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摘 要:我國是能源消耗量第二大國，工業(yè)生產(chǎn)和大型公共建筑能耗占了社會終端能耗的絕大部分，其中主要包括電能、水、熱冷氣等。工業(yè)生產(chǎn)和大型公共建筑存在很大的節(jié)能空間，實現(xiàn)對廠區(qū)、公共建筑內(nèi)的能耗監(jiān)控及分析管理等工作，對于能耗管理和節(jié)能改造有巨大意義。 本文以工廠和大型建筑能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析為背景，設計了一種基于cortex-A8和Linux的能耗系統(tǒng)網(wǎng)關設備。本設計采用內(nèi)核為cortex-A8的控制芯片S5PV210，并搭建了能耗系統(tǒng)網(wǎng)關的硬件平臺。設計關鍵在于使用嵌入式C語言開發(fā)工具Eclipse，進行網(wǎng)關系統(tǒng)模型設計和重點模塊串口通信、TCP網(wǎng)絡以及XML數(shù)據(jù)存儲的細化設計。 本文對能耗系統(tǒng)網(wǎng)關設計主要分成三個方面：系統(tǒng)硬件電路設計、Linux軟平臺設計以及應用層軟件設計。硬件設計主要包括主控芯片、電源、存儲器、網(wǎng)絡接口、RS485接口以及SD卡擴展槽等。Linux軟平臺囊括了引導加載內(nèi)核、內(nèi)核裁剪、根文件系統(tǒng)和XML庫應用等。應用層軟件在Linux系統(tǒng)基礎上，采用嵌入式C語言實現(xiàn)，主要包括RS485串口數(shù)據(jù)通信、TCP/IP網(wǎng)絡通信、XML格式數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)采集和遠傳符合相應的規(guī)約和標準。 本文所設計的能耗系統(tǒng)網(wǎng)關依托能耗智能監(jiān)測平臺，在廠區(qū)和公共建筑內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)采集、處理、上傳等方面表現(xiàn)突出，為最終監(jiān)測平臺的統(tǒng)計分析和預測規(guī)劃打下了良好的基礎。通過對網(wǎng)關內(nèi)協(xié)議的添加，擴大了能耗系統(tǒng)網(wǎng)關的適用范圍，在多種能耗數(shù)據(jù)采集方面取得了很好的效果。 關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；智能網(wǎng)關；數(shù)據(jù)監(jiān)測；通信協(xié)議
目錄 摘要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 選題背景-1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀-1 1.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)-1 1.2.2 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關發(fā)展和現(xiàn)狀-2 1.3 本文主要工作和組織結構-2 1.3.1 本文主要工作-2 1.3.2 本文組織結構-2 第2章 能耗系統(tǒng)網(wǎng)關總體設計-5 2.1 嵌入式技術-5 2.2.1 嵌入式處理器-ARM-5 2.2.2 嵌入式操作系統(tǒng)-Linux-5 2.2.3 嵌入式開發(fā)模式-交叉編譯-5 2.2 網(wǎng)關設備架構-6 2.3 監(jiān)測系統(tǒng)構成-6 2.4 規(guī)范、標準、功能指標-7 第3章 硬件電路設計-9 3.1 系統(tǒng)基本硬件方案-9 3.2 最小系統(tǒng)設計-9 3.2.1 微控制器芯片-9 3.2.2 電源設計-10 3.2.3 存儲器設計-10 3.3 外圍電路設計-12 3.3.1 串行接口-12 3.3.2 SD卡接口-13 3.3.3 網(wǎng)絡接口-13 第4章 軟件設計-17 4.1 系統(tǒng)軟件設計-17 4.1.1 引導加載內(nèi)核-17 4.1.2 內(nèi)核裁剪-17 4.1.3 根文件系統(tǒng)-17 4.1.4 XML庫應用-18 4.2 應用層軟件設計-18 4.2.1 串口數(shù)據(jù)通信-18 4.2.2 數(shù)據(jù)處理-20 4.2.3 TCP/IP網(wǎng)絡通信-21 4.2.4 XML數(shù)據(jù)存儲-23 4.2.5 身份驗證-MD5-25 4.2.6 XML數(shù)據(jù)包加密-AES-25 第5章 能耗系統(tǒng)網(wǎng)關功能測試-27 5.1 測試環(huán)境搭建-27 5.2 測試過程及結果-28 第6章 總結與展望-31 6.1 總結-31 6.2 展望-31 參考文獻-32 致 謝-34 |
