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嵌入式实时操作系统μC/OS-II的研究与应用

作 者: 黄飞飞
导 师: 章勇
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统 嵌入式实时操作系统 μC/OS-II 嵌入式文件系统 LwIP 嵌入式Web服务器
分类号: TP316.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 93次
引 用: 1次
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内容摘要


嵌入式实时操作系统产生于二十世纪八十年代中期,旨在解决当时越发庞大复杂的嵌入式系统给软件开发人员带来的困难和危机。μC/OS-II作为一款性能优越的实时内核,其实时性能得到了人们的广泛认可。但是鉴于其内核本身存在的一些问题以及缺乏对文件系统和TCP/IP协议栈的支持,使得μC/OS-II很难在功能要求复杂的嵌入式系统中一展身手。本研究课题来源于中国船舶工业综合技术经济研究院和南航计算机系合作开发的实时触发系统项目。本文以此为研究背景,引入μC/OS-II实时操作系统作为触发系统中网络触发模块的软件平台。论文的研究与实现主要包括三个部分:1)详细分析了μC/OS-II的内核及其工作原理,在此基础上提出了一种改进μC/OS-II的优先级反转问题的解决方案,很好的解决了μC/OS-II的优先级反转问题。2)实现了一个针对μC/OS-II和NandFlash存储设备的嵌入式文件系统,从而方便了大容量数据的存储和管理。3)完成了μC/OS-II和LwIP网络协议栈的移植,同时开发了基于LwIP网络协议栈的嵌入式Web服务器,从而支持了基于浏览器的触发模式。经测试验证,本文改进并扩展的μC/OS-II可以成功移植并运行于S3C44B0X为嵌入式微处理器的网络触发模块上。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 引言  12
  1.2 嵌入式系统及嵌入式操作系统的概念  12-13
  1.3 嵌入式实时操作系统的发展趋势  13-14
  1.4 国内外研究现状  14-16
  1.5 论文主要研究内容及应用价值  16-17
  1.6 论文的组织结构  17
  1.7 本章小结  17-18
第二章 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 的分析  18-31
  2.1 实时操作系统概述  18-20
    2.1.1 实时操作系统的特点  18-19
    2.1.2 实时操作系统μC/OS-II 介绍  19-20
  2.2 ΜC/OS-II 的体系结构和内核文件组织  20-22
    2.2.1 μC/OS-II 的体系结构  20-21
    2.2.2 μC/OS-II 的内核文件组织  21-22
  2.3 ΜC/OS-II 中的任务  22-27
    2.3.1 任务、任务状态和任务优先级  22-23
    2.3.2 任务管理与调度  23-26
    2.3.3 任务间的通信与同步  26-27
  2.4 中断管理  27-28
  2.5 内存管理  28
  2.6 时钟节拍  28-29
  2.7 ΜC/OS-II 性能分析  29-30
    2.7.1 实时性分析  29-30
    2.7.2 稳定性分析  30
  2.8 本章小结  30-31
第三章 μC/OS-II 的内核改进  31-40
  3.1 优先级反转的产生  31
  3.2 优先级反转的几种解决方案及其缺陷分析  31-33
  3.3 优先级上限协议的改进  33-37
    3.3.1 重定义优先级字节  33-34
    3.3.2 就绪表任务的添加  34
    3.3.3 就绪表中任务的删除  34-35
    3.3.4 最高优先级任务的查找  35-36
    3.3.5 上限阻塞的改进  36-37
  3.4 实验结果与分析  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 μC/OS-II 中嵌入式文件系统的实现  40-63
  4.1 嵌入式文件系统的特点  40-41
  4.2 嵌入式文件系统的结构  41-42
  4.3 设备驱动层的实现  42-46
    4.3.1 驱动原理  42
    4.3.2 驱动实现  42-46
  4.4 文件系统核心层的实现  46-57
    4.4.1 FAT 文件系统规范  46-51
    4.4.2 主要数据结构  51-53
    4.4.3 主要模块划分及流程分析  53-55
    4.4.4 主要算法实现  55-57
  4.5 应用程序接口层的实现  57-61
    4.5.1 文件打开函数  57-58
    4.5.2 文件关闭函数  58-59
    4.5.3 文件读函数  59-60
    4.5.4 文件写函数  60-61
  4.6 实验结果与分析  61-62
  4.7 本章小结  62-63
第五章 μC/OS-II 在实时触发系统中的应用  63-76
  5.1 硬件平台简介  63
  5.2 ΜC/OS-II 在S3C44B0X 平台上的移植  63-66
    5.2.1 μC/OS-II 的移植工作内容  63-64
    5.2.2 μC/OS-II 的移植过程  64-66
  5.3 嵌入式TCP/IP 协议栈—LWIP 的移植  66-69
    5.3.1 操作系统模拟层说明  66-67
    5.3.2 LwIP 的移植过程  67-68
    5.3.3 LwIP 的网络接口驱动的实现  68-69
  5.4 嵌入式WEB 服务器的实现  69-72
    5.4.1 嵌入式Web 服务器的原理  69-70
    5.4.2 HTTP 协议处理引擎  70-71
    5.4.3 嵌入式网关接口EGI  71-72
  5.5 系统测试  72-74
  5.6 本章小结  74-76
第六章 结束语  76-78
  6.1 论文工作总结  76
  6.2 下一步工作的思考  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
在学期间的研究成果及发表的学术论文  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 操作系统 > 实时操作系统
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