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基于ARM的嵌入式系统设计与SOHO路由器应用的实现

作　者: 张思全
导　师: 张占松
学　校: 广东工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 嵌入式系统 ARM uClinux SOHO路由器
分类号: TP393
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 437次
引　用: 1次
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内容摘要

随着Internet的发展和后PC时代的到来，嵌入式系统成为当前IT产业的焦点之一，呈现巨大的市场需求。但同时大量的嵌入式应用也对嵌入式设备的性能提出了更高的要求。8／16位单片机的速度和内存较难满足嵌入式设备的网络功能需求。随着集成电路技术的发展，基于32位RISC处理器的嵌入式技术更加受到欢迎。网络的不断发展给人们的生活和工作提供了越来越多的便利，工作场所将不再局限于某个固定的地点。随着高科技的发展，许多小公司如雨后春笋般出现，今后将有更多这样的SOHO(small office and home office)一族，他们通过网络在家中或小型公司中办公。而且随着信息社会的不断发展，家电等各种智能设备都有接入网络的需求。本文就是基于设计一种具有较高性价比的SOHO路由器来满足小型办公场所或家庭中多台设备上网这样一个思路而提出的。 Linux是一种开放源码的操作系统，可应用于多种硬件平台，具有对网络的良好支持、高度模块化和微内核等优点；uClinux是Linux的一个版本，是专为没有MMU(内存管理单元)的CPU设计的。它们非常适合做嵌入式操作系统。 ARM(dvanced RISC Machines)系列32位RISC微处理器，具有许多优异性能，已成为移动通信、手持设备等嵌入式应用领域市场占有率最高的嵌入式CPU。本文具体工作归纳如下： 1．首先采用Samsung ARM940T核处理器S3C2500设计了嵌入式硬件开发平台，并归纳了硬件主要电路设计方法。 2．在构建的ARM硬件平台上成功进行了uClinux操作系统的移植。 3．在嵌入式系统开发平台上，构建了SOHO路由器，初步实现了IP地址共享等路由器基本功能。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-4
目录  4-12
第一章绪论  12-16
  1.1 嵌入式系统概述  12-14
    1.1.1 嵌入式系统的定义  12
    1.1.2 嵌入式系统的特点  12-13
    1.1.3 嵌入式系统的组成  13
    1.1.4 嵌入式系统的发展现状和发展趋势  13-14
  1.2 本文的研究动机和意义  14-15
  1.3 研究工作和本论文内容  15-16
第二章 uClinux操作系统  16-23
  2.1 linux操作系统分析  16-18
    2.1.1 Linux的特点  16-17
    2.1.2 Linux内核  17
    2.1.3 Linux的应用  17-18
  2.2 嵌入式uClinux操作系统概述  18-19
  2.3 嵌入式uClinux系统分析  19-22
    2.3.1 uClinux的内存管理  19-21
    2.3.2 uClinux的进程管理  21
    2.3.3 嵌入式系统的文件系统  21-22
  2.4 uClinux小型化的做法  22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 ARM微处理器及嵌入式系统硬件设计  23-45
  3.1 嵌入式系统的处理器  23-27
    3.1.1 嵌入式微处理器简介  23
    3.1.2 ARM微处理器的应用、特点及分类  23-25
    3.1.3 ARM体系结构  25-26
    3.1.4 ARM微处理器的应用选型  26-27
  3.2 嵌入式系统硬件设计概述  27-28
  3.3 系统硬件主要器件选型与单元电路设计  28-40
    3.3.1 系统硬件构成  28-29
    3.3.2 S3C2500微处理器  29-31
    3.3.3 电源电路  31-32
    3.3.4 晶振和复位电路  32-33
    3.3.5 Flash存储器接口电路  33-36
    3.3.6 SDRAM接口电路  36-37
    3.3.7 以太网接口电路  37-40
    3.3.8 串行接口电路  40
  3.4 PCB板设计  40-41
    3.4.1 电源质量与分配  40-41
    3.4.2 同类型信号线的分布  41
  3.5 系统硬件电路的调试  41-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章嵌入式系统软件的构建  45-64
  4.1 概述  45
  4.2 引导装载程序(BootLoader)  45-52
    4.2.1 ARMBoot概述  45-46
    4.2.2 AMRBoot的移植  46-52
  4.3 网络功能的实现  52-58
    4.3.1 ARMBoot中网络驱动的实现  52-53
    4.3.2 uClinx网络驱动的框架  53-54
    4.3.3 网络驱动程序的加载方法  54-55
    4.3.4 uClinx中S3C2500网络驱动的实现  55-58
  4.4 uClinux内核的移植  58-63
    4.4.1 建立交叉编译器  58-59
    4.4.2 针对硬件改动uClinux  59-60
    4.4.3 uClinux内核的配置与编译  60-62
    4.4.4 uClinux内核的下载运行  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章路由器工作原理分析  64-68
  5.1 TCP／IP网络的组成与结构  64
  5.2 路由器概念与工作原理  64-65
    5.2.1 路由器概述  64-65
    5.2.2 路由器工作原理  65
  5.3 路由器体系结构与分类  65-66
    5.3.1 路由器体系结构  65-66
    5.3.2 路由器分类  66
  5.4 SOHO路由器  66-67
    5.4.1 SOHO路由器的作用  66-67
    5.4.2 SOHO路由器的工作原理  67
  5.5 本章小结  67-68
第六章 Linux路由功能分析  68-75
  6.1 Linux网络协议结构  68-69
  6.2 数据包的传输过程分析  69-71
  6.3 Linux路由功能分析  71-74
    6.3.1 网络地址转换(NAT)技术  71-73
    6.3.2 Linux路由功能分析  73-74
  6.4 本章小结  74-75
第七章 SOHO路由器功能的初步实现  75-84
  7.1 网口功能的测试  75
  7.2 uClinux内核路由功能的配置  75-79
  7.3 路由器基本功能的配置  79-81
  7.4 运行测试  81-83
  7.5 本章小结  83-84
结论  84-86
  本论文的主要工作  84
  进一步研究的设想  84-86
参考文献  86-88
攻读学位期间发表的学术论文  88-89
致谢  89-90
附录1 网络端口功能测试  90-95
附录2 文中部分缩略词  95-96

基于ARM的嵌入式系统设计与SOHO路由器应用的实现

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