Thiết kế hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông trong phạm vi đô thị

PHẦN MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của đất nước, kinh tế phát triển mạnh mẽ, các thành phố ngày càng đông đúc, tuy nhiên, hệ thống điều khiển đèn giao thông chưa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Họ và tên tác giả luận văn NGUYỄN DOÃN ĐÔNG

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN ĐÈN GIAO THÔNG

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI CAM ĐOAN 4

PHẦN MỞ ĐẦU 5

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ 7

DANH SÁCH CÁC BẢNG 9

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 10

Chương 1 : Giới thiệu chung 12

1.1 Các phương án thiết kế 12

1.1.1 Hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng RS 485 12

1.1.2 Hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua Ethernet/Wifi 15

1.1.3 Hệ thống điều khiển đèn giao thông qua WiMax/3G/ 18

1.2 Đánh giá hệ sơ bộ về các hệ thống 19

1.3 Các thành phần của hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua Ethernet/Wifi 20

1.4 Phạm vi ứng dụng của hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng Ethernet/Wifi 21

Chương 2 : Cơ sở lý thuyết cho xây dựng hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua Ethernet 24

2.1 NET Framework 24

2.1.1 Những điểm đặc trưng của NET Framework 25

2.1.2 Kiến trúc NET Framework 25

2.1.3 Ngôn ngữ lập trình ASP.NET 26

2.2 Tổng quan Kit Friendly ARM Mini 2440 28

2.2.1 Giới thiệu 28

2.2.2 Đặc trưng của Mini 2440 29

2.2.3 Các giao diện của Mini 2440 31

Chương 3 : Triển khai xây dựng hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua Ethernet 34 3.1 Module chốt đèn giao thông 35

3.2 Module camera & Ethernet - Kit Mini 2440 39

3.2.1 Ứng dụng giao tiếp Camera 40

3.3 Xây dựng Web Server 43

3.3.1 Chức năng của Website 43

3.3.2 Thiết kế Cơ sở dữ liệu 44

3.4 Yêu cầu hệ thống 51

Chương 4 : Kết quả đạt được và hướng phát triển 53

4.1 Kết quả đạt được 53

4.2 Đánh giá hệ thống 55

4.3 Hướng phát triển 59

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHÁO 61

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Doãn Đông - tác giả của luận văn “Thiết kế hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông trong phạm vi đô thị” Tôi xin cam đoan mình đã thực hiện hiện luận văn một các nghiêm túc, toàn bộ nội dung luận văn cũng như kết quả nghiên cứu là do tôi thực hiện Đồng thời, việc tham khảo các tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn tuân thủ theo đúng yêu cầu và không sao chép của bất kỳ một luận văn nào trước đó

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của đất nước, kinh tế phát triển mạnh mẽ, các thành phố ngày càng đông đúc, tuy nhiên, hệ thống điều khiển đèn giao thông chưa đủ thông minh để đáp ứng sự thay đổi của lưu lượng người tham gia giao thông từng ngày Số người tham gia giao thông thường đông vào lúc đầu giờ đi làm và giờ tan tầm, và thường thưa vào thời gian còn lại

Mục đích nghiên cứu của luận văn là mô phỏng một hệ thống điều khiển đèn giao thông đủ thông minh để có thể điều khiển các chốt giao thông một cách mềm dẻo Hệ thống này có khả năng thay đổi thời gian của đèn xanh và đèn đỏ một cách linh hoạt tùy thuộc vào lưu lượng ở trên đường Thêm nữa, tận dụng sự phát triển của 3G, WiMax, Wifi khắp nơi, các chốt đèn giao thông có thể trao đổi thông tin cho nhau để phân tích dữ liệu như lưu lượng, thời gian, để kịp thời đưa ra cảnh báo cho người tham gia giao thông, giúp cho người quản lý dễ dàng phân tích dữ liệu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn bao gồm lập trình cho PSoC, hệ điều hành nhúng Linux cho ARM, các phương pháp lập trình trên Windows và các công cụ lập trình trên Windows

Để thực hiện được mục đích nghiên cứu nêu trên, phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn là lập kế hoạch nghiên cứu chi tiết, rõ ràng trước khi bắt tay vào thực hiện nghiên cứu Bên cạnh đó là thu thập tài liệu từ nhiều nguồn thông tin bao gồm Internet, sách báo và những người có kinh nghiệm Đồng thời thực hiện nghiên cứu gán liền với thực nghiện trên các công cụ thiết kế để quan sát được kết quả mô phỏng với

mô hình đang nghiên cứu

Toàn bộ nội dung của luận văn được trình bày trong 5 chương với nội dung tóm tắt như sau:

Chương 1 - Giới thiệu chung : Trong chương này giới thiệu về hệ thống giao thông thông minh trên thế giới, sau đó đưa ra các tiêu chí để xây dựng một hệ thống

điều khiển đèn giao thông Ngoài ra trong chương này còn đưa ra các phương án thiết

kế và chọn ra một phương án tốt nhất để triển khai

Chương 2 – Cơ sở lý thuyết : Trong chương này đưa ra các cơ sở lý thuyết về các ngôn ngữ lập trình, lý thuyết chung cần phải tìm hiểu để có thể xây dựng các ứng dụng cho hệ thống sẽ triển khai

Chương 3 – Triển khai xây dựng hệ thống : Trong chương này sẽ trình bày về quá trình xây dựng từng module cho hệ thống như: mạch mô phỏng các chốt đèn giao thông, xây dựng ứng dụng trên hệ điều hành nhúng linux, và triển khai website để điều khiển chốt đèn giao thông

Chương 4 – Kết quả đạt được và hướng phát triển : Trong chương 4 đưa ra các kết quả đã thực hiện được, sau đó đánh giá về kết quả đó và cuối cùng đưa ra các hướng phát triển tiếp theo

Từ kết quả đạt được, hệ thống điều khiển đèn giao thông được lựa chọn từ nhiều phương án khác nhau, hệ thống có thể được áp dụng thực tế cho một khu vực nhỏ

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 : Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng RS485 13

Hình 1.2 : Cách làm việc của hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng RS485 .14

Hình 1.3 : Tổng quan về hệ thống điều khiển đèn giao thông qua Ethernet/Wifi 16

Hình 1.4 : Mô hình chi tiết hệ thống điều khiển đèn giao thông bằng Ethernet/Wifi 17

Hình 1.5 : Các module trong hệ thống 17

Hình 1.6 : Tổng quan về hệ thống điều khiển đèn giao thông qua WiMax/3G/ 18

Hình 1.7 : Các thành phần của hệ thống điều khiển đèn giao thông bằng Ethernet/Wifi .20

Hình 1.8 : Khoảng cách các chốt với trung tâm <500m 23

Hình 1.9 : Khoảng cách từ trung tâm tới chốt >500m 23

Hình 2.1 : Kit Friendly ARM Mini 2440 29

Hình 2.2 : Giao diện của Mini 2440 32

Hình 2.3 : EEPROM trên Mini 2440 33

Hình 3.1 : Hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng Ethernet 34

Hình 3.2 : Khối hiển thị 36

Hình 3.3 : Khối giao tiếp 37

Hình 3.4 : Khối CPU 37

Hình 3.5 : Sơ đồ mạch nguyên lý của Module chốt đèn giao thông 38

Hình 3.6 : Thuật toán trên PSoC 39

Hình 3.7 : Kit MINI 2440 40

Hình 3.8 : Mô tả hoạt động của mjpeg streamer 41

Hình 3.9 : Chạy mjpg streamer trên web 41

Hình 3.10: Giao diện website trên Mini 2440 42

Hình 3.11 : Sơ đồ chức năng của Website 44

Hình 3.12 : Sơ đồ quan hệ trong CSDL 48

Hình 3.13 : Giao diện trang chủ 50

Hình 3.14 : Giao diện trang Thông tin tắc đường 50

Hình 3.15 : Giao diện trang web bản đồ 51

Hình 4.1 : Module thiết bị điều khiển đèn 53

Hình 4.2 : Quá trình truyền hình ảnh về Webserver 54

Hình 4.3 : Quá trình thay đổi tín hiệu tại chốt đèn giao thông 54

Hình 4.4 : Trường hợp mini 2440 không làm việc 56

Hình 4.5 : Trường hợp chốt đèn giao thông không làm việc 57

Hình 4.6: Mô hình mở rộng hệ thống 57

Hình 4.7 : Mô hình backup hệ thống 58

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các loại cáp truyền dẫn trong mạng LAN 21 

Bảng 2.1 – Đặc tính của Mini 2440 29 

Bảng 3.1 – TrafficLight Table 45 

Bảng 3.2 – District Table 46 

Bảng 3.3 –Role Table 46 

Bảng 3.4 – User Table 46 

Bảng 3.5 – News Table 47 

Bảng 3.6 – GroupNews Table 47 

Bảng 3.7– Cấu hình tối thiểu và cấu hình khuyến nghị để chạy ứng dụng trên PC 51 

DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ đầy đủ Nghĩa Tiếng Việt

3G third-generation technology Công nghệ truyền thông thế hệ

thứ 3

ASP Active Server Pages Các trang động cho Server CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

DCS Distributed Control System Hệ thống điều khiển phân tán DLL Dynamic Link Library Thư viện liên kết động

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu HTML HyperText Markup Language Ngôn ngư đánh dấu siêu văn

LINQ Language Integrated Querry Ngôn ngữ tích hợp truy vấn

PLC Programable Logic Controller Bộ điều khiển logic lập trình

được RAM Random Acess Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

SDRAM Synchronous Dynamic Random

Acess Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên đồng bộ động

SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vấn mang tính

cấu trúc XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng Wifi Wireless Fidelity Mạng không dây sử dụng sóng

vô tuyến Wimax Worldwide Interoperability for

Microwave Acess

Kết nối Internet băng rộng không dây ở khoảng cách lớn

Chương 1 : Giới thiệu chung

Hiện nay, trên thế giới, nhiều quốc gia phát triền đã ứng dụng hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transportation System - ITS) [1] Hệ thống này là một “siêu hệ thống” với đầy đủ các thành phần như phần cứng, phần mềm, dữ liệu, quy trình và con người được liên kết chặt chẽ với nhau nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông, tránh ùn tắc, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu quả vận chuyển, tạo điều kiện thuận lợi tối đa cho

đi lại

ITS là một giải pháp ứng dụng kết hợp nhiều lĩnh vực công nghệ cao đang phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây như hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS), cơ sở dữ liệu (Database), WiMax (802.16), WiFi (802.11), GSM, 3G, vv

Hệ thống ITS đã được triển khai trên nhiều nước phát triển trên thế giới, tuy nhiên

để xây dựng một hệ thống thông minh như vậy thì cần rất nhiều thời gian, tiền của Chính vì lẽ đó, trong đồ án này nghiên cứu về một phương pháp nào đó để đưa ra một

hệ thống có những chức năng đủ để đưa vào thực tế, có thể triển khai trong phạm vi một thành phố vừa và nhỏ

Đặc điểm của hệ thống như sau:

- Cho phép quản lý hệ thống đèn giao thông trong khu vực bằng website có giao diện dễ dùng, trực quan

- Cho phép xem thông tin đường tắc trên website

- Công nghệ truyền tín hiện trên 3G/WiMax/Wifi/Ethernet

- Có tích hợp camera, phân tích hình ảnh, truyền hình ảnh về trung tâm

1.1 Các phương án thiết kế

1.1.1 Hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng RS 485

Trong những phương án đã được nghiên cứu, hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông dùng RS485 để truyền tín hiệu đi tín hiệu cho các thiết bị bên trong [2]

Tổng quan hệ thống:

Hình 1.1 : Tổng quan về hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông bằng RS485

Từ hình vẽ 1.1, hệ thống có các chốt đèn giao thông được kết nối với nhau bằng RS485, một chuẩn dùng trong công nghiệp, và theo lý thuyết, tín hiệu truyền đi xa nhất

là 1.5km [3], tuy nhiên đó là theo lý thuyết, còn thực tế còn tùy thuộc rất nhiều vào điều kiện khác nhau như thời tiết, chất lượng, …

Cách làm việc của hệ thống:

Với mỗi thiết bị trong hệ thống sẽ có một định danh – ID – cụ thể Trong hệ thống này, điều khiển các nút giao thông bằng cách truyền khung dữ liệu xuống được miêu tả trong hình 1.2, khung dữ liệu này sẽ được truyền đi bằng cách quảng bá, bởi vì trên một đường RS485 cho phép nhiều thiết bị cùng nối vào, cho nên để giảm bớt sự xung đột và lãng phí đường truyền, các thiết bị điều khiển sẽ cần quản lý các định danh đang kết nối trực tiếp với nó cụ thể ở đây là các thiết bị chấp hành – các nút đèn giao thông

Hình 1.2 : Cách làm việc của hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông

bằng RS485

Để mở rộng phạm vi, hệ thống trên cần thay đổi về giao thức làm việc Vì RS485

có một số vấn đề làm cho hệ thống không thể mở rộng được:

- Khoảng tối đa là 1.5km, nếu muốn truyền xa thêm cần khuếch đại tín hiệu

- Thời gian để lấy thông tin của toàn hệ thống là rất lâu nếu có nhiều chốt đèn giao thông

- Cách thức gửi bản tin là quảng bá, chính vì vậy phương pháp quản lý các chốt đèn giao thông cũng là một nhược điểm của hệ thống

Từ các đánh giá trên, thay đổi giao thức truyền tin là cần thiết nếu muốn nâng cấp

hệ thống để quản lý tối ưu hơn

1.1.2 Hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua Ethernet/Wifi

Tổng quan hệ thống:

Hệ thống này chỉ thay đổi giao thức RS485 bằng Ethernet Ethernet có đặc điểm là truyền/nhận bản tin nhanh hơn, và truyền bản tin Unicast hoặc Multicast [4] Chính vì

ưu điểm đó mà hệ thống này đã thay đổi toàn bộ diện mạo của hệ thống so với hệ thống

cũ sử dụng RS485 Nhờ vào ưu điểm này mà hệ thống có thể tích hợp được camera tại các chốt giao thông để truyền thông tin về trung tâm Mặc dù vậy Ethernet có nhược điểm là khả năng truyền đi xa, nếu Ethernet sử dụng cáp xoắn thì tín hiệu truyền đi tối

đa là 100m [5], nếu muốn đi xa hơn thì cần dùng Repeater để khôi phục tín hiệu

Ngoài ra, hệ thống còn cho phép thay thế Ethernet bằng module Wifi, vì vậy mà thay vì dùng dây nối kéo đi xa, các Access Point được sử dụng để mở rộng hệ thống[6]

Hình 1.3 : Tổng quan về hệ thống điều khiển đèn giao thông qua Ethernet/Wifi

Chức năng chính của chốt đèn giao thông vẫn là quản lý trạng thái đèn, đây là chức năng đầu tiên phải có Thứ hai, phải có khả năng giao tiếp trên Ethernet/Wifi Để tận dụng được sức mạng của giao thức sử dụng, một chốt đèn giao thông nên có khả năng thu hình từ camera để truyền hình ảnh về trung tâm

Cách làm việc của hệ thống:

Thực tế, hệ thống điều khiển đèn giao thông qua Ethernet/Wifi là một hệ thống mạng, do vậy các giao thức hoàn toàn giống như giao thức mạng Hình 1.4 là mô tả chi tiết của hệ thống Giữa Trung tâm và chốt đèn bao giờ cũng có một switch hoặc một Access Point (nếu giao thức là Wifi), switch/AP này sẽ lưu trữ các địa chỉ MAC của cổng Ethernet của chốt đèn giao thông, khi bản tin gửi tới một địa chỉ nào đó, switch/AP có nhiệm vụ định tuyến gói tin đó

Hình 1.4 : Mô hình chi tiết hệ thống điều khiển đèn giao thông bằng

Ethernet/Wifi Các Module của hệ thống

Các Module của hệ thống được đưa ra trong hình 1.5:

Hình 1.5 : Các module trong hệ thống

• Module Camera và Giao tiếp

Module Camera này thực chất chỉ là một DSP, phân tích hình ảnh và nén JPEG để truyền đi, trong module này sẽ tích hợp một trong 3 giao thức Ethernet, Wifi

• Module chốt đèn giao thông:

Chức năng của module này là điều khiển trạng thái đèn giao thông Ngoài ra, nó nhận tín hiệu từ module Camera về lưu lượng cảnh báo để đưa ra được quyết định như tăng số giây đèn đỏ hoặc giảm số giây đèn đỏ Nó cũng có thể đưa ra các cảnh báo của

nó xuống module giao tiếp để truyền tín hiệu đó về trung tâm

1.1.3 Hệ thống điều khiển đèn giao thông qua WiMax/3G/

Hình 1.6 : Tổng quan về hệ thống điều khiển đèn giao thông qua WiMax/3G/ Trong hệ thống này, không cần phải có thiết bị điều khiển giống như trong

phương án sử dụng giao thức RS485, bởi vì dựa vào tốc độ truyền tín hiệu của giao

thức sử dụng, thêm nữa, không giới hạn số lượng các thiết bị được quản lý Tức là, trung tâm có thể quản lý được với số lượng lớn các chốt đèn giao thông Điều đó chúng

ta có thể thấy được tầm quan trọng của giao thức được sử dụng

Các Module trong hệ thống thống này hoàn toàn giống như các Module trong hệ thống sử dụng giao thức Ethernet/Wifi, bởi vì ở đây chỉ cần thay đổi giao thức để giao tiếp mà thôi

sử dụng được

Hiện nay 3G đang rất phổ biến, tốc độ của 3G là khá cao, có thể đánh giá là cao hơn ADSL Tuy nhiên chi phí sẽ khá đắt Thêm nữa, việc cài đặt 3G trên hệ thống sẽ rất khó khăn

Vì vậy, việc lựa chọn phương án sử dụng Ethernet/Wifi để truyền tín hiệu là hợp lý nhất

1.3 Các thành phần của hệ thống điều khiển phân tán đèn giao thông qua

Website gồm có 2 phần : Dành cho người dùng và cho Quản trị / Administrator

- Dành cho người dùng : Người dùng có thể

o Đọc tin tức

o Xem thông tin tắc đường

o Xem camera đặt tại các chốt ngã tư

o Xem bản đồ các vị trí đang tắc đường, tìm đường,…

- Dành cho Quản trị/ Administrator:

o Quản trị Tin tức

o Quản trị các chốt ngã tư

o Thay đổi tín hiệu các chốt ngã tư

o Cập nhật trạng thái các chốt ngã tư

b Module Camera và giao tiếp

Module camera và giao tiếp là thiết bị có nhiệm vụ giao tiếp giữa Trung tâm và chốt đèn Trên Module có tích hợp giao diện Ethernet/Wifi để truyền tín hiệu, ngoài ra Module có giao diện USB để lắp camera và thực hiện encode/decode dữ liệu từ camera

để truyền về Trung tâm

Module này giao tiếp với Module chốt đèn giao thông bằng I2C, có nhiệm vụ nhận

dữ liệu điều khiển từ trung tâm và truyền tới chốt điều khiển đèn giao thông

c Module chốt đèn giao thông

Là một module mô phỏng các chốt đèn giao thông, cho phép đếm ngược thời gian đèn xanh, đèn đỏ Module này được giao tiếp với Module Camera và giao tiếp thông qua I2C Khi nhận dữ liệu điều khiển từ trung tâm, Module này sẽ thay đổi các thông

Bảng 1.1: Các loại cáp truyền dẫn trong mạng LAN

Cáp đồng trục – Thinnet - Đường kính: 6mm

- Chiều dài tối đa: 185m

- Chiều dài tối đa: 100m

- Tốc độ : 500Mbps

- Đầu nối: RJ45 Cáp quang (Fiber-Optic) - Chiều dài tối đa: vài km

- Băng thông : 2Gbps

Từ bảng 1.1, Cáp STP và cáp UTP có chiều dài tối đa cho phép của loại cáp này

là 100m, như vậy là quá thấp nên không thể sử dụng được nếu đưa hệ thống vào thực tế được

Nếu trong đô thị khoảng cách giữa các ngã tư và trung tâm là không quá lớn (<500m) như Hình 1.8 , thì lựa chọn phương tiện truyền dẫn là cáp đồng trục Thicknet

là hợp lý Cáp đồng trục có ưu điểm là rẻ, nhẹ, dễ kéo dây và có khả năng chống nhiễu tốt Khi hệ thống muốn mở rộng hoặc khoảng cách giữa các chốt lớn hơn 500m thì bắt buộc phải sử dụng thiết bị repeater để khôi phục tín hiệu trên đường truyền như trong hình 1.9

Ch t đèn giao thông Ch t đèn giao thông

Ch t đèn giao thông

<500m

Cáp thickn

 thicknet

<500mCáp thicknet

Hình 1.8 : Khoảng cách các chốt với trung tâm <500m

Hình 1.9 : Khoảng cách từ trung tâm tới chốt >500m

Nếu trong đô thị khoảng cách giữa các ngã tư và trung tâm là rất lớn, khi đó phải

sử dụng cáp quang là phương tiện truyền dẫn Cáp quang cho phép truyền tải tín hiệu tới vài kilometer, có băng thông rất lớn, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất là giá cả rất mắc và khó lắp đặt

Chương 2 : Cơ sở lý thuyết cho xây dựng hệ thống điều khiển

phân tán đèn giao thông qua Ethernet

Ứng dụng được thiết kế chạy trên hệ điều hành Windows, được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình C#.NET, vì C#.NET là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng thuần khiết, là một trong nhiều ngôn ngữ lập trình trong nền tảng NET, nó được dùng rộng rãi để phát triển các ứng dụng trong Windows [8]

Website được xây dựng bằng ngôn ngữ ASP.NET, ASP.NET là công nghệ nối tiếp của Microsoft's Active Server Pages(ASP)

Ngoài ra, hệ thống sử dụng Kit Mini2440 để làm module giao tiếp, bởi lẽ Kit Mini2440 có sẵn các cổng giao tiếp đa dạng và đặc biệt là được cài đặt hệ điều hành nhúng Linux, vì vậy hỗ trợ rất nhiều cho việc phát triển phần mềm

2.1 NET Framework

.NET Framework của Microsoft là một thành phần có thể được cài thêm hoặc đã

có sẵn trong các hệ điều hành Windows Nó cung cấp những giải pháp đã được lập trình sẵn cho những yêu cầu thông thường của chương trình, quản lý việc thực thi các chương trình viết trên framework, người dùng cuối cần phải cài framework để có thể chạy các chương trình NET .NET Framework do Microsoft đưa ra và được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng viết trên nền Windows Những giải pháp được lập trình sẵn hình thành nên một thư viện lớp của framework, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của lập trình như : giao diện người dùng , truy cập dữ liệu , kết nối cơ sở dữ liệu, mã hoá, phát triển những ứng dụng web , các giải thuật số học và giao tiếp mạng Thư viện lớp của framework được lập trình viên sử dụng , kết hợp với code của chính mình để tạo nên các ứng dụng

2.1.1 Những điểm đặc trưng của NET Framework

.NET Framework là cơ sở hạ tầng cho việc xây dựng, triển khai và chạy các ứng dụng và dịch vụ Web Nó cung cấp một môi trường đa ngôn ngữ, dựa trên nền các chuẩn với hiệu nǎng cao, cho phép tích hợp những đầu tư ban đầu với các ứng dụng và dịch vụ thế hệ kế tiếp và giải quyết những thách thức của việc triển khai và vận hành các ứng dụng trên quy mô Internet Cơ sở hạ tầng NET Framework bao gồm ba phần chính là Bộ thực hiện ngôn ngữ chung (Common Language Runtime), một tập phân cấp các thư viện lớp hợp nhất (Unified Class Libraries) và ASP.NET

2.1.2 Kiến trúc NET Framework

Như chúng ta đã biết NET Framework bao gồm ba phần là bộ thực thi ngôn ngữ chung (Common Language Runtime), các lớp lập trình hợp nhất hay còn gọi là các thư viện lớp cơ sở (Base Class Libraries) và một phiên bản cấu thành của Microsoft Active Server Pages gọi là Microsoftđ ASP.NET Trên thực tế, ASP.NET và Windows Forms

là hai thành phần nằm trong Base Class Libraries, nên trong một số tài liệu NET Framework được giới thiệu bao gồm 2 phần chính là Common Language Runtime và Base Class Libraries Một trong các thành phần này đều có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phát triển các dịch vụ và các ứng dụng NET

Sau đây là hai đoạn mã ví dụ có sử dụng Namespace trong C#

2.1.3 Ngôn ngữ lập trình ASP.NET

Từ khoảng cuối thập niên 90, ASP (Active Server Pages) đã được nhiều lập trình viên lựa chọn để xây dựng và phát triển ứng dụng web động (dynamic web) trên máy chủ sử dụng hệ điều hành Windows ASP đã thể hiện được những ưu điểm của mình với mô hình lập trình thủ tục đơn giản, sử dụng hiệu quả các đối tượng COM: ADO (ActiveX Data Object) - xử lý dữ liệu, FSO (File System Object) - làm việc với hệ thống tập tin…, đồng thời, ASP cũng hỗ trợ nhiều ngôn ngữ: VBScript, JavaScript Chính những ưu điểm đó, ASP đã được yêu thích trong một thời gian dài

Tuy nhiên, ASP vẫn còn tồn đọng một số khó khăn như Code ASP và HTML lẫn lộn, điều này làm cho quá trình viết code khó khăn, thể hiện và trình bày code không trong sáng, hạn chế khả năng sử dụng lại code Bên cạnh đó, khi triển khai cài đặt, do không được biên dịch trước nên dễ bị mất source code Thêm vào đó, ASP không có hỗ trợ cache, không được biên dịch trước nên phần nào hạn chế về mặt tốc độ thực hiện Quá trình xử lý Postback khó khăn, …

Đầu năm 2002, Microsoft giới thiệu một kỹ thuật lập trình Web khá mới mẻ với tên gọi ban đầu là ASP+, tên chính thức sau này là ASP.Net Với ASP.Net, không những không cần đòi hỏi ta phải biết các tag HTML, thiết kế web, mà nó còn hỗ trợ mạnh lập trình hướng đối tượng trong quá trình xây dựng và phát triển ứng dụng Web ASP.Net là kỹ thuật lập trình và phát triển ứng dụng web ở phía Server (Server-side) dựa trên nền tảng của Microsoft Net Framework

Hầu hết, những người mới đến với lập trình web đều bắt đầu tìm hiểu những kỹ thuật ở phía Client (Client-side) như: HTML, Java Script, CSS (Cascading Style Sheets) Khi Web browser yêu cầu một trang web (trang web sử dụng kỹ thuật client-side), Web server tìm trang web mà Client yêu cầu, sau đó gởi về cho Client Client nhận kết quả trả về từ Server và hiển thị lên màn hình

ASP.Net sử dụng kỹ thuật lập trình ở phía server thì hoàn toàn khác, mã lệnh ở phía server (ví dụ: mã lệnh trong trang ASP) sẽ được biên dịch và thi hành tại Web Server Sau khi được Server đọc, biên dịch và thi hành, kết quả tự động được chuyển sang HTML/JavaScript/CSS và trả về cho Client Tất cả các xử lý lệnh ASP.Net đều được thực hiện tại Server và do đó, gọi là kỹ thuật lập trình ở phía server

Những ưu điểm của ASP.NET :

ASP.Net cho phép ta lựa chọn một trong các ngôn ngữ lập trình mà ta yêu thích: Visual Basic.Net, J#, C#,…

Trang ASP.Net được biên dịch trước Thay vì phải đọc và thông dịch mỗi khi trang web được yêu cầu, ASP.Net biên dịch những trang web động thành những tập tin DLL mà Server có thể thi hành nhanh chóng và hiệu quả Yếu tố này là một bước nhảy vọt đáng kể so với kỹ thuật thông dịch của ASP

ASP.Net hỗ trợ mạnh mẽ bộ thư viện phong phú và đa dạng của Net framework, làm việc với XML, Web Service, truy cập cơ sở dữ liệu qua ADO.Net, … ASPX và ASP có thể cùng hoạt động trong 1 ứng dụng

ASP.Net sử dụng phong cách lập trình mới: Code behide Tách code riêng, giao diện riêng -> Dễ đọc, dễ quản lý và bảo trì

Kiến trúc lập trình giống ứng dụng trên Windows

Hỗ trợ quản lý trạng thái của các control

Tự động phát sinh mã HTML cho các Server control tương ứng với từng loại Browser

Hỗ trợ nhiều cơ chế cache

Triển khai cài đặt

Không cần lock, không cần đăng ký DLL

Cho phép nhiều hình thức cấu hình ứng dụng

Hỗ trợ quản lý ứng dụng ở mức toàn cục

Global.aspx có nhiều sự kiện hơn

Quản lý session trên nhiều Server, không cần Cookies

Quá trình xử lý file ASPX:

Khi Web server nhận được yêu cầu từ phía client, nó sẽ tìm kiếm tập tin được yêu cầu thông qua chuỗi URL được gởi về, sau đó, tiến hành xử lý theo sơ đồ trong hình 2.1:

Hình 2.1 – Mô tả quá trình xử lý file ASP.NET

2.2 Tổng quan Kit Friendly ARM Mini 2440

2.2.1 Giới thiệu

Kit Mini 2440 là một board máy tính độc lập dựa trên vi xử lý Samsung S3C2440 ARM9 Board có kích thước 10cmx10cm, đây là board lý tưởng cho việc nghiên cứu về hệ thống ARM hoặc tích hợp [9]

Hình 2.1 : Kit Friendly ARM Mini 2440

2.2.2 Đặc trưng của Mini 2440

Bảng 2.1 – Đặc tính của Mini 2440

32bit Bus 100MHz Clock

2MByte Nor Flash with Bios System Clock 12Mhz Crystal

LCD • 4 wire resistive touch screen interface

• STN-Displays

• 4bit dual scan, 4bit single scan or 8bit single scan display

• 1, 2, 4 or 8 bpp palletized color displays

• 16 or 24 bpp non-palletized true-color displays

• Max: 1024x768, 64k colors Interface and Resource • 1 10/100M Ethernet RJ-45 (DM9000)

• 1 Real Time Clock with Battery (RTC)

• 1 20pin Camera Interface (2.0mm)

• 1 34pin GPIO (2.0mm)

• 1 40poin System Bus (2.0mm)

• 1 10pin JTAG (2.0mm)

Power Supply • 5V Connector

• Android

• Windows CE 5 and 6

2.2.3 Các giao diện của Mini 2440

Hình 2-2 là giao diện của mini2440 [10]:

- Switch (S1): Bật/tắt nguồn

- Switch (RST): Reset

- Switch (S2): Chọn chết độ boot (Nor Flash hoặc Nand Flash)