摘 要

随着科学技术的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，生活生产也向着智能化和高效化的方向发展。在工业4.0的时代大潮面前，工业领域中常用的嵌入式系统也要向更高的一个层次发展，向着高实时性、高自适应性、易操作性和模块化的方向发展。

在这种需求下，本设计将使用基于嵌入式Linux操作系统，实现在工业领域下的Web远程继电器控制系统。本设计旨在研究一个在嵌入式芯片上实现服务器的以太网控制系统。

为了实现这个系统，本文将整个系统分为用户层、服务层和现场层，选择Linux操作平台，并将其移植到嵌入式芯片，接着配置好Boa服务器，再用CGI技术写动态网页，最后通过现场测试验证了系统的可用性。

关键词：嵌入式系统；网络服务器；Boa；CGI

Abstract

With the continuous development of science and technology, people's living standard has been gradually improved, and the industry and life is developing towards the direction of intelligence and high efficiency. In the coming of the era of industrial 4.0, the embedded system which is used in the industry field must be developed to a higher level, to the high real-time, high self adaptability, aim to be easy to operate and modular direction.

Under this kind of demand, this design will use the embedded Linux operating system to realize the Web remote relay control system in the industry field. The aim of this paper is to study an Ethernet control system on the embedded chip.

In order to realize the system, the whole system is divided into user layer, service layer and field layer in this paper and it chooses Linux operating platform and is ported to the embedded chip, then configure the boa server, using CGI technology to write dynamic web pages. Finally, we test the system verify the system availability.

Key words: embedded system;web server;Boa;CGI

目录

第一章 绪论 1

1.1课题的目的及意义 1

1.2国内外研究现状及发展趋势 1

1.3论文的主要内容和章节安排 2

第二章 网络远程继电器控制系统的总体分析与设计 3

2.1系统功能需求分析 3

2.2系统结构模型 4

2.3方案设计 4

第三章 系统硬件电路设计 9

3.1 硬件总体设计方案 9

3.2 主控芯片选择 10

3.3 SDRAM存储模块电路 11

3.4 Flash存储模块电路 11

3.5 GPIO控制外部电路 13

3.6 网络接口设计 13

3.7继电器模块设计 14

第四章 系统软件部分设计 16

4.1 用户层网页设计 16

4.2 服务层软件设计 17

4.2.1 嵌入式操作系统选择 17

4.2.2 Web远程服务器的移植与配置 19

4.2.3 通用网关CGI的移植与配置 21

4.3 现场层驱动设计 22

4.3.1 DM9000驱动设计 22

4.3.2 继电器驱动设计 22

第五章 系统测试 24

5.1 实验平台的组建 24

5.1.1 硬件连接 24

5.1.2 软件设置 24

5.2 功能验证 24

5.2.1 远程访问功能验证 24

5.2.2 远程继电器控制LED功能验证 25

第六章 总结与展望 27

6.1 本论文研究总结 27

6.2 前景展望 27

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1课题的目的及意义

计算机网络技术和嵌入式技术的迅猛发展使生活中的嵌入式产品变得越来越多元化^[1]。在嵌入式设备中实现Web服务器的功能，通过网线将其连接到Internet互联网中，达到用户在PC端或者手机端使用Web浏览器可以很方便的在远程控制继电器的目的。而嵌入式网络控制服务器则是实现Web远程继电器控制与网络互联的一个核心组成部分^[2]，该功能的实现会在智能家居、工业控制以及智能机器人方面有着极为广泛的应用。

1.2国内外研究现状及发展趋势

在以前的工业工厂里，实现一个控制任务需要我们将电子设备依据原理图按顺序连接，然后再加入继电器进行控制。这种传统的系统，是我们一般理解下的“继电器控制系统”。可是，它接线复杂，占地面积大、使用寿命短和不易于维修这些显而易见的弊端驱动着设计人员去改善它，研发下一代产品^[3]。

随着信息化产业的发展，PLC（可编程控制器）便诞生了。和过去的继电器控制系统相比较，它在性能上有着较为惊艳的表现。在由可编程控制器组成的控制系统中，继电器的触点数目在理想情况下是可以无限制的，它占地面积较小，线路比较简单，维护较为方便，在便捷性和智能性方面较前者有质的突破^[4]。

然而，工业4.0时代的到来对工业控制产品又提出了更高的要求，PLC技术产品也在谋求自己在未来工业控制中的一片席位。在这个大环境下，嵌入式PLC产品便应运而生。我们希望嵌入式PLC产品能够更加模块化、智能化和精细化。Web远程继电器控制便属于嵌入式PLC应用的一种，他给传统的继电器设备加入了上网的功能，增强了与用户的交互性，用户既可以通过浏览器输出控制指令向下控制设备，又可以在浏览器查询，获得底部设备的实时信息。在实际工作中，我们在嵌入式设备中移植一个体积较小的服务器，用户在网页上的指令将通过网络传输递交到嵌入式服务器，嵌入式服务器在打开相应被控设备的硬件驱动，直接进行输入输出流的操作，从而完成小电路控制大电路的功能。

在其他远程继电器控制方面，还有基于移动通信设备来控制的，它是用通信网来连接设备与用户，用户在手机上操作完成对被控设备的控制。

1.3论文的主要内容和章节安排

本文共分六章，各章安排如下：