ARM9电力智能终端通信软件及压缩算法的研究
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摘要
进入21世纪以来，智能终端设备已成为热门研究对象，巨大的市场与利润空间，吸引了大批的企业与科研机构的参与。在电力系统中，智能终端广泛应用于变电站、大用户、配变电站，可利用移动公网GPRS／CDMA或其它通讯方式与电力管理主站进行通讯。随着需求的改变和工业环境下对性能和安全性的更高要求，早期的终端呈现出了许多弊端。在这样的形势下，本文在总结分析传统智能终端设计方法的基础上，采用嵌入式操作系统MIZI Linux和ARM9微处理器，并选择目前广泛应用的工业以太网为通讯方式，具体的研究内容如下：
(1)经过分析电力智能终端的结构与功能，提出以ARM9开发板和MIZI Linux嵌入式操作系统为平台的通信设计方案。在掌握ARM9和MIZI Linux特点的基础上，构建MIZI Linux嵌入式操作系统下应用程序的软硬件开发平台。
(2)在(1)基础上，本方案采用DM9000芯片来控制以太网，在实现通讯模块调用的基础上，进行Linux下的Socket网络通信编程，实现智能终端的以太网通信功能。
(3)在终端中加入RAY-Period压缩算法，以减少流量，降低系统的运行费用。研究自适应哈夫曼编码、傅里叶变换编码、LZSS编码等传统压缩算法，深入研究RAY-Period压缩算法，在Linux操作系统下用c＋＋语言实现RAY-Period压缩算法和自适应哈夫曼编码，并进行压缩效果的比较。
(4)研究各种嵌入式GUI开发工具，掌握用Qt／Embedded开发包进行GUI的开发方法，并设计智能终端的GUI程序，使终端LCD实现数据的显示功能。
(5)将RAY-Period压缩程序、通信程序、GUI程序进行整合，在交叉编译环境下调试和运行实验，最终实现采用以太网技术的终端与主站的数据压缩和传输。
With the coming of 21 century, intelligent terminal development has been the popular research object. The huge market demand and profit space attracts attentions of enterprises and scientific research institution. In electric power system, intelligent terminal is applied to transformer substation, and large power consumers, in which GPRS/CDMA or other communication modes now have been used to communicate with electric power management main station. With the increasing demand of terminal performance and security in the industry condition, many disadvantages appear in former terminal. Focusing on such situation, the traditional design schemes of intelligent terminal were analyzed and summarized in the dissertation, and then MIZI Linux embedded operation system and ARM9 microprocessor was adopted as terminal's development flatform, industry Ethernet was chosen to be communication channel at the same time. The main works of the dissertation list as follows:
(1) The design scheme based on ARM9 development board and MIZI Linux embedded operation system was given according to the character of intelligent terminals. The software and hardware development platform of MIZI Linux embedded operation system was built.
(2) Based on (1) , the terminal used the DM9000 chip to control Ethernet communication. After the communication module was used successfully, socket network programme was programmed in Linux. Then the intelligent terminal's Ethernet communication function was realized.
(3) RAY-Period compression algorithm was added to the terminal to decrease the network data flux and reduce the running charge. Kinds of compression algorithms were studied and RAY-Period compression algorithm was studied deeply. And the RAY-Period compression algorithm was realized with C++ in the Linux operation system.
(4) Qt/Embedded development kit was chosen to develop the terminal's GUI after the most popular of embedded GUI development tools were researched, and the terminal's display function was realized.
(5) The all modules were united, and the integrity module was debugged in the Linux operation system. Finally the terminal can compress the data and transmit the data with main station using Ethernet.
(1)经过分析电力智能终端的结构与功能，提出以ARM9开发板和MIZI Linux嵌入式操作系统为平台的通信设计方案。在掌握ARM9和MIZI Linux特点的基础上，构建MIZI Linux嵌入式操作系统下应用程序的软硬件开发平台。
(2)在(1)基础上，本方案采用DM9000芯片来控制以太网，在实现通讯模块调用的基础上，进行Linux下的Socket网络通信编程，实现智能终端的以太网通信功能。
(3)在终端中加入RAY-Period压缩算法，以减少流量，降低系统的运行费用。研究自适应哈夫曼编码、傅里叶变换编码、LZSS编码等传统压缩算法，深入研究RAY-Period压缩算法，在Linux操作系统下用c＋＋语言实现RAY-Period压缩算法和自适应哈夫曼编码，并进行压缩效果的比较。
(4)研究各种嵌入式GUI开发工具，掌握用Qt／Embedded开发包进行GUI的开发方法，并设计智能终端的GUI程序，使终端LCD实现数据的显示功能。
(5)将RAY-Period压缩程序、通信程序、GUI程序进行整合，在交叉编译环境下调试和运行实验，最终实现采用以太网技术的终端与主站的数据压缩和传输。
With the coming of 21 century, intelligent terminal development has been the popular research object. The huge market demand and profit space attracts attentions of enterprises and scientific research institution. In electric power system, intelligent terminal is applied to transformer substation, and large power consumers, in which GPRS/CDMA or other communication modes now have been used to communicate with electric power management main station. With the increasing demand of terminal performance and security in the industry condition, many disadvantages appear in former terminal. Focusing on such situation, the traditional design schemes of intelligent terminal were analyzed and summarized in the dissertation, and then MIZI Linux embedded operation system and ARM9 microprocessor was adopted as terminal's development flatform, industry Ethernet was chosen to be communication channel at the same time. The main works of the dissertation list as follows:
(1) The design scheme based on ARM9 development board and MIZI Linux embedded operation system was given according to the character of intelligent terminals. The software and hardware development platform of MIZI Linux embedded operation system was built.
(2) Based on (1) , the terminal used the DM9000 chip to control Ethernet communication. After the communication module was used successfully, socket network programme was programmed in Linux. Then the intelligent terminal's Ethernet communication function was realized.
(3) RAY-Period compression algorithm was added to the terminal to decrease the network data flux and reduce the running charge. Kinds of compression algorithms were studied and RAY-Period compression algorithm was studied deeply. And the RAY-Period compression algorithm was realized with C++ in the Linux operation system.
(4) Qt/Embedded development kit was chosen to develop the terminal's GUI after the most popular of embedded GUI development tools were researched, and the terminal's display function was realized.
(5) The all modules were united, and the integrity module was debugged in the Linux operation system. Finally the terminal can compress the data and transmit the data with main station using Ethernet.
引文
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[3] 罗蕾．嵌入式实时操作系统及应用开发[M]．北京：航天航空大学出版社，2005．23-24
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