基于ARM9的实时温度监控系统设计（2） 监控系统, 硬件

yuyang911220

2  系统硬件设计
2．1 测温显示部分设计
     测温显示部分的硬件电路如图2所示。本系统的温度传感器采用DALLAS公司的DS18B20该传感器具有测温范围广(-55～125℃)、精度高(分辨率为0．062  5℃)的特点，而且使用简单，无需其他电路，可直接输出温度值。由于本系统内嵌Linux2．6内核，因此在使用硬件时必须编写驱动程序，应注要遵循严格的工作时序和通信协议。测温时，首先对18B20进行初始化，然后调用驱动程序，再通过其内部的AD转换器将模拟量转换成16位的数字量，最后通过DO引脚将温度值送给2410的GPIO引脚。

     显示部分采用移位寄存器74LS164和数码管组成。将传感器采集到的温度转换成十进制数输出，通过移位寄存器将温度值送给数码管显示。
2．2  以太网通信设计
    DM9000是一款高性能和低功耗的自适应10／100M bpsCMOS芯片，完全兼容IEEE802．3u，支持10／100  M  bit／s单工和双工模式的以太网传输，支持IEEE802．3x全双工流控制，具备载波多路访问和碰撞检测(CSMA／CD)机制，具备4k双字SRAM的接收缓冲区。支持与处理器之间的8  bit，16 bit，32 bit接口方式。

     S3C2410通过扩展一片DM9000来实现以太网通信，其连接电路如图3所示。将S3C2410的数据线DATA0-DATA15连接DM9000的SD0-SD15，读写控制信号IOR和IOW对应连接连接S3C2410的nOE和nWE，CS片选信号由nGCS2给出。

3 系统软件设计
3．1 Boa服务器在Linux下的移植及配置
     目前在Linux下的WEB服务器主要有boa和httpd等。httpd是一个简单的web  Server，对认证以及CGI都不支持；而boa较httpd更为完善，尤其Boa源码开放且性能较高。本系统选择Boa作为Web服务器，但是Linux内核中不包含Boa的源代码，因此要想存本系统中实现Boa服务器，需要完成Boa源代码的下载、修改和交叉编译。之后再对boa．conf和mime．tyPes这两个文件进行配置才能实现，其修改和配置过程如下：
     1)创建目录
    即在root目录下通过mkdir创建服务器目录。
     2)配置Web服务器的根目录路径(SERVER_ROOT)
     可通过使用命令行boa-c／root／&，的方式来指定服务器根目录。或者还可以在boa／src／目录下，修改define．h头文件中的#define  SERVERROOT“／root”语句来指定。
    3)配置boa．conf文件。
     4)最后将boa．conf文件和mime．types文件复制到web服务器的根目录
    定义默认首页路径以及CGI程序库所在路径，即Directory  Idexindex．html以及ScriptAlias／cgi-bin／root／www／cgi-bin／
     配置完成后进行交叉编译，将编译后得到的可执行文件复制进Linux服务器的文件系统中，最后运行Boa服务器．／Boa&。
3．2  CGI编程
    CGI(Common Gateway  Interfac)中文解释为通用网关接口，通过这种接口可以使Web服务器执行外部请求再将结果转回给应用程序，这种从用户处接受和返回的方法实现了客户端和Web服务器之间交互。CGI程序的语法格式要求很严格，原因是CGI主要通过HTTP协议实现的客户端与服务端之间的通信，每次当用户从客户端向服务端发送请求消息时，该消息会处理用输入的CGI扩展程序的URL地址的真实值，当CGI扩展程序在处理结束之后才将HTTP响应消息返回给客户端。因此，CGI程序的输出数据得语法格式必须和相应消息的语法格式一致，才能保证正确处理。
     CGI程序的调用方法有2种：1)直接输入地址方式。用户在浏览器地址中直接输入正确的URL地址，经Web服务器解析完URL后调用正确的CGI程序。2)在CGI程序中使用FROM表单样式实现调用。CGI程序使用HTTP协议完成的，在HTTP表单元素中ACTION属性值用来指定URL地址，MET  HOD属性值用来指定请求方式为GET或POST。
     CGI程序可以用任何程序设计语言编写，而且C语言的平台无关性很好，因此本系统选择择用C来编写CGI程序。另外，本系统将温度数据保存到文件wendu．txt中，CGI是通过读取文件来获取数据。
3．3  客户端AJAX控件开发
    AJAXl~f即“Asynchronous Java Script and XML”(异步Java  Script和XML)，AJAX并非缩写词，而是由Jesse James  Gaiiett创造的名词，是指一种创建交互式网页应用的网页开发技术AJAX的核心理念在于使用XMLHttpRequest对象发送异步请求。
     在传统的JavaScript编程中，如果要从服务器上的文件或数据库中得到任何的信息，或者向服务器发送信息的话，就必须利用一个HTML表单向服务器GET或POST数据，同时用户还需要单击“提交”按钮来发送／获取信息，等待服务器的响应，然后一张新的页面会加载结果，这样就使得传统的web应用程序变得运行缓慢，且越来越不友好。而通过AJAX，可以用XMLHttpRequest对象来直接与服务器进行通信，即可以在不重载页面的情况与Web服务器交换数据。客户端可以停留在同一个页面，用户不会注意到脚本在后台请求过页面，或向服务器发送过数据。本系统需要用户在客户端看到采集温度的实时动态变化折线图，因此选择AJAX技术开发空间。
     首先打开连接，读取wendu．txt中的字符串，用split函数截取温度数据存入字符数组中。
    其代码如下：
   
   
     然后编写绘制温度时间折线图函数，将保存温度的字符数组作为参数传入函数中来绘制图像。页面每秒刷新一次，即可实现实时绘制图像。运行结果如图4所示。

    1)在页面引入画图需要的Javascript文件。
     2)在HTML页面onload方法中调用function(x，y)，x是时间数组，y是温度数组。
   

4 结论
     经测试，本地客户可通过一台上网的计算机，即可以灵活方便实现对远程温湿度的采集与监控，还可以配置GSM模块实现无线监控。此系统工作稳定，扩展性强，配置灵活，功能丰富，具有良好的移植性、通用性并在测量与控制领域有广阔的应用前景。