隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多。以前，工業(yè)中大多采用有線或人工的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸，雖然簡單實(shí)用，卻耗費(fèi)了大量人力、物力資源，且很大程度上限制了應(yīng)用場所的拓展。因此，選取一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定而又高效的無線傳輸方式就變得緊迫和必要。 隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸成熟，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)逐漸顯露出其在遠(yuǎn)距離通信應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。于此同時(shí)，嵌入式軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展也使得嵌入式產(chǎn)品進(jìn)入千家萬戶。因此，采用基于嵌入式系統(tǒng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線通信漸漸成為當(dāng)今應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。 本系統(tǒng)采用高性能嵌入式微處理器S3C2410和GPRS無線通訊模塊MC39i構(gòu)建硬件平臺(tái)，以嵌入式Linux操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議建立軟件平臺(tái)，完成基于ARM-Linux的嵌入式數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 本文首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)的概況進(jìn)行了綜述，接著對(duì)嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了概要介紹，然后提出了基于ARM-Linux的嵌入式數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)傳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并從硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)兩方面具體闡述了該系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)過程，包括搭建以S3C2410和MC39i為核心的硬件平臺(tái)以及在該硬件平臺(tái)上建立基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，并最終實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)傳功能。 此系統(tǒng)由于采用了高性能的ARM處理器和嵌入式Linux系統(tǒng)，因此在多任務(wù)并行處理和進(jìn)程實(shí)時(shí)處理等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于燃?xì)狻⒂吞锖碗娏Φ炔块T，具有較好的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： ARMLinux 嵌入式 數(shù)據(jù)采集
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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嵌入式系統(tǒng)在眾多工業(yè)領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色，但是因嵌入式系統(tǒng)的資源受限緣故，導(dǎo)致在嵌入式系統(tǒng)上很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜計(jì)算算法。此外，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段和實(shí)現(xiàn)階段的分離現(xiàn)狀，致使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)耗時(shí)且昂貴。為解決這些問題，本書提出了一種低成本、可重復(fù)使用且可重構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)集成開發(fā)環(huán)境。為了減少成本，該集成環(huán)境全部是采用自由和開放源代碼軟件，如Linux操作系統(tǒng)和Scilab計(jì)算平臺(tái)等。 本文主要包括以下內(nèi)容： 1、構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境及移植相關(guān)軟件包到嵌入式ARM平臺(tái)，首先詳細(xì)的描述了如何使用Buildroot工具包制作交叉編譯器，并描述Minicom、TFTP和NFS等嵌入式開發(fā)相關(guān)工具，最后詳細(xì)的描述了如何移植嵌入式圖形用戶界面TinyX和嵌入式窗口管理器JWM。 2、構(gòu)建Scilab-EMB嵌入式計(jì)算平臺(tái)，首先介紹了數(shù)值計(jì)算軟件Scilab，然后詳細(xì)的描述了如何在ARM系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)Scilab-EMB嵌入式計(jì)算平臺(tái)。 3、開發(fā)Scilab數(shù)據(jù)采集工具包，實(shí)現(xiàn)Scilab與底層設(shè)備通訊，該工具包PC版和ARM版均支持串口和以太網(wǎng)接口，且均支持Modbus現(xiàn)場總線。PC版額外支持OPC協(xié)議。 4、基于Scilab構(gòu)建虛擬控制實(shí)驗(yàn)室，驗(yàn)證該平臺(tái)的可行性及性能。 本文創(chuàng)新點(diǎn)： 1、國內(nèi)外率先提出了一種新的以Scilab為核心的嵌入式計(jì)算平臺(tái)方案，并在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了Scilab到ARM平臺(tái)的移植； 2、開發(fā)了Scilab-DAQ數(shù)據(jù)采集工具包，有效的實(shí)現(xiàn)了Scilab與底層設(shè)備的通訊。 通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立，驗(yàn)證了該嵌入式控制平臺(tái)能夠勝任多種復(fù)雜算法。 該嵌入式計(jì)算平臺(tái)解決方案和Scilab-DAQ數(shù)據(jù)采集工具包已經(jīng)受到國內(nèi)外同行的關(guān)注，并被多家科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校和公司所采納和使用。
標(biāo)簽： Scilab-EMB ARM-Linux 嵌入式 計(jì)算
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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本文以無線多媒體終端項(xiàng)目的需求為背景，提出了一種適用于嵌入式系統(tǒng)的媒體播放器架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。論文給出了一種嵌入式系統(tǒng)中音視頻同步的解決方案，有效的提高了嵌入式媒體播放器軟件的音視頻同步性能
標(biāo)簽： 嵌入式 媒體播放器
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和微電子技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其直觀、方便和信息內(nèi)容豐富的特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。本文利用ARM+DSP的雙核結(jié)構(gòu)，對(duì)基于ARM+DSP嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。 本系統(tǒng)大致分成兩部分-DSP圖像采集處理部分和ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分兩部分。子系統(tǒng)分別選用TMS320DM642和AT91RM9200作為兩部分的主控芯片，利用它們各自的優(yōu)勢(shì)在系統(tǒng)中發(fā)揮不同的功能。 DSP的圖像采集處理部分通過CCD攝像頭對(duì)特定的區(qū)域采集視頻圖像，并由視頻解碼芯片進(jìn)行視頻解碼處理。處理后的數(shù)字視頻信號(hào)放入DSP內(nèi)通過視頻運(yùn)動(dòng)檢測算法進(jìn)行圖像處理，以掌握是否有異常的情況發(fā)生。如果有異常情況發(fā)生，則立刻由DSP向ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分施加中斷信號(hào)，并將識(shí)別處理后的結(jié)果全部發(fā)送過去。 ARM的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP圖像采集處理部分的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)支持Linux平臺(tái)的硬件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)口、串口和USB等接口用于數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示和友好的人機(jī)界而等等。ARM實(shí)時(shí)控制應(yīng)用部分本身不參與圖像識(shí)別和處理相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)，而只是配合DSP將圖像處理的結(jié)果顯示出來，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)觸發(fā)外部控制器實(shí)現(xiàn)一定的對(duì)外控制功能。 基于ARM+DSP架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)原理，本系統(tǒng)分為控制模塊和視頻處理模塊，二者獨(dú)立開發(fā)和調(diào)試，通過HPI并行方式連接，提高了軟硬件任務(wù)的模塊化程度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，符合嵌入式視頻監(jiān)控的功能要求，可以面對(duì)日益復(fù)雜的視頻應(yīng)用。本文還介紹了基于AT91RM9200處理器子系統(tǒng)開發(fā)板的底層BootLoader程序的開發(fā)和對(duì)Linux操作系統(tǒng)移植的過程。最后論文在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)提出了一些新的方法和建議。
標(biāo)簽： ARMDSP 嵌入式視頻 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-19
上傳用戶：金宜
多媒體正在使我們的生活變得越來越豐富多彩。報(bào)紙，相片，CD機(jī)，電視，電影已經(jīng)被PC機(jī)很好地整合到了一起，而互聯(lián)網(wǎng)又使得多媒體資源的交流成為可能。跨越網(wǎng)絡(luò)時(shí)代、信息時(shí)代、多媒體時(shí)代，后PC時(shí)代的到來，呼喚新一代的多媒體系統(tǒng)，它體積更小，功能更全，界面更友好。本系統(tǒng)就是面向這一需求而設(shè)計(jì)的。 嵌入式多媒體系統(tǒng)除了具有播放音樂，視頻，瀏覽圖片，電子書的基本功能外，一些方案還集成了視頻錄制、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、FM收音機(jī)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)、掌上游戲機(jī)和移動(dòng)電視等等各種附加功能以滿足不同的市場需求。本課題開發(fā)一套具有音頻、視頻、圖片和電子書等功能的嵌入式多媒體系統(tǒng)解決方案，硬件部分以ARM處理器S3C241O為核心，軟件部分以Linux操作系統(tǒng)為核心進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)具有體積小，成本低等特點(diǎn)。 本論文按照硬件、固件、軟件三個(gè)層面分析了基于ARM Linux的嵌入式多媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。硬件部分分處理器和外圍電路兩部分進(jìn)行介紹。固件部分包括引導(dǎo)加載程序vivi的移植，Linux 2.6內(nèi)核的移植，配置Cramfs根文件系統(tǒng)，Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。軟件部分對(duì)Linux應(yīng)用開發(fā)作出了討論，包括系統(tǒng)的功能模塊和軟件構(gòu)架，重點(diǎn)是基于MiniGUI的圖形界面設(shè)計(jì)。在論文的最后，分析了系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及單片解決方案和多處理器方案的比較，并展望了嵌入式多媒體系統(tǒng)的發(fā)展方向。
標(biāo)簽： ARMLinux 嵌入式多媒體 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-03
上傳用戶：xfbs821
大量的電力電子裝置及非線性負(fù)荷在電力系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用，使電能質(zhì)量(Power Quality)問題日益突出。電能質(zhì)量問題不僅危害電力系統(tǒng)本身的安全及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)中用戶也造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質(zhì)量的概念，分析了國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測的研究現(xiàn)狀及開發(fā)新型電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的意義，同時(shí)對(duì)影響電能質(zhì)量的指標(biāo)參數(shù)的數(shù)字測量原理與算法進(jìn)行了深入的研究。在此基礎(chǔ)上，提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU，以嵌入式Linux為軟件核心的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的總體設(shè)計(jì)思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發(fā)環(huán)境，完成了基本的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和處理的實(shí)際特點(diǎn)，在前置測量采集模塊中，采用了ADS7864芯片設(shè)計(jì)了多通道信號(hào)采樣保持和快速轉(zhuǎn)換電路；利用鎖相環(huán)保證了多路信號(hào)的硬件同步采樣；在通訊方式上，除了采用RS-232通訊方式外，還采用了以太網(wǎng)和USB通訊方式，從而提高了裝置應(yīng)用的靈活性。軟件設(shè)計(jì)方面，依據(jù)裝置所要實(shí)現(xiàn)的功能，剪裁并成功移植了嵌入式linux內(nèi)核到ARM處理器中；完成了各應(yīng)用程序的編制，給出了詳細(xì)的程序流程圖；設(shè)計(jì)了基于Qt/Embedde的人機(jī)交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測儀不僅數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)、人機(jī)交互性好、系統(tǒng)升級(jí)簡單、還能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步開發(fā)，向微型化、高度智能化等方向發(fā)展，以滿足不同場合的需求，具有較大的使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： ARMLinux 嵌入式 電能質(zhì)量 監(jiān)測儀
上傳時(shí)間： 2013-05-16
上傳用戶：frank1234
傳統(tǒng)的家電采用各自獨(dú)立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協(xié)同工作，容易造成浪費(fèi)。同時(shí)它們無法自動(dòng)獲取外界的信息，人們無法對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，難以滿足現(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。 傳統(tǒng)的電話只能進(jìn)行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點(diǎn)。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術(shù)迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎(chǔ)。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因?yàn)檫@種方式網(wǎng)絡(luò)性能比無線隱定，延時(shí)性相對(duì)要小，用它來遠(yuǎn)程控制智能家電比無線網(wǎng)要安全可靠。要實(shí)現(xiàn)智能家電的網(wǎng)絡(luò)化，如果采用PC機(jī)進(jìn)行直接進(jìn)行控制，或者讓每臺(tái)家電接入網(wǎng)絡(luò)，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統(tǒng)的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統(tǒng)。各個(gè)智能家電與IP電話采用串口進(jìn)行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍(lán)牙通訊技術(shù)更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯(lián)為切入點(diǎn)，結(jié)合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費(fèi)用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了調(diào)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 IP電話 遙操作
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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作為世界上最優(yōu)秀的操作系統(tǒng)之一，Linux不僅在服務(wù)器領(lǐng)域有著不可撼動(dòng)的地位，而且正在嵌入式領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。有專家預(yù)測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一，將廣泛應(yīng)用在各種消費(fèi)電子和通信設(shè)備中。因此，產(chǎn)生并逐漸形成了嵌入式Linux這項(xiàng)技術(shù)。然而，面對(duì)嵌入式系統(tǒng)多樣化的硬件平臺(tái)以及多樣化的應(yīng)用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺(tái)成為一個(gè)必須解決的問題。 本文正是針對(duì)這個(gè)問題，以Linux相關(guān)的基礎(chǔ)軟件為主要研究對(duì)象，在深入分析引導(dǎo)加載程序、Linux與處理器相關(guān)的代碼、文件系統(tǒng)以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于ARM的Linux軟件平臺(tái)進(jìn)行了創(chuàng)新性和探索性的研究。主要內(nèi)容為：在理解ARM體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過分析uboot源碼，詳細(xì)研究ARM處理器在上電后的啟動(dòng)過程和加載引導(dǎo)Iinux的過程；分析并總結(jié)Linux與處理器相關(guān)的接口，以中斷控制器、定時(shí)器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統(tǒng)的內(nèi)容、制作和使用；分析Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的調(diào)用方式；在學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)之上，針對(duì)STMP36xx這款處理器，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動(dòng)過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)NandFlash、LCD的驅(qū)動(dòng)，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺(tái)，并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。 在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)會(huì)使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個(gè)準(zhǔn)則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個(gè)準(zhǔn)則，根據(jù)該準(zhǔn)則可以更加快速、更加準(zhǔn)確地將Linux應(yīng)用到不同的處理器上，因此具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，本文將項(xiàng)目實(shí)踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)的分析、相關(guān)工具的使用以及開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的分享，對(duì)學(xué)習(xí)嵌入式Linux和設(shè)計(jì)嵌入式Linux系統(tǒng)具有較高的參考和指導(dǎo)價(jià)值。此外，成功移植的STMP36xx已經(jīng)初具規(guī)模，可以通過二次開發(fā)以形成完善的嵌入式產(chǎn)品。
標(biāo)簽： Linux ARM 嵌入式
上傳時(shí)間： 2013-06-01
上傳用戶：sa123456
研究如何將當(dāng)前流行的嵌入式技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)采集與記錄方面，是當(dāng)今工業(yè)過程測量控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)必然方向。 本論文所設(shè)計(jì)完成的嵌入式工業(yè)過程數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統(tǒng)的單片機(jī)，并且引入了μClinux多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。采集到的工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換等步驟處理后，顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通過豐富的圖形界面功能，以曲線或表格的形式顯示工業(yè)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，具有良好的人機(jī)界面。輸入功能通過點(diǎn)擊觸摸屏來實(shí)現(xiàn)，可以像使用Windows操作系統(tǒng)一樣，點(diǎn)擊菜單、滾動(dòng)條、列表框、按鈕等控件以完成相應(yīng)的操作。數(shù)據(jù)的記錄完全脫離PC機(jī)，顯示在LCD上的數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)的以文件的形式存儲(chǔ)在Nand Flash中，必要的時(shí)候通過USB接口用U盤導(dǎo)出。μClinux操作系統(tǒng)中移植了BOA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和CGI腳本程序，因此具有動(dòng)態(tài)Web監(jiān)控功能，用戶可以在PC機(jī)上的瀏覽器中通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)監(jiān)測工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 經(jīng)過測試，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，完全實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、人性化顯示、規(guī)范化操作、脫機(jī)化記錄和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測等一系列功能，取代了傳統(tǒng)的底層智能儀表搭配PC機(jī)的構(gòu)架，將其功能合二為一，對(duì)工業(yè)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)過程的現(xiàn)代化有著重要的作用。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 工業(yè)過程 數(shù)據(jù)采集
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領(lǐng)域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構(gòu)架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領(lǐng)域里占領(lǐng)先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用；其次，因大部分實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強(qiáng)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎(chǔ)較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對(duì)這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特殊需求，特別是對(duì)μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎(chǔ)上，面向強(qiáng)實(shí)時(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)、構(gòu)造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個(gè)基礎(chǔ)牢固、值得信賴的基本平臺(tái)。 本文研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面： 針對(duì)嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴(kuò)展、易剪裁的要求，對(duì)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構(gòu)，在各層中采用功能相對(duì)獨(dú)立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對(duì)系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應(yīng)場合使用；引入中斷分段處理機(jī)制解決中斷和任務(wù)的ITC機(jī)制共享，需要硬保護(hù)機(jī)制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護(hù)機(jī)制被隱性地泛濫使用問題。 針對(duì)應(yīng)用提出的系統(tǒng)行為的可預(yù)測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級(jí)位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務(wù)集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲(chǔ)開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性能，本文還對(duì)內(nèi)核的時(shí)鐘管理、內(nèi)存管理等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，通過實(shí)時(shí)性能測試，結(jié)果表明該實(shí)時(shí)內(nèi)核有很好的強(qiáng)實(shí)時(shí)特性。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 內(nèi)核設(shè)計(jì)
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