良好的、穩(wěn)定的、技術(shù)跟隨的、透明的安全體系。系統(tǒng)穩(wěn)定，核移植是必不可少的一步：由于自由軟件社區(qū)的支持，大部分平臺都可以輕松移植，但由于存儲和外圍設(shè)備的不同，有些細(xì)節(jié)還是需要自己修改。一個。構(gòu)建自己的目標(biāo)平臺；乙。設(shè)置自己的機(jī)器碼；丙。修改時鐘頻率；d .創(chuàng)建Nand分區(qū)表信息（靜態(tài)struct mtd_partition XXX_default_nand_part ）e .移

8、植yaffs文件系統(tǒng)，或者直接使用內(nèi)核默認(rèn)支持的jaffs文件系統(tǒng)。前者更適用于性能較差的閃存嵌入式設(shè)備。f .遷移或添加與您自己的目標(biāo)平臺相關(guān)的驅(qū)動程序但是修改有一個問題：1 、由于2.6.38廢棄了舊的信號量定義方式，所以在移植部分驅(qū)動時會出現(xiàn)錯誤：老辦法：DECLARE_MUTEX(name); /定義名稱信號量，并將初始值賦值為1。新方式：DEFINE_SEMAPHORE(name);2.由于2.6.38_#define EV_VERSION 0 x010001比較老#define EV_VERSION 0 x010000該更改使使用 TSLib 的觸摸屏無法使用，解決方法：把上面的版

9、本號改成舊的。c.bootlaoder 無法向核心傳遞參數(shù)：linux 2.6.38arch/arm/kernel/setup.c文件的void _init setup_arch(char *cmdline_p)函數(shù)中注釋掉#if defined(CONFIG_DEPRECATED_PARAM_STRUCT)和#endif 。8. 早期作品展示1.ARM和MSP430通過nRF905無線通信2.做了一個互聯(lián)網(wǎng)飲水機(jī)使用MiniGUI和網(wǎng)絡(luò)編程，通過驅(qū)動程序編程實(shí)現(xiàn)對家中飲水機(jī)的遠(yuǎn)程控制，并將信息及時反饋給致者。如下所示：二、項(xiàng)目依據(jù)項(xiàng)目研究的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平越來越高，汽

10、車也逐漸走進(jìn)尋常百姓家。交通便利了人們的生活，但車輛的增多在一定程度上也給生活帶來了很多不便，造成了一些負(fù)面的社會影響，如汽車尾氣對環(huán)境的污染、車輛存放的安全、停車難等.特別是在繁華地段的商業(yè)購物區(qū)、大型醫(yī)院、商業(yè)寫字樓等場所。停車場面積大，車位多，但停車場內(nèi)往往存在各種不盡人意的現(xiàn)狀：車位難找，費(fèi)時費(fèi)力，停車場空氣臟，出來的時候找不到你的車。造成這種情況的原因之一是車輛的增加和停車場管理系統(tǒng)的不完善。近年來，我國停車場自動化管理技術(shù)逐漸成熟，停車場管理系統(tǒng)向大型化、復(fù)雜化、高科技化方向發(fā)展。人員可輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離智能監(jiān)控管理，從而大大減輕停車問題帶來的壓力。停車場管理質(zhì)量的好壞不僅會影響企業(yè)或

11、公司的形象，從長遠(yuǎn)來看，也會影響到企業(yè)和公司的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，對于大型停車場，構(gòu)建智能化管理系統(tǒng)顯得尤為重要。由大量集成了處理器、存儲器和無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的具有動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自組織網(wǎng)絡(luò)稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)長距離無線通信和短距離無線通信方式的無縫連接，實(shí)現(xiàn)停車場信息的遠(yuǎn)程自動采集，并通過各種傳感元件轉(zhuǎn)換被測物體的各種參數(shù)。信號調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E最終送至控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其組網(wǎng)方便、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低廉等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于停車場信息采集、停車場設(shè)備智能控制等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它起著重要的支撐作用，具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)意義

12、。因此，設(shè)計了基于ARM的智能停車場管理系統(tǒng)，可以有效防止汽車被盜，提高服務(wù)質(zhì)量；提高工作效率，減少人工工作量，降低人工成本；智能停車場管理系統(tǒng)采用圖形化人機(jī)界面操作方式，具有操作簡單、使用方便、功能先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，使停車場用戶可以在最短的時間內(nèi)進(jìn)出停車場，從而提高車庫管理質(zhì)量，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。系統(tǒng)分為信息采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)庫建設(shè)和數(shù)據(jù)信息處理四個部分。系統(tǒng)組成圖如下圖所示。其主控系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)，采用ARM9 S3C2440處理器和Linux操作系統(tǒng)，具有通信網(wǎng)絡(luò)和通用外設(shè)接口，可以對設(shè)備進(jìn)行控制和管理。外網(wǎng)采用短距離、低功耗無線通信技術(shù)，結(jié)合傳感器采集和傳輸停車場信息。在此基礎(chǔ)

13、上，開發(fā)了一個嵌入式數(shù)據(jù)庫來存儲和收集信息，并使用數(shù)據(jù)庫管理軟件對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。具體實(shí)現(xiàn)功能： （1）停車場信息采集：從分散在全國各地的停車場管理系統(tǒng)中實(shí)時采集基本停車場信息和停車信息。位資源狀態(tài)數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)換處理。（2）停車場信息傳輸：將各個停車場收集的信息合理發(fā)布到各地各類電子屏幕、互聯(lián)網(wǎng)或其他終端用戶，引導(dǎo)司機(jī)就近停車。（3）停車場管理控制：負(fù)責(zé)對收集到的信息和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)反饋信息進(jìn)行對比分析，提出系統(tǒng)問題的合理解決方案。(4)數(shù)據(jù)庫設(shè)計：統(tǒng)一保存子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)處理邏輯和收發(fā)存儲邏輯。二、國外研究現(xiàn)狀停車問題是一種社會環(huán)境問題，是城市發(fā)展過程中的客觀社會現(xiàn)象。智能停車場在我國的應(yīng)用研究

14、尚處于起步階段。智能停車場產(chǎn)業(yè)在我國仍是新興產(chǎn)業(yè)。建設(shè)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，規(guī)模也不大。根據(jù)市場需求可以斷定，科技含量高、附加值高、無線傳感技術(shù)的智能停車場具有廣闊的市場前景。停車場不僅適用于小型汽車。隨著不斷完善，智能停車場的車型也在向大型重型車輛發(fā)展。在日本，可以停放卡車和公共汽車的智能停車場正在設(shè)計和開發(fā)中，也有專門為家庭設(shè)計的。制造的家庭停車場等停車場實(shí)現(xiàn)了無人化管理。停車行業(yè)正在向多元化發(fā)展。其停車場技術(shù)不僅是單純的機(jī)械設(shè)備，還包括建筑、機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控管和計算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進(jìn)技術(shù)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日臻完善，如進(jìn)出車輛聲光引導(dǎo)定位、車輛大小重量自動識別、限速保護(hù)與多機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖

15、、車位自動跟蹤、鏈繩長度超限報警及彈性變形自動補(bǔ)償、車輛安全檢測、自動滅火等。停車場控制向智能化方向發(fā)展，一些新技術(shù)快速進(jìn)入領(lǐng)域，如物聯(lián)網(wǎng)、變頻技術(shù)、全電腦（多機(jī)）控制系統(tǒng)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、垂直升降水平平移機(jī)構(gòu)、IC卡防偽技術(shù)、機(jī)電安全裝置系統(tǒng)、防火防盜系統(tǒng)、停電及停電排除及處理系統(tǒng)等c.全電腦自動控制系統(tǒng)的開發(fā)，需要設(shè)計專門的硬件系統(tǒng)，開發(fā)專門的軟件技術(shù)，使其適用于入車全過程的管理和控制。停車場越來越向智能化、無人化方向發(fā)展，并結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)：自動控制技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、圖像識別技術(shù)、傳感技術(shù)、報警裝置、防盜防火裝置等，智能停車場將成為獨(dú)立的高科技設(shè)備。與各種先進(jìn)技術(shù)的融合，將推動

16、停車場向高科技方向發(fā)展，形成智能停車場產(chǎn)業(yè)。我國對智能停車場的需求將不斷增加。雖然我國智能停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)起步較晚，但人們已經(jīng)意識到智能停車場建設(shè)的必要性和緊迫性。并且我國也開始了智能停車場技術(shù)的研發(fā)，加上在控制、機(jī)械、電子等方面有一定的基礎(chǔ)，相信我國的智能停車場技術(shù)將會快速發(fā)展。3.主要參考1 董潔, 王子良.基于網(wǎng)絡(luò)的智能立體車庫管理系統(tǒng)客戶端程序開發(fā)J.起重運(yùn)輸機(jī)械，2010（1）。2 董潔，王子良?；诰W(wǎng)絡(luò)的智能立體車庫管理系統(tǒng)中控程序開發(fā)J.起重運(yùn)輸機(jī)械，2008（2）。3 林曉飛，斌?；贏RM的嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)及實(shí)例教程M.：清華大學(xué)， 2007 .4 姜秀波. Zigbee

17、 技術(shù)及其應(yīng)用。低壓電器J，2005，7：27-29。5 利民，建中，于等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)M.：清華大學(xué)，2005。6 勇，龍一紅。嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計J理工大學(xué)學(xué)報, 2006, 28(3): 107-109.7 瑞華，袁.基于嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的實(shí)現(xiàn)J計算機(jī)工程與設(shè)計，2006,25(4):176-178。三、項(xiàng)目實(shí)施計劃一、項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容及要解決的關(guān)鍵問題項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容主要分為三個部分：(1) 嵌入式Linux系統(tǒng)嵌入式 Linux 的優(yōu)勢嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)為基礎(chǔ)，軟硬件可定制，適用于對功能、可靠性、成本、功耗等有嚴(yán)格要求的特殊計算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如

18、圖1所示。實(shí)時性能是嵌入式系統(tǒng)的基本要求，其次還要求代碼少、速度快、可靠性高。嵌入式Linux（Embedded Linux）是指將Linux切割小型化后，可以固化在內(nèi)存或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux的開發(fā)和研究已成為操作系統(tǒng)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。與其他嵌入式操作系統(tǒng)相比（詳見表1），Linux的特點(diǎn)如下。表 1 專用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)與嵌入式 Linux 對比專用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)嵌入式Linux操作系統(tǒng)費(fèi)用生產(chǎn)的每件產(chǎn)品都要收費(fèi)自由的購買費(fèi)數(shù)十萬元（人民幣）自由的技術(shù)支援由開發(fā)商獨(dú)家提供的有限技術(shù)支持得到全球自由軟件開發(fā)商的支持網(wǎng)絡(luò)功能加幾十萬元（RMB）

19、購買免費(fèi)和出色的性能軟件轉(zhuǎn)移困難（因?yàn)樗且粋€封閉系統(tǒng)）簡單、開放的代碼（許多應(yīng)用軟件支持）應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期長，因?yàn)榭捎玫拇a是有限的簡而言之，新產(chǎn)品很快上市，因?yàn)橛泻芏喙泊a可供參考和移植實(shí)時性能這很好需要改進(jìn)，可以通過PT_Linux等模塊來彌補(bǔ)穩(wěn)定更好的不錯，但在高性能系統(tǒng)方面需要改進(jìn)首先，Linux系統(tǒng)是分層的，內(nèi)核是完全開放的。 Linux 由許多小型和高性能的微內(nèi)核系統(tǒng)組成。在核心代碼完全開放的前提下，不同領(lǐng)域、不同層次的用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求輕松改造核心，以低成本設(shè)計開發(fā)出滿足自身需求的嵌入式系統(tǒng)。二、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能。 Linux誕生于互聯(lián)網(wǎng)時代，具有Unix的特點(diǎn)，保

20、證了它支持它支持所有標(biāo)準(zhǔn)的 Internet 協(xié)議，并且可以使用 Linux 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧開發(fā)成嵌入式 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統(tǒng)，為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。第三，Linux擁有完整的工具鏈，可以輕松建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，可以克服仿真工具在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的障礙。 Linux 還符合 IEEE POSIX.1 標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)用程序更具可移植性。用于傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)的程序調(diào)試和調(diào)試工具是通過在線仿真器 (ICE) 實(shí)現(xiàn)的。通過更換目標(biāo)板的微處理器，為目標(biāo)程序提供完整的仿真環(huán)境，完成監(jiān)控調(diào)試程序；

21、但一般比較貴，只適合非常底層的調(diào)試。使用嵌入式Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能，即使不使用模擬器，也可以很好的進(jìn)行開發(fā)調(diào)試工作，從而節(jié)省大量的開發(fā)成本。嵌入式Linux為開發(fā)者提供了完整的工具鏈（tool chain）。它使用GNU的gcc作為編譯器，使用gdb、kgdb、xgdb作為調(diào)試工具，可以輕松實(shí)現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件各個層面的調(diào)試。第四，Linux 具有廣泛的硬件支持特性。 Linux 可以在各種處理器上運(yùn)行，無論是 RISC 還是 CISC，32 位還是 64 位。 Linux 通常使用的微處理器是 Intel X86 芯片家族，但它也可以運(yùn)行在摩托羅拉的 68K 系列

22、 CPU 和 IBM、Apple、摩托羅拉的 PowerPC CPU 和英特爾的 StrongARM CPU 等處理器上。 Linux 支持多種主流硬件設(shè)備和最新的硬件技術(shù)，甚至可以在沒有存儲管理單元（MMU）的處理器上運(yùn)行。這意味著嵌入式Linux將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。Linux的幾個問題。就目前的技術(shù)來看，嵌入式Linux的研究成果與市場的真實(shí)需求還有一段距離。因此，嵌入式Linux的成熟需要從以下幾個方面發(fā)展。(a) Linux 的實(shí)時擴(kuò)展實(shí)時性是嵌入式操作系統(tǒng)的基本要求。由于Linux還不是真正的實(shí)時操作系統(tǒng)，內(nèi)核不支持事件優(yōu)先和搶占式實(shí)時特性，所以在開發(fā)嵌入式Linux的過程中，首

23、要的問題就是擴(kuò)展Linux的實(shí)時性能。 Linux實(shí)時性能的擴(kuò)展可以通過兩種方式進(jìn)行：橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展。向外擴(kuò)展就是從上往下擴(kuò)展，讓實(shí)時系統(tǒng)能夠支持更廣泛的范圍和更多的設(shè)備。目前開發(fā)的設(shè)備僅限于簡單的串行/并行數(shù)據(jù)采集和具有實(shí)時要求的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)計算，而實(shí)時網(wǎng)絡(luò)等實(shí)時系統(tǒng)的高級應(yīng)用需要進(jìn)一步發(fā)展。向上擴(kuò)展就是擴(kuò)展Linux內(nèi)核，在功能上擴(kuò)展Linux的實(shí)時處理和控制系統(tǒng)。比如嵌入式系統(tǒng)RT-Linux，其基本原理是把Linux本身的任務(wù)和Linux內(nèi)核本身的任務(wù)作為優(yōu)先級最低的任務(wù)，將實(shí)時任務(wù)作為優(yōu)先級最高的任務(wù)，即在存在實(shí)時任務(wù)的情況下運(yùn)行實(shí)時任務(wù)，否則運(yùn)行Linux本身的任務(wù)。實(shí)時任務(wù)不同于

24、普通的 Linux 進(jìn)程。它以 Linux 的可加載內(nèi)核模塊 (LKM) 的形式存在。當(dāng)需要運(yùn)行實(shí)時任務(wù)時，將實(shí)時任務(wù)的內(nèi)核模塊插入內(nèi)核。通信是通過共享內(nèi)存或 FIFO 通道實(shí)現(xiàn)的。(b) 改變Linux內(nèi)核的架構(gòu)Linux 內(nèi)核系統(tǒng)使用 Monolithic。在這種架構(gòu)中，核心的所有部分都是集中的，所有部分都被編譯和鏈接在一起。這樣系統(tǒng)各部分可以直接通信，有效縮短任務(wù)之間的切換時間，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和CPU利用率，具有良好的實(shí)時性；但是當(dāng)系統(tǒng)比較大的時候，體積也比較大，嵌入式不符合系統(tǒng)容量小、資源有限的特點(diǎn)。另一個核心架構(gòu)MicroKernel，在核心中只包含了一些基本的核心功能，比如創(chuàng)建和

25、刪除任務(wù)、任務(wù)調(diào)度、存儲管理和中斷處理，而文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等部分則在用戶內(nèi)存空間運(yùn)行.這種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行效率雖然不如Monolithic內(nèi)核，但是大大減小了內(nèi)核的體積，同時也方便了整個系統(tǒng)的升級、維護(hù)和移植，能夠更好的滿足需求的嵌入式系統(tǒng)。因此，為了使嵌入式Linux的應(yīng)用更加廣泛，如果將Linux現(xiàn)有的Monolithic內(nèi)核結(jié)構(gòu)的一部分轉(zhuǎn)化為MicroKernel架構(gòu)，得到的Linux不僅可以具有良好的實(shí)時性，而且可以滿足嵌入式系統(tǒng)。小尺寸要求。此外，Linux 是一個需要內(nèi)存的操作系統(tǒng)。雖然這可以通過刪除一些不必要的功能來彌補(bǔ)，但這可能會浪費(fèi)時間并且很容易造成很多麻煩。許多 Linux

26、應(yīng)用程序使用虛擬內(nèi)存，這在許多嵌入式系統(tǒng)中沒有任何價值。因此，沒有磁盤的 Linux 嵌入式系統(tǒng)無法運(yùn)行任何 Linux 應(yīng)用程序。(c) 完善Linux的集成開發(fā)環(huán)境提供完整的集成開發(fā)環(huán)境是每個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員所期望的。一個完整的嵌入式系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境一般需要提供的工具有：編譯器/鏈接器、核調(diào)試/跟蹤器和集成圖形界面開發(fā)平臺。集成的圖形界面開發(fā)平臺包括編輯器、調(diào)試器、軟件仿真器和監(jiān)視器。在Linux系統(tǒng)中有強(qiáng)大的gcc編譯工具鏈，使用了基于GNU的調(diào)試器gdb的遠(yuǎn)程調(diào)試功能。通常，客戶端運(yùn)行調(diào)試器來調(diào)試運(yùn)行在主機(jī)上的操作系統(tǒng)內(nèi)核；在使用遠(yuǎn)程開發(fā)的時候，還可以使用跨平臺的方式，比如Windo

27、ws平臺下的debug tracer，來調(diào)試Linux主機(jī)系統(tǒng)。但是，在基于圖形界面的具體系統(tǒng)定制平臺的研究上，Linux與Windows操作系統(tǒng)之間還存在差距。因此，要讓嵌入式Linux在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域的優(yōu)勢更加明顯，整體的集成開發(fā)環(huán)境還需要改進(jìn)和完善。(2) 傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在探測區(qū)域附近，這個過程可以通過飛機(jī)散布、人工嵌入和火箭彈射來完成。傳感器節(jié)點(diǎn)釋放后，進(jìn)入自檢啟動喚醒狀態(tài)。在簇頭節(jié)點(diǎn)的引導(dǎo)下，建立路由拓?fù)?。之后，傳感器?jié)點(diǎn)收集并記錄其周圍感興趣的環(huán)境信息，并遵循先前建立的路由拓?fù)渎窂健Ｖ鹛?/p>

28、傳輸，數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能會經(jīng)過多個節(jié)點(diǎn)處理，再經(jīng)過單跳或多跳路由后傳輸?shù)絪ink節(jié)點(diǎn)，sink節(jié)點(diǎn)通過串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)用于集中處理的端口。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為PC使用，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接到基于Ip v6的cernet2骨干網(wǎng)。監(jiān)控中心從certnet2獲取數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的融合、展示、預(yù)測、決策，從而協(xié)調(diào)整個網(wǎng)絡(luò)。和控制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成部分傳感器節(jié)點(diǎn)主要由四個基本單元組成：傳感單元、處理單元、無線通信單元和供電單元。根據(jù)應(yīng)用的需要，傳感器節(jié)點(diǎn)還可以包括定位單元、移動單元、能量產(chǎn)生單元等擴(kuò)展單元。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖2所示。目前的無線通信技術(shù)如表所示無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題網(wǎng)絡(luò)通信問題

29、：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在通信過程中，信號可能會受到惡劣環(huán)境的影響，同一信道可能會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。如何安全有效地進(jìn)行溝通是一個亟待研究和解決的問題。系統(tǒng)供能問題：目前主要解決方案是：使用高能電池，降低節(jié)點(diǎn)功率；通過使用數(shù)據(jù)融合減少節(jié)點(diǎn)通信流量；通過節(jié)點(diǎn)休眠降低能耗。成本問題。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中需要嘗試大量的微型傳感器，如何在保證其功能的前提下降低傳感器節(jié)點(diǎn)的成本也備受關(guān)注。高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種自組織無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。有很多形式和方法。如何提高網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力和安全性能有很多問題需要解決。(3) 嵌入式數(shù)據(jù)庫的開發(fā)(a) 嵌入式數(shù)據(jù)庫性能穩(wěn)定性研究與測試。(b) 將

30、數(shù)據(jù)庫遷移到嵌入式平臺。嵌入式數(shù)據(jù)庫概述：嵌入式實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是近年來興起的一種新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)?；谀壳俺墒斓臄?shù)據(jù)庫技術(shù)，根據(jù)嵌入式設(shè)備的具體特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在移動設(shè)備和嵌入式設(shè)備上的存儲、組織和管理。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通常運(yùn)行在大型計算設(shè)備上。隨著計算設(shè)備的日益小型化，數(shù)據(jù)庫的小型化也日益迫切。與普通數(shù)據(jù)庫相比，嵌入式數(shù)據(jù)庫具有以下特點(diǎn)(a) 可嵌入性：可移植性好，空間限制強(qiáng)，可與用戶程序集成。(b) 實(shí)時性：系統(tǒng)緊湊，只有具有嵌入式的數(shù)據(jù)庫才能第一時間獲取系統(tǒng)的資源，第一時間響應(yīng)系統(tǒng)的請求。(c) 嵌入式數(shù)據(jù)庫還具有功能齊全、健壯的特點(diǎn)。需要解決的關(guān)鍵問題(1)系統(tǒng)軟件操作平臺設(shè)計Linux作

31、為嵌入式操作系統(tǒng)是完全可行的。由于 Linux 提供了完成嵌入式功能所需的基本內(nèi)核和所有用戶界面，因此它可以處理嵌入式任務(wù)和用戶界面。將 Linux 視為一個連續(xù)體，從具有內(nèi)存管理、任務(wù)切換、時間服務(wù)和其他拆分的微內(nèi)核到支持所有文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的完整服務(wù)器。 Linux作為嵌入式系統(tǒng)是一個新成員，具有很多優(yōu)勢。它便攜、穩(wěn)定、功能強(qiáng)大且易于開發(fā)，適用于許多 CPU 和硬件平臺。嵌入式Linux系統(tǒng)需要以下三個基本要素：系統(tǒng)引導(dǎo)工具（機(jī)器上電后用于系統(tǒng)定位和引導(dǎo)）、Linux微內(nèi)核（內(nèi)存管理、程序管理）、初始化過程。但如果要成為一個完整的操作系統(tǒng)并繼續(xù)保持小型化，還必須添加硬件驅(qū)動程序、硬件接口程序和應(yīng)用程序組。(2)系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計在選擇硬件時，由于缺