基于無操作系統(tǒng)的智能預約系統(tǒng).pdf

1、在我國“十二五”規(guī)劃提出建設資源節(jié)約型社會，加強節(jié)能管理的背景下，具有遠程信息處理功能的預約系統(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用。通過計算機連接以太網(wǎng)遠程設定參數(shù)，預約系統(tǒng)能夠自主控制遠程設備的電源通斷。本文研究的基于無操作系統(tǒng)的智能預約系統(tǒng)，能夠為學校實驗室眾多精密設備的電源管理提供有效的遠程解決方案。
　　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)整體的設計架構進行了研究、

2、設計及實現(xiàn)。
　　首先,在硬件電路設計方面，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，構成100Mbit/s以太網(wǎng)通信橋梁，為實現(xiàn)42天14小時內的8路預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開關電源實現(xiàn)內部不同的電壓轉換。在確定主干芯片的基礎上，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、電壓轉換模塊、輸出控制模塊進行了設計制作。
　　其次，在硬件設計和實現(xiàn)的基礎上，進行智能預約系統(tǒng)下位機軟件方案的設計。從智能預約系統(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)絡數(shù)據(jù)的驅動方案。為了提高系統(tǒng)抵御網(wǎng)絡攻擊的能力，重點研究了網(wǎng)絡安全性。針對眾多節(jié)點接入網(wǎng)絡人工配置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校驗方案進行優(yōu)化，采用內存靜態(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進行局域網(wǎng)內ARP

5、緩存更新的方法，以提高DHCP客戶端網(wǎng)絡安全性和服務性能，從而為智能預約系統(tǒng)接入局域網(wǎng)奠定基礎。在對TCP安全性研究的基礎上，給出抵御TCP SYN洪流攻擊的改進策略。
　　然后,給出預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。對預約系統(tǒng)上位機的功能結構、數(shù)據(jù)庫進行設計，給出在預約信息處理過程中，下位機HTTP服務器與上位機瀏覽器簡單預約的交互過程以及基于