基于Cortex-M3的嵌入式实验开发平台设计与实现

发布时间：2017-03-30 06:06

  本文关键词：基于Cortex-M3的嵌入式实验开发平台设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统已经广泛应用于建筑与安防、消费电子类、便携式移动设备、信息家电等领域中。随着用户的需求越来越高，尤其是针对便携式移动设备来说，系统能耗将会是一个越来越突出的因素。ARM公司推出的Cortex-M3内核的微处理器，它是专门为了汽车车身系统、便携式移动设备和无线传感器网络等对功耗和成本有高要求的嵌入式应用领域实现高性能而设计的。因此，对基于Cortex-M3的嵌入式实验开发平台的研发将有助于嵌入式技术教学、企业产品的开发等工作中。 本课题主要从硬件和软件两个方面上阐述基于Cortex-M3的嵌入式实验开发平台的设计与实现： 关于硬件设计部分，遵循方便、耐用、灵活的设计原则，采用开放的总线系统进行设计。总线开放系统主要用于连接电源系统、处理器最小系统及各类开发套件。电源系统设计中采用两套供电方案，一种是采用市电，另外一种是采用电池供电。处理器最小系统采用模块化设计，，便于最小系统的物理移植使用。本文选用Cortex-M3内核的STM32系列MCU作为本实验开发平台的核心处理器。对于各类开发套件，作者设计了部分模块的电路原理图，包括USB模组、串口模组、键盘模组、SPI存储单元模组、CAN总线单元模组等，每个模组是以组件的形式单独进行设计的，通过接口与最小系统板相连。 关于软件设计部分，针对STM32的功能特性，本文提出并实现了基于STM32的动态功耗管理方案，即针对本文设计的硬件平台用C语言编程实现基于滑动窗口的动态指数平均算法。最后，以本文所设计的硬件平台为依托，对uC/OS-II操作系统进行移植与低功耗改造，通过设计一个实例程序对节约功耗的效果进行了测试分析。
【关键词】：Cortex-M3 嵌入式实验开发平台 uC/OS-II操作系统 动态功耗管理DPM
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景和意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 本文的主要工作内容及创新点13-14
• 1.3 论文结构安排14-15
• 第2章 系统目标描述与硬件平台设计15-26
• 2.1 系统总体目标描述及硬件架构的设计15-17
• 2.1.1 总体目标描述15
• 2.1.2 硬件平台架构设计15-17
• 2.2 电源系统设计17-18
• 2.3 处理器最小系统设计18-21
• 2.3.1 ARM Cortex-M3 内核的特点18-19
• 2.3.2 最小系统设计19-21
• 2.4 实验底板主要功能模块的原理图设计21-26
• 第3章 嵌入式软件低功耗技术26-34
• 3.1 集成电路的功耗分析26-27
• 3.2 系统级低功耗优化技术27-32
• 3.2.1 动态电源管理（DPM）技术27-31
• 3.2.2 动态电压调节（DVS）技术31
• 3.2.3 DPM 与 DVS 的比较31-32
• 3.3 源程序级低功耗优化32-34
• 第4章 基于 STM32 的动态电源管理34-45
• 4.1 STM32 系列微控制器34-38
• 4.1.1 睡眠模式35-36
• 4.1.2 停止模式36
• 4.1.3 待机模式36-37
• 4.1.4 低功耗模式总结37-38
• 4.2 指数平均预测算法的分析与改进38-39
• 4.3 基于滑动窗口指数平均预测算法的实现39-45
• 4.3.1 低功耗时间阀值计算39-41
• 4.3.2 控制策略执行41-45
• 第5章 UC/OS-II操作系统移植与低功耗改造45-60
• 5.1 UC/OS-II 操作系统介绍45-48
• 5.1.1 uC/OS-II 简介45
• 5.1.2 uC/OS-II 软件体系结构45-46
• 5.1.3 uC/OS-II 原理分析46-48
• 5.2 UC/OS-II 在 STM32VET6 上的移植48-52
• 5.2.1 移植条件48
• 5.2.2 μC/OS-II 在 Cortex-M3 上的移植48-52
• 5.3 对μC/OS-II 的低功耗改造实现52-54
• 5.4 测试实例程序的设计54-57
• 5.4.1 μC/OS-II 操作系统的基本设置55
• 5.4.2 用户任务的设置55-57
• 5.4.3 主函数任务设置57
• 5.5 测试结果与分析57-60
• 结论60-62
• 附录Ⅰ程序清单62-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 关海;冯大政;;μCOSⅡ在基于Cortex-M3核的ARM处理器上的移植[J];电子科技;2009年01期

2 蒋常斌;生晓坤;李杰;宋泽明;;ARM Cortex-M3微处理器测试方法研究与实现[J];电子测试;2013年07期

  本文关键词：基于Cortex-M3的嵌入式实验开发平台设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：276385