基于嵌入式Web的FPGA遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在自動化水平不斷提高以及網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的今天，嵌入式設(shè)備在遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用使其功能日趨強(qiáng)大。嵌入式設(shè)備具有處理性能好、體積小、可靠性高、功能強(qiáng)大、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，如果可以將嵌入式設(shè)備接入Internet，使其具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，那么嵌入式系統(tǒng)會在遠(yuǎn)程監(jiān)測、訪問和控制方面發(fā)揮更大的應(yīng)用潛力。嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)便很好地解決了這一問題，它體積小、消耗資源少、功能強(qiáng)大。嵌入式Web服務(wù)器可對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信和控制操作等，

2、利用嵌入式Web服務(wù)器將遠(yuǎn)程設(shè)備接入Internet是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 目前，國內(nèi)外的許多科研機(jī)構(gòu)以及高校等都在遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究與實(shí)驗，并取得了許多有價值的科研成果，有些成果已經(jīng)為我們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。遠(yuǎn)程控制所采用的方式是多種多樣的，比如，紅外，藍(lán)牙，互聯(lián)網(wǎng)等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我們生活的基礎(chǔ)設(shè)施之一，人們已經(jīng)不再滿足于小范圍內(nèi)，近距離的控制，更希望將控制擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)，這樣一來

3、人們便可以不受距離的限制，隨時隨地的就可以對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行控制操作、數(shù)據(jù)監(jiān)測等。與此同時，如何利用Internet來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制已經(jīng)成為遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域中的重點(diǎn)問題，并且已經(jīng)出現(xiàn)了許多相關(guān)的解決方案。
　　 FPGA芯片可重復(fù)編程，易于開發(fā)，成本低，周期短，功能強(qiáng)大，這使得FPGA芯片技術(shù)得到迅速發(fā)展，性能越來越高，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件之一。與此同時，高端芯片技術(shù)在FPGA上的應(yīng)用，功能強(qiáng)大的處理器核以及FPGA設(shè)計開發(fā)工具趨

4、于完善，這些使得FPGA已經(jīng)被用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能。以FPGA為基礎(chǔ)的芯片技術(shù)已經(jīng)成為嵌入式電路設(shè)計的首選，它已經(jīng)融入到人們的生活，并且在醫(yī)療、航天、汽車、家電以及科研等眾多領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用。因此，利用FPGA開發(fā)設(shè)計用于遠(yuǎn)程控制的嵌入式系統(tǒng)備是一項很有價值和實(shí)際意義的工作。
　　 本課題主要研究并設(shè)計基于FPGA芯片開發(fā)的用于遠(yuǎn)程控制的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備，并將嵌入式Web服務(wù)器接入遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，使嵌入式系統(tǒng)設(shè)備自身能夠

5、接入網(wǎng)絡(luò)，具有TCP/IP通信功能。本課題由兩部分組成，F(xiàn)PGA遠(yuǎn)程控制模塊與嵌入式WEB服務(wù)器模塊，兩部分可以分開獨(dú)立工作。其中FPGA遠(yuǎn)程控制模塊作為主控系統(tǒng)，基于Xilinx Spartan3E系列FPGA芯片，搭建PicoBlaze處理器軟核，配合傳感器通信協(xié)議IP核與串行通信IP核獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制操作工作。另外加入FLASH存儲器及SDRAM暫存器提供數(shù)據(jù)與邏輯的存儲。嵌入式WEB服務(wù)器模塊基于Samsung S3C45

6、10B處理器，在其基礎(chǔ)上移植uClinux嵌入式操作系統(tǒng)。并搭建嵌入式服務(wù)器Boa，并應(yīng)用CGI接口程序建立客戶交互界面。為FPGA控制模塊提供網(wǎng)絡(luò)交互平臺，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)視與控制功能。最終實(shí)現(xiàn)基于嵌入式Web服務(wù)器的FPGA遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。
　　 綜上所述，本文提出了利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的一種解決方案，根據(jù)特定的遠(yuǎn)程設(shè)備，本文實(shí)驗所用設(shè)備為熱水壺，設(shè)計了相應(yīng)的FPGA遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，并解決了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題，使用嵌