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基于MN103E和Linux的嵌入式开发平台设计和实现

作　者: 李润超
导　师: 张钦宇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 嵌入式开发板硬件电路设计系统验证在板测试 U-Boot Linux
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 37次
引　用: 0次
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内容摘要

随着嵌入式系统在各领域中的广泛应用,其重要性已日益凸显。在众多领域中,嵌入式系统已经成为技术转化和科技创新的重要基础。MN103E是松下公司研制的32位高性能嵌入式处理器。为进一步验证MN103E作为通用嵌入式处理器的性能,也为了构建一个无线通信和多媒体处理的验证和开发平台,本文围绕MN103E处理器设计了一个嵌入式开发板的硬件和软件系统。本文在对嵌入式系统结构、嵌入式硬件和软件发展趋势、基于MN103E的硬件和软件发展现状介绍之后,结合MN103E处理器的特性制定了开发板的硬件设计和系统资源分配方案。接下来,将开发板分为最小系统、增强功能、扩展和调试三个部分分别阐述设计。在完成硬件设计之后,最重要的就是验证硬件设计的正确性。因此,本文以具有代表性的SDRAM和以太网模块为例,详细阐述了基于JTAG的硬件系统验证设计。在板测试程序也可以用来验证系统,但其功能更为强大,常被用于可靠性检测和故障定位,为此本文又选择以太网系统详细阐述了在板测试的设计。在已完成的开发板硬件基础上,以移植嵌入式Linux系统为中心,首先阐述了开发板软件设计的整体方案和设计步骤。接下来,选择U-Boot作为移植对象,详细说明了Bootloader的具体设计。Bootloader的中最重要的是它的启动加载流程,因此本文详细阐述了启动加载流程两个阶段的设计。同时用以太网驱动设计作为代表阐述了Bootloader的另一个部分——驱动程序部分的设计。最后阐述Linux的移植设计。Linux移植的第一步是进行移植架构和资源分配的设计,在明确架构的基础上又针对数据定义、开发板初始化、串口驱动、以太网驱动、Flash驱动和矩阵按键驱动进行了详细设计。随着本文设计的完成,MN103E处理器也完成了走出松下公司迈向广阔市场的第一步。这个开发板不仅验证了MN103E作为通用嵌入式处理器的性能,还为无线通信和多媒体领域的科研提供了基础平台。同时,U-Boot这个当今世界支持硬件最多的Bootloader也在我们的努力下第一次支持了MN103E处理器和开发板,因此本文的设计具有一定开创性的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 嵌入式系统介绍  11-12
    1.2.1 嵌入式系统的结构  11
    1.2.2 嵌入式系统发展趋势  11-12
  1.3 基于MN103E的嵌入式系统发展状况  12-15
    1.3.1 嵌入式硬件发展趋势  12-13
    1.3.2 基于MN103E的嵌入式硬件发展  13
    1.3.3 嵌入式软件发展趋势  13-15
    1.3.4 基于MN103E的嵌入式软件发展  15
  1.4 课题的来源和实际意义  15-16
  1.5 本文主要研究内容  16-17
第2章基于MN103E的开发板设计  17-31
  2.1 MN103E处理器简介  17-18
  2.2 开发板方案设计  18-21
    2.2.1 设计方案的确定  18-20
    2.2.2 系统资源的分配  20-21
  2.3 开发板具体设计  21-29
    2.3.1 最小系统设计  22-24
    2.3.2 增强功能设计  24-29
    2.3.3 扩展和调试功能设计  29
  2.4 开发板实物解析  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章硬件系统验证和在板测试方案设计  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 基于JTAG的系统验证介绍  31-33
    3.2.1 JTAG功能简介  31-32
    3.2.2 基于JTAG系统验证特点  32
    3.2.3 MN103E调试功能介绍  32-33
    3.2.4 MN103E配套调试工具介绍  33
  3.3 基于JTAG系统验证的设计  33-35
    3.3.1 系统验证设计概述  33-34
    3.3.2 SDRAM验证设计  34-35
    3.3.3 LAN91C111 验证设计  35
  3.4 硬件系统在板测试介绍  35-36
    3.4.1 在板测试的目的、意义和方法  35-36
    3.4.2 在板测试的特点  36
  3.5 硬件系统在板测试设计  36-42
    3.5.1 在板测试整体设计  36-38
    3.5.2 LAN91C111 的驱动设计  38-39
    3.5.3 以太网功能在板测试详细设计  39-42
  3.6 在板测试应用和结果  42-43
  3.7 本章小结  43-44
第4章嵌入式LINUX移植设计  44-75
  4.1 引言  44
  4.2 LINUX移植总体方案设计  44-45
  4.3 BOOTLOADER设计方案  45-47
    4.3.1 Bootloader功能介绍  45-46
    4.3.2 Bootloader设计方案的确定  46-47
  4.4 U-BOOT整体设计  47-51
    4.4.1 U-Boot架构设计  47-48
    4.4.2 U-Boot移植概述  48-51
  4.5 U-BOOT详细设计  51-58
    4.5.1 在EEPROM内的存储分布设计  52-53
    4.5.2 启动加载逻辑Stage 1 详细设计  53-54
    4.5.3 启动加载逻辑Stage 2 详细设计  54-57
    4.5.4 以太网芯片驱动修改  57-58
  4.6 LINUX内核移植整体设计  58-60
    4.6.1 内核移植架构  58-59
    4.6.2 Linux设备驱动程序架构  59-60
  4.7 LINUX内核移植详细设计  60-72
    4.7.1 Flash存储资源分配  60-61
    4.7.2 SDRAM(内存)资源分配  61
    4.7.3 部分开发板级数据及操作定义  61-63
    4.7.4 开发板初始化详细设计  63-64
    4.7.5 串口驱动程序的详细设计  64-65
    4.7.6 以太网芯片驱动详细设计  65-67
    4.7.7 Flash驱动程序详细设计  67-70
    4.7.8 矩阵按键驱动程序详细设计  70-72
  4.8 开发板软件系统应用  72-74
  4.9 本章小结  74-75
结论  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  79-81
致谢  81

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