gprs无线网络的远程环境监测系统设计
本文针对目前环境检测和管理任务日渐复杂困难的状况设计了远程的环境监测系统。首先在linux操作系统环境下，编写好文件系统和主程序等，然后将内核和文件系统烧写到数据处理模块（A9）中。在数据采集模块M0上，使用DHT11温湿度传感器，ISL29003光度传感器对温湿度、光强等参数进行采集，蜂鸣器、LED灯用来进行异常报警，还可以对风扇进行控制。A9连接一个Zigbee模块，同时在M0上也有一个Zigbee模块用来进行数据传输，将M0收集到的数据发送给A9进行记录并可以在网页上显示。最终本系统可以通过网页可显示各种参数和在控制页面对蜂鸣器、LED灯、风扇等进行手动的打开与关闭。关键词 环境监测，Linux，Cortex-A9，Cortex-M0目录
1 引言 1
1．1 项目需求分析 2
1．2 国内外现状 2
1．3 发展趋势 3
1．4 本章小结 3
2 总体设计要求 3
2．1 设计要求 3
2．2 设计思路 3
3 软件部分 3
3.1 Linux操作系统简介 3
3.2 线程流程及编写 4
3.2.1 数据库操作线程 4
3.2.2 处理消息队列请求线程 5
3.2.3 M0数据接收线程 6
3.2.4 M0数据分析线程 8
3.2.5 更新共享内存线程 9
3.2.6 蜂鸣器线程 9
3.2.7 LED模块线程 9
3.3 交叉编译工具链的安装 10
3.4 u-boot的烧写以及使用 11
3.5 开发环境及工具 16
3.6设备的选择 17
3.7 程序调试 19
3.7.1 仿真器的配置 19
3.7.2 程序调试运行 21
4 硬件部分 21
4.1硬件部分 21
4.2系
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
3.4 u-boot的烧写以及使用 11
3.5 开发环境及工具 16
3.6设备的选择 17
3.7 程序调试 19
3.7.1 仿真器的配置 19
3.7.2 程序调试运行 21
4 硬件部分 21
4.1硬件部分 21
4.2系统框图及硬件选择 22
4.3 Cortex-M0终端设备方案描述 23
4.4 Cortex-M0数据采集工作流程 24
4.5 Cortex-M0终端设备功能描述 24
4.6硬件描述及工作原理 25
4.6.1 DHT11工作原理 25
4.6.2光照传感器ISL29003 25
4.7.3测试阶段 27
结论 30
致谢 32
参考文献 33
附录 33
1 引言
随着社会的飞速发展，科学技术日新月异，计算机与网络的结合使得整个社会的信息交流越来越快捷迅速。与此同时，人们对生活质量的要求也越来越高，对周围环境以及自己生活空间的管理难度在快节奏的生活条件下已经越来越大，所以如何解决这一问题已经迫在眉睫[1-2]。
由于以往的环境监测都是人为负责，由人对环境进行监控不仅不能做到进行实时反馈，准确度也无法保证，并且会造成人力资源的浪费，所以由计算机来进行实时、精密地监控环境变化是必然的选择。对此，我们可以利用无线网络为基础的通信机制，对我们的周围环境进行有序的监测管理，减少对于环境以及物品的不当操作，并对环境参数加以实时记录与对比，以最大限度的防止环境与物品的破坏。
1．1 项目需求分析
虽然现在大多数企业对环境数据的保存和管理已经开始用计算机进行，但是数据的采集方式还是采用由人为的记录，再手工输入电脑的方式。这样不仅浪费了人力资源，而且还加大了因为人为传输、录入数据出现差错的可能性，效率仍然较为低下。而因为工作、生活、储存环境的日趋复杂，管理任务也跟着加重，人工方式已经难以满足准确性与快捷性的要求。
而zigbee技术不仅可以进行远距离识别，还可以提高透明度和准确性，它的信息传输速度也比较快，能够传递的信息量也比较大[3-5]，将PC和数据采集、数据分析模块一起形成一个更有效率的检测系统，是非常有前景的。
1．2 国内外现状
我国环境监测技术的研究起步较晚，但经过几十年的发展，已经从早期的对环境数据进行简单记录分析，发展到如今大部分检测手段信息化。
并且由于物联网概念的提出，计算机操作已经取缔原来的人工操作，同时搜集的数据接入网络进行系统分析，大大缩小了由信息采集到汇总到分析到返回的工作周期。
国外环境检测技术以美国最先进。美国在环境监测方面的研究已经超过100年，同时其市场巨大，所以发展更加迅速。
目前美国使用的环境检测系统，不仅能进行实时数据检测等功能，同时可以与全球卫星定位系统等其他领域技术相结合，进行全方位、多层次的环境检测，检测数据的准确性、完整性都得到保障。
1．3 发展趋势
由于互联网的普及，物联网概念的提出与逐步实现，环境监测不再仅仅局限于局部，而是对于一个大环境的变化进行掌控。计算机通过对搜集的数据的汇总、分析，更可以对其变化趋势进行预测，同时能给出环境优化方法。在如今的社会要求下，这样的环境监测系统势必会变得更加完善和贴近生活。
1．4 本章小结
本章介绍了环境监测系统在国内与国外的基本状况，同时展望对未来此方向的发展趋势与前景。
2 总体设计要求
2．1 设计要求
要求在Linux环境下运用C语言进行编程，有C语言开发经验。需要掌握ARM板系统移植操作流程，并对如何使用keil，PUTTY等软件进行测试功能等较为熟练。
2．2 设计思路
有两个大的模块组成：数据处理中心，数据采集中心
数据处理中心主要是ARM Cortex-A9开发板，数据采集中心主要是ARM Cortex-M0开发板[6-7] 。
工作流程：1、由M0上的各种传感器获得温湿度、光强等数据，
2、Cortex A9板和M0都连接zigbee模块，通过2个zigbee模块建立通信机制，可以将M0采集到的信息发送给A9板进行分析；
3、可对温度设置上下限，如果温度超过警戒线，则启动报警机制，即蜂鸣器鸣响，风扇开始工作。
3 软件部分
3.1 Linux操作系统简介
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统。1991年，芬兰赫尔辛基大学的学生林纳斯托瓦兹为了能在个人电脑上使用与学校一样的操作系统，编写了类Unix，并发布到网上，让更多爱好者、程序员参与到Linux系统的升级完善中。Linux系统的诞生发展一直以来Unix操作系统，MINIX操作系统、GNU计划、POSIX标准和网络。其主要流行版本有Red Hat、Fedora Core、SUSE、Ubuntu、Yellow Dog等。
Linux基本思想主要是：一、一切皆文件；二，每个软件都有对应的
1 引言 1
1．1 项目需求分析 2
1．2 国内外现状 2
1．3 发展趋势 3
1．4 本章小结 3
2 总体设计要求 3
2．1 设计要求 3
2．2 设计思路 3
3 软件部分 3
3.1 Linux操作系统简介 3
3.2 线程流程及编写 4
3.2.1 数据库操作线程 4
3.2.2 处理消息队列请求线程 5
3.2.3 M0数据接收线程 6
3.2.4 M0数据分析线程 8
3.2.5 更新共享内存线程 9
3.2.6 蜂鸣器线程 9
3.2.7 LED模块线程 9
3.3 交叉编译工具链的安装 10
3.4 u-boot的烧写以及使用 11
3.5 开发环境及工具 16
3.6设备的选择 17
3.7 程序调试 19
3.7.1 仿真器的配置 19
3.7.2 程序调试运行 21
4 硬件部分 21
4.1硬件部分 21
4.2系
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
3.4 u-boot的烧写以及使用 11
3.5 开发环境及工具 16
3.6设备的选择 17
3.7 程序调试 19
3.7.1 仿真器的配置 19
3.7.2 程序调试运行 21
4 硬件部分 21
4.1硬件部分 21
4.2系统框图及硬件选择 22
4.3 Cortex-M0终端设备方案描述 23
4.4 Cortex-M0数据采集工作流程 24
4.5 Cortex-M0终端设备功能描述 24
4.6硬件描述及工作原理 25
4.6.1 DHT11工作原理 25
4.6.2光照传感器ISL29003 25
4.7.3测试阶段 27
结论 30
致谢 32
参考文献 33
附录 33
1 引言
随着社会的飞速发展，科学技术日新月异，计算机与网络的结合使得整个社会的信息交流越来越快捷迅速。与此同时，人们对生活质量的要求也越来越高，对周围环境以及自己生活空间的管理难度在快节奏的生活条件下已经越来越大，所以如何解决这一问题已经迫在眉睫[1-2]。
由于以往的环境监测都是人为负责，由人对环境进行监控不仅不能做到进行实时反馈，准确度也无法保证，并且会造成人力资源的浪费，所以由计算机来进行实时、精密地监控环境变化是必然的选择。对此，我们可以利用无线网络为基础的通信机制，对我们的周围环境进行有序的监测管理，减少对于环境以及物品的不当操作，并对环境参数加以实时记录与对比，以最大限度的防止环境与物品的破坏。
1．1 项目需求分析
虽然现在大多数企业对环境数据的保存和管理已经开始用计算机进行，但是数据的采集方式还是采用由人为的记录，再手工输入电脑的方式。这样不仅浪费了人力资源，而且还加大了因为人为传输、录入数据出现差错的可能性，效率仍然较为低下。而因为工作、生活、储存环境的日趋复杂，管理任务也跟着加重，人工方式已经难以满足准确性与快捷性的要求。
而zigbee技术不仅可以进行远距离识别，还可以提高透明度和准确性，它的信息传输速度也比较快，能够传递的信息量也比较大[3-5]，将PC和数据采集、数据分析模块一起形成一个更有效率的检测系统，是非常有前景的。
1．2 国内外现状
我国环境监测技术的研究起步较晚，但经过几十年的发展，已经从早期的对环境数据进行简单记录分析，发展到如今大部分检测手段信息化。
并且由于物联网概念的提出，计算机操作已经取缔原来的人工操作，同时搜集的数据接入网络进行系统分析，大大缩小了由信息采集到汇总到分析到返回的工作周期。
国外环境检测技术以美国最先进。美国在环境监测方面的研究已经超过100年，同时其市场巨大，所以发展更加迅速。
目前美国使用的环境检测系统，不仅能进行实时数据检测等功能，同时可以与全球卫星定位系统等其他领域技术相结合，进行全方位、多层次的环境检测，检测数据的准确性、完整性都得到保障。
1．3 发展趋势
由于互联网的普及，物联网概念的提出与逐步实现，环境监测不再仅仅局限于局部，而是对于一个大环境的变化进行掌控。计算机通过对搜集的数据的汇总、分析，更可以对其变化趋势进行预测，同时能给出环境优化方法。在如今的社会要求下，这样的环境监测系统势必会变得更加完善和贴近生活。
1．4 本章小结
本章介绍了环境监测系统在国内与国外的基本状况，同时展望对未来此方向的发展趋势与前景。
2 总体设计要求
2．1 设计要求
要求在Linux环境下运用C语言进行编程，有C语言开发经验。需要掌握ARM板系统移植操作流程，并对如何使用keil，PUTTY等软件进行测试功能等较为熟练。
2．2 设计思路
有两个大的模块组成：数据处理中心，数据采集中心
数据处理中心主要是ARM Cortex-A9开发板，数据采集中心主要是ARM Cortex-M0开发板[6-7] 。
工作流程：1、由M0上的各种传感器获得温湿度、光强等数据，
2、Cortex A9板和M0都连接zigbee模块，通过2个zigbee模块建立通信机制，可以将M0采集到的信息发送给A9板进行分析；
3、可对温度设置上下限，如果温度超过警戒线，则启动报警机制，即蜂鸣器鸣响，风扇开始工作。
3 软件部分
3.1 Linux操作系统简介
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统。1991年，芬兰赫尔辛基大学的学生林纳斯托瓦兹为了能在个人电脑上使用与学校一样的操作系统，编写了类Unix，并发布到网上，让更多爱好者、程序员参与到Linux系统的升级完善中。Linux系统的诞生发展一直以来Unix操作系统，MINIX操作系统、GNU计划、POSIX标准和网络。其主要流行版本有Red Hat、Fedora Core、SUSE、Ubuntu、Yellow Dog等。
Linux基本思想主要是：一、一切皆文件；二，每个软件都有对应的
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