基于软核处理器的嵌入式操作系统的研究与应用

发布时间：2020-11-03 21:50

　　 嵌入式操作系统(Embedded Operating System，简称EOS)是专用于嵌入式系统的操作系统。按照实时性，分为实时操作系统(Real-Time Operating System，简称RTOS)和非实时操作系统。μC／OS-Ⅱ和μClinux是这两种操作系统的代表。Altera公司的NiosⅡ是目前应用最广泛的软核处理器(soft core processor)。μC／OS-Ⅱ已经被Altera公司移植到NiosⅡ处理器上并集成到NiosⅡ集成开发环境NiosⅡIDE中，μClinux也由第三方的Microtronix公司移植到NiosⅡ处理器上，但仅用于商业用途，不支持软件定制，而且不能支持NiosⅡIDE 5.0后续版本。 本文研究了上述两种嵌入式操作系统在软核处理器NiosⅡ上的移植问题，提出了使用μClinux原发布包移植μClinux到NiosⅡ处理器的方法。该方法使用μClinux原发布包取代了商用的MicrotronixμClinux发布包，在两种主要的NiosⅡ开发板上分别成功移植了μClinux的两个最新版本，使得在NiosⅡ平台开发基于μClinux的应用程序摆脱了NiosⅡIDE版本的限制，而且可以使用各种稳定版本的开源μClinux，为在NiosⅡ平台上开发复杂的非实时性应用提供了软件平台。 本文对移植到NiosⅡ开发板上的μClinux进行了多进程测试。测试使用操作系统原理中经典的生产者／消费者模式，利用信号量实现了嵌入式平台上的进程同步。 本文还在μC／OS-Ⅱ上通过为SD卡集成μC／FS文件系统，完成了NiosⅡ平台上SD卡的软件开发；利用μClinux提供的DM9000A网卡驱动，实现了一个简单的嵌入式Web Server，还使用USB摄像头完成了对μClinux的USB驱动的测试。通过实验证明在移植嵌入式操作系统后的NiosⅡ处理器平台进行软件开发有驱动接口丰富、支持软件定制和裁剪、代码公开的优势。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TP316;TP332
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
序
1 引言
    1.1 研究背景与目的
    1.2 论文创新与应用价值
    1.3 本论文工作与组织结构
2 嵌入式操作系统的特色和发展趋势
    2.1 嵌入式操作系统概述
    2.2 嵌入式操作系统的发展和现状
        2.2.1 实时操作系统μC/OS-Ⅱ
        2.2.2 非实时操作系统μClinux
        2.2.3 μC/OS-Ⅱ和μClinux的比较
    2.3 本章小结
3 嵌入式操作系统在软核处理器上的移植
    3.1 嵌入式操作系统移植的关键问题
        3.1.1 处理器类型
        3.1.2 内核引导
        3.1.3 文件系统选择
        3.1.4 虚拟内存
    3.2 μC/OS-Ⅱ在Nios Ⅱ处理器上的移植
        3.2.1 μC/OS-Ⅱ目标处理器要求
        3.2.2 μC/OS-Ⅱ源代码修改
    3.3 μClinux在Nios Ⅱ处理器上的移植
        3.3.1 使用μClinux的第三方发布包Microtronix μClinux
        3.3.2 使用μClinux的原发布包μClinux-dist
        3.3.3 两种移植方法比较
    3.4 本章小结
4 嵌入式操作系统在Nios Ⅱ处理器上的移植实例
    4.1 移植环境和资源
        4.1.1 Nios Ⅱ开发板
        4.1.2 μClinux版本
        4.1.3 Windows平台软硬件集成开发环境
        4.1.4 Linux平台编译环境
    4.2 μClinux移植过程分析
        4.2.1 生成硬件设备描述文件
        4.2.2 建立交叉编译环境
        4.2.3 创建和装载μClinux内核映像以及根文件系统
        4.2.4 编译和添加μClinux用户应用程序
        4.2.5 编译μClinux内核和文件系统的其它方法
    4.3 本章小结
5 基于Nios Ⅱ处理器的嵌入式操作系统测试与应用
    5.1 μC/OS-Ⅱ的应用
        5.1.1 基于μC/OS-Ⅱ的SD卡使用
    5.2 μClinux的测试
        5.2.1 μClinux测试环境
        5.2.2 μClinux测试方法
        5.2.3 μClinux过程和结果分析
    5.3 μClinux的应用
        5.3.1 μClinux驱动以太网卡
        5.3.2 μClinux驱动USB摄像头
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集

【引证文献】

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1 童霏;基于ARM的便携式动中通天线控制系统设计[D];南京理工大学;2012年

本文编号：2869148