基于Arduino平台和Protothreads系统的产品原型开发方法研究

发布时间：2017-08-25 04:05

  本文关键词：基于Arduino平台和Protothreads系统的产品原型开发方法研究

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【摘要】：本文重点论述原型开发Arduino应用多线程模型Protothreads实现多任务调度研究。由于硬件电路图公开、编写程序语句简洁、编程调试环境便捷、库函数丰富的原因,原型开发平台Arduino被广大设计者应用于快速完成原型开发。使用Arduino设计项目都只能实现单任务程序处理,限制Arduino在原型开发中发展。在实际项目中,多任务处理是常见的目标需求。设计者常用实现多任务程序处理的方法是原生开发移植嵌入式实时系统。原生开发涉及电路、编程、嵌入式系统等基础知识,对于设计者层次要求高,导致周期长和开发难度大。采用原生开发方法不能快速实现目标需求。本文创新点是原型平台Arduino移植多线程模型Protothreads实现多任务调度,同时保持原型开发的快速性,弥补了Arduino单任务处理的不足。本文按章节论述,共五章。第一章简述嵌入式系统发展状况,Arduino在原型开发中的优势,单任务程序结构限制Arduino在快速原型开发的发展。第二章讲述Arduino平台的硬件模块、软件调试环境,使用Proteus仿真环境进行Arduino原型开发。第三章分析说明基于时间触发调度器的原理,应用时间触发调度器设计情景实现多任务调度。第四章论述轻量级的多线程模型Protothreads调度任务机制,在Arduino平台移植多线程模型Protothreads设计多任务调度。第五章分析智能家居监控系统项目需求功能,在Arduino平台和Protothreads多线程模型、在Atmegal6平台上移植uC/OS-Ⅱ系统实现相同的情景任务功能。比较两个开发方法的差异,说明采用原型平台Arduino移植多线程模型Protothreads的方法进行原型开发设计者快速实现与原生开发移植操作系统同样的多任务调度功能,具有用户容易设计和开发周期短的优点,解决Arduino原型开发不能实现多任务调度的问题。
【关键词】：原型开发 Arduino时间触发 Protothreads
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP368.1;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 嵌入式系统发展现状14-16
• 1.2 以Arduino为代表的原型开发16-20
• 1.2.1 嵌入式系统开发模型16-19
• 1.2.2 Arduino原型开发19-20
• 1.3 Arduino原型开发的不足20-21
• 1.4 主要研究内容和论文结构21-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第二章 基于Proteus平台Arduino仿真24-40
• 2.1 Arduino快速原型开发概述24-32
• 2.1.1 Arduino硬件功能28-31
• 2.1.2 片硬件功能比较31-32
• 2.2 在Proteus平台Arduino仿真32-39
• 2.2.1 Proteus平台概述32-33
• 2.2.2 基于Proteus平台Arduino仿真调试方法33-39
• 2.3 本章小结39-40
• 第三章 基于时间触发调度器的多任务设计40-56
• 3.1 时间触发调度器概述40-43
• 3.1.1 常用程序结构分析40-41
• 3.1.2 时间触发调度器概述41-43
• 3.2 基于时间触发调度器的多任务设计43-55
• 3.2.1 基于AT89C51时间触发调度情景任务设计44-51
• 3.2.2 基于Arduino时间触发调度情景任务设计51-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 在Arduino平台移植多线程模型Protothreads56-67
• 4.1 多任务模型Protothreads概述56-58
• 4.2 在Arduino平台移植多线程模型Protothreads设计任务调度58-66
• 4.2.1 基于时间触发调度多任务的设计58-63
• 4.2.2 采用信号量调度多任务的设计63-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第五章 智能家居监控系统多任务情景研究67-91
• 5.1 智能家居监控系统设计67-72
• 5.1.1 功能设计和需求分析67-68
• 5.1.2 电路模块设计68-72
• 5.2 基于Arduino和多任务模型Protothreads智能家居监控系统设计72-79
• 5.3 基于ATmega16和uC/OS-Ⅱ智能家居监控系统设计79-89
• 5.3.1 嵌入式uC/OS-Ⅱ系统概述79-81
• 5.3.2 uC/OS-Ⅱ系统移植81-85
• 5.3.3 智能家居监控系统任务程序设计85-89
• 5.4 Arduino平台原型开发实现多任务与原生开发比较89-90
• 5.5 本章小结90-91
• 总结与展望91-93
• 附录93-112
• 参考文献112-114
• 致谢114-115
• 附件115

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本文编号：734942