基于μC/OS-Ⅱ监控系统硬件抽象层的研究与设计

发布时间：2021-09-12 15:41

　　随着嵌入式领域在社会生活的广泛应用,嵌入式系统的形态也千变万化,面对复杂多变的硬件环境,如何快速的构建系统平台一直是嵌入式学科的研究重点。为解决该问题,硬件抽象层的概念应运而生,许多嵌入式系统也纷纷引入硬件抽象层,将操作系统和硬件隔离开来,这样当硬件发生改变时软件几乎不用做任何修改,从而增加了系统的可移植性。μC/OS-Ⅱ以其卓越的实时性和稳定性在工业领域得到广泛的应用,但由于该操作系统是一个裸核,没有硬件抽象层的思想加诸于内核之上,严重影响其可移植性。针对本问题,本课题的主要目标基于μC/OS-Ⅱ操作系统,结合具体硬件平台,设计并实现其硬件抽象层,为上层操作系统和驱动程序提供统一的接口,起到硬件抽象的作用。本文构建的硬件抽象层主要有引导加载、设备管理、中断管理、定时器管理、内存管理等。引导加载模块利用Blob将系统加载到合适的位置；设备管理利用虚拟总线的方式将设备和驱动剥离,从而将资源的拥有者和行为者分离开来；在中断管理方面,将中断分为紧要部分和可推迟部分,而可推迟部分根据轻重缓急的不同,利用消息队列分别由优先级不同的任务来处理；在定时器模块设计上,本系统提供几个常用的接口来完成定时... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 项目背景
        1.1.2 硬件抽象层研究的意义
    1.2 课题的目标和意义
    1.3 国内外的研究现状
        1.3.1 嵌入式系统的状况和发展趋势
        1.3.2 操作系统选择
        1.3.3 硬件抽象层的动态分析
    1.4 本文所做的内容
    1.5 本章小结
2 系统的总体设计
    2.1 设计方法及原则
    2.2 系统需求分析
    2.3 系统的总体设计
    2.4 底层平台的设计
        2.4.1 底板的总体架构设计
        2.4.2 底板的抗干扰设计
    2.5 软件架构设计
    2.6 开发环境介绍
    2.7 本章小结
3 硬件平台详细设计与实现
    3.1 ARM核心板模块
    3.2 电源模块的设计与实现
    3.3 接口底板的设计与实现
    3.4 本章小结
4 硬件抽象层的设计与实现
    4.1 引导加载模块
        4.1.1 引导加载的概念
        4.1.2 引导加载程序的执行过程
        4.1.3 本系统引导加载程序的实现
    4.2 设备驱动模块
        4.2.1 引入platform的原因
        4.2.2 platform框架
    4.3 中断处理模块
        4.3.1 中断相关概念简介
        4.3.2 中断延迟
        4.3.3 本系统中断堆栈设计
        4.3.4 中断处理方法
        4.3.5 本系统中断处理模块框架
    4.4 定时器管理模块
    4.5 内存管理
        4.5.1 内存管理问题的提出
        4.5.2 内存管理的目标
        4.5.3 μC/OS-Ⅱ和PXA270内存管理原理
        4.5.4 本系统内存管理策略
        4.5.5 本系统内存管理性能测试
    4.6 本章小结
5 系统搭建与测试
    5.1 Blob的移植
        5.1.1 环境配置
        5.1.2 Blob移植过程
    5.2 μC/OS-Ⅱ系统的移植
    5.3 LWIP的移植
        5.3.1 LWIP简介
        5.3.2 LWIP与硬件平台、编译器相关的移植
        5.3.3 LWIP与操作系统相关的移植
    5.4 系统实时性测试与验证
        5.4.1 测试平台的搭建
        5.4.2 实时性测试方案
        5.4.3 实时性测试结果和分析
    5.5 系统的稳定性测试与验证
    5.6 系统的可移植性分析
        5.6.1 系统硬件平台的可扩展性分析
        5.6.2 系统软件平台的可移植性分析
    5.7 本章小结
结论
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]嵌入式软件可移植性设计技术[J]. 王业流,王强.  机车电传动. 2013(02)
[2]基于嵌入式应用的Linux内核实时性改进研究[J]. 严丽平,宋凯,邓胡滨.  计算机工程与设计. 2011(01)
[3]实时操作系统任务调度算法的硬件实现[J]. 李岩,王显山.  计算机工程与应用. 2010(35)
[4]μC/OS-Ⅱ在Cortex-M3内核上的移植及优化[J]. 孙顺远,秦会斌,崔佳冬,丁红斌.  计算机系统应用. 2010(04)
[5]基于PXA270嵌入式系统的Bootloader研究与实现[J]. 兰婧,朱怡安,袁磊.  计算机工程与设计. 2009(21)
[6]《系统与软件可移植性》标准中可移植性定义的研究[J]. 张倩,袁玉宇,张旸旸.  信息技术与标准化. 2009(10)
[7]嵌入式系统BootLoader设计与实现[J]. 袁磊,朱怡安,兰婧.  计算机测量与控制. 2009(02)
[8]基于ARM9微处理器的实时Linux嵌入式数控系统的设计[J]. 王荣,张少坤.  电工电气. 2009(01)
[9]单片机多中断处理技术的应用与研究[J]. 蒯锐.  微计算机信息. 2009(02)
[10]提高μC/OS-Ⅱ在ARM上执行效率的几种方法[J]. 李章林,卢桂章,辛运帏.  电子器件. 2007(04)

硕士论文
[1]嵌入式系统开发平台硬件抽象层的设计与实现[D]. 张乐.青岛大学 2007
[2]基于Linux和RTAI的实时测控系统应用研究[D]. 晏来成.重庆大学 2007
[3]以太网与CAN总线通讯接口技术研究[D]. 朱涛.武汉理工大学 2006



本文编号：3394495