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博碩士論文 etd-0629103-220927 詳細資訊
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論文名稱
Title
Java與Real-Time Linux整合應用於遠端工廠監控之探討
Real-Time-Linux Based Java WWW Server for Remote Factory Monitoring
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
72
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2003-06-24
繳交日期
Date of Submission
2003-06-29
關鍵字
Keywords
即時控制、遠端控制、瀏覽器、客戶端、網際網路、伺服器、伺服馬達
Remote Control, Server, Client, Applet, RS232, RTLinux, Servo-Motor, Internet, Real-Time, 8255, Linux, Java, JNI
統計
Statistics
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中文摘要
現在網際網路傳輸技術發達,頻寬逐年增加,網際網路設備涵蓋的範圍幾乎遍及世界各個角落。網路技術除了傳遞資料外,也可以遠端遙控其他的硬體設備,這樣的概念可以應用在工廠生產線遠端監控上,解決研發部與生產部門可能分隔兩地的問題;也可以提供由多家公司共同使用同一台機器設備的方法。本論文在此即運用網際網路傳輸技術讓使用者對遠端的週邊設備做監控;且透過網際網路的傳輸就可以將週邊設備最新的資訊狀態傳到世界各地,讓各地想要觀察的人不需再另外安裝其他軟體,就可以簡單的透過網頁瀏覽器觀察到目前遠端的最新資訊,以Java語言建構一個Server/Client架構。因為Java為一種網路通訊語言,並無法直接使用硬體設備,因此必需利用JNI(Java Native Interface)介面將 Java與C語言做連結,達到硬體控制的目的。整個系統是以RedHat Linux做為作業系統,以Real-Time Linux作為系統核心,用Apache網頁伺服器提供Client端網頁讓使用者讀取。使用者利用網頁瀏覽器(Internet Explorer、Netscape),就可以讀取Client端網頁人機介面。當Server程式與Client程式連結完成後,就可以達到監看、控制遠端電腦上週邊設備最新狀態與傳送指令控制的目的。在此系統的Server端電腦上可以接受Client操控的週邊包括8255 I/O Card、RS232 Serial Port、Optical Encoder Card、D/A Card和伺服馬達。
Abstract
In the past decade, the technologies of computer communication and PC hardware/software evolve in a very fast pace. Many conventional industries are refurbished with these new tools. Hence the operation of the industry can be improved, and even the products, equipped with new technology, demonstrate a new dimension of their function. Among all these new ideas or tools, we would like to study the feasibility of integrating WWW server, Java JNI, Real-time Linux and PC-based hardware components together to form an internet-based manufactory service server. In this work, we use Linux Redhat OS as the platform, and its Apache homepage server to provide users to access the services, such as activating a relay or retrieving the status of a limit switch. Enhanced with Java JNI, the WWW server can access the control of PC's hardware. More importantly, patching the OS with real-time packages, the WWW server is transformed into real-time controller which is much cheaper and much reliable than its opponents, such as Microsoft NT. RS 232 serial ports, an 8255 multi-function I/O card, optical encoder card, D/A card and a servo motor are integrated under the command of the WWW server. By browsing the control center's homepage, users can easily acquire the status of the peripherals, or send out control command remotely. Experiment results confirm the performance of the system. The structure of this experimental server can be modified to fit the requirement of a remotely operated or tele-monitoring system by rewriting the homepage.
目次 Table of Contents
摘要
Abstract
目錄 …………………………………………………………………i
圖目錄 ………………………………………………………………iv
表目錄 ………………………………………………………………vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 ……………………………………………………………1
1.2 相關研究 ………………………………………………………2
1.3 研究目的 ………………………………………………………4
第二章 軟硬體工具簡介 5
2.1 Java語言 ………………………………………………………5
2.2 Applet …………………………………………………………6
2.2.1 Applet的限制 ……………………………………………8
2.2.2 瀏覽器安全性設定 ………………………………………9
2.3 原生方法介面(Java Native method Interface,簡稱JNI) …11
2.4 Linux …………………………………………………………11
2.5 即時作業系統 …………………………………………………12
2.5.1 即時系統的定義 …………………………………………12
2.6 RTLinux ………………………………………………………13
2.7 Real-Time Task ………………………………………………14
2.7.1 即時控制程式與FIFO(First In First Out) …………15
第三章 伺服器(Server)與用戶端(Client) 16
3.1 Java Socket溝通管道 ………………………………………16
3.2 Server端程式 …………………………………………………18
3.2.1 Client端程式 ……………………………………………21
3.2.2 使用者監控權限轉移 ……………………………………23
3.2.3 檔案傳輸 …………………………………………………24
3.2.4 傳輸資料格式 ……………………………………………24
3.3 控制硬體元件程式 ……………………………………………25
3.3.1 RS232序列埠傳輸 ………………………………………25
3.3.2 監控8255 I/O埠輸出與輸入 ……………………………26
3.3.3 伺服馬達控制 ……………………………………………26
第四章 實驗與分析 27
4.1 即時控制能力 …………………………………………………28
4.1.1 實驗一:最快中斷服務頻率 ……………………………28
4.2.2 實驗二:近似頻率之鑑別 ………………………………28
4.2.3 實驗三:顯著差距頻率之維持 …………………………30
4.2.4 實驗四:系統負擔運算的能力 …………………………32
4.2 遠端控制實驗 …………………………………………………33
4.2.1 實驗一:8255 I/O遠端監控 ……………………………33
4.2.2 實驗二:RS232檔案傳輸 ………………………………35
4.3 多人連線實驗 …………………………………………………36
第五章 結語 38
5.1 討論 ……………………………………………………………38
5.1.1 系統即時控制能力 ………………………………………38
5.1.2 遠端控制實驗 ……………………………………………39
5.1.3 多人連線監控 ……………………………………………40
5.2 應用 ……………………………………………………………40
5.3 未來工作及展望 ………………………………………………42
參考書目 ……………………………………………………………43
附錄A ServerSocket類別與Socket類別 45
A.1 ServerSocket類別-伺服端 ………………………………45
A.2 Socket類別-客戶端 ………………………………………46
A.3 伺服器與客戶端的溝通 ……………………………………46
附錄B Application與Applet的比較 47
B.1 Applet程式嵌入網頁的方法 ………………………………49
附錄C JNI於Linux作業平台上使用步驟與範例 50
附錄D Real-Time Linux安裝與執行方法 54
參考文獻 References
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