基于無操作系統(tǒng)的智能預(yù)約系統(tǒng).pdf

1、在我國“十二五”規(guī)劃提出建設(shè)資源節(jié)約型社會，加強節(jié)能管理的背景下，具有遠(yuǎn)程信息處理功能的預(yù)約系統(tǒng)在教室、實驗室、醫(yī)院、出租車、公交車、火車、圖書館、家庭等場所得到了廣泛的應(yīng)用。通過計算機連接以太網(wǎng)遠(yuǎn)程設(shè)定參數(shù)，預(yù)約系統(tǒng)能夠自主控制遠(yuǎn)程設(shè)備的電源通斷。本文研究的基于無操作系統(tǒng)的智能預(yù)約系統(tǒng)，能夠為學(xué)校實驗室眾多精密設(shè)備的電源管理提供有效的遠(yuǎn)程解決方案。
　　論文從系統(tǒng)的實際需求考慮，從硬件和軟件兩方面對系統(tǒng)整體的設(shè)計架構(gòu)進(jìn)行了研究、

2、設(shè)計及實現(xiàn)。
　　首先,在硬件電路設(shè)計方面，綜合考慮功耗、通訊速度、傳輸距離、可行性、成本等因素，確定對硬件各模塊的芯片的選型。微控制器以ARM Cortex M3為內(nèi)核并且支持以太網(wǎng)媒體訪問控制層的STM32F107RCT6為核心，通過LAN8720Ai物理層芯片鏈接上位機和下位機，構(gòu)成100Mbit/s以太網(wǎng)通信橋梁，為實現(xiàn)42天14小時內(nèi)的8路預(yù)約輸出控制端口信息的存儲，選用EEPROM AT24C512作為片外存儲器，以M

3、IC5219線性電源和LM2595開關(guān)電源實現(xiàn)內(nèi)部不同的電壓轉(zhuǎn)換。在確定主干芯片的基礎(chǔ)上，對硬件電路各個模塊的實現(xiàn)方案，包括微控制器模塊、以太網(wǎng)物理層模塊、片外存儲器模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、輸出控制模塊進(jìn)行了設(shè)計制作。
　　其次，在硬件設(shè)計和實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能預(yù)約系統(tǒng)下位機軟件方案的設(shè)計。從智能預(yù)約系統(tǒng)特定的功能和有無操作系統(tǒng)的情況，綜合考慮利用率、速度、移植周期等因素，確定選擇基于協(xié)議棧的無操作系統(tǒng)，并給出無操作系統(tǒng)的軟件流程。

4、
　　在基于協(xié)議棧的無操作系統(tǒng)上，首先對以太網(wǎng)輕量級協(xié)議棧做了改造，給出TCP/IP協(xié)議棧的裁剪和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的驅(qū)動方案。為了提高系統(tǒng)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力，重點研究了網(wǎng)絡(luò)安全性。針對眾多節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)人工配置IP地址資源的瓶頸，研究DHCP客戶端的實現(xiàn)與優(yōu)化，對運輸層UDP校驗方案進(jìn)行優(yōu)化，采用內(nèi)存靜態(tài)分配優(yōu)化DHCP運行效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性，提出抵御DHCP過程中ARP欺騙的優(yōu)化算法，給出DHCP過程中根據(jù)DHCP ACK進(jìn)行局域網(wǎng)內(nèi)ARP

5、緩存更新的方法，以提高DHCP客戶端網(wǎng)絡(luò)安全性和服務(wù)性能，從而為智能預(yù)約系統(tǒng)接入局域網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。在對TCP安全性研究的基礎(chǔ)上，給出抵御TCP SYN洪流攻擊的改進(jìn)策略。
　　然后,給出預(yù)約信息的操作及管理方法。通過對I2C總線讀寫EEPROM的流程的理解，提出減少對片外存儲器操作、提高其使用壽命的方案。對預(yù)約系統(tǒng)上位機的功能結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計，給出在預(yù)約信息處理過程中，下位機HTTP服務(wù)器與上位機瀏覽器簡單預(yù)約的交互過程以及基于