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基于ARM9的嵌入式实时linux系统平台构建

作　者: 石伟民
导　师: 李永红
学　校: 中北大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: LINUX AT91SAM9260 实时调度算法 优先级算法 设备驱动 系统移植
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 116次
引　用: 2次
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内容摘要


随着信息技术的飞速发展,工业生产需要准确、快速的获取大量数据并迅速地筛选有用信息。近年来,基于ARM9的实时linux嵌入式系统已深入应用到各个领域。而整个嵌入式系统的构建被放在了首要的研究位置。根据不同的环境、不同的应用场合、不同使用要求对整个嵌入式系统的设计是大不相同的。论文根据实际的应用要求,以全面的性能升级要求为背景,选用智能电网发展中所用到的终端设备对嵌入式系统的构建进行深入研究,开发出基于ARM9的实时linux嵌入式系统平台并最终应用于实践。文中,首先从整体的角度介绍了嵌入式系统构建的方法。保留原有平台以外模块的选用,着重从系统构建角度进行深入研究。其中简要的介绍了系统构建所选用的硬件平台,对选用的处理芯片、存储模块、外围电路等部分做了概括性介绍,对后续的研究方法做硬件平台支持。其次,从实际需求出发,着重对非实时Linux系统做实时性改进,使其满足性能升级和响应时间方面的实时性要求,其中分析了相关模块的实现原理并对改进方法和过程给出了详细的说明。针对部分算法结合前沿技术也进行了相关改进。文中列出了部分改进后的代码,辅以说明文字,有针对性的对关键部分做出解释。另外,从实现方法的角度,介绍了系统构建完成后的编译、系统移植、系统引导等具体的实现过程,针对具体的嵌入式环境进行了具体的设计。最后,利用构建好的系统,加入一项数据采集与处理模块,通过预留好的接口,进行性能和实时性方面的测试。经测试,整个系统构建满足当初的设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 嵌入式系统概述  10-11
  1.2 嵌入式实时系统平台的需求和特点  11-12
    1.2.1 最佳的实时性  11-12
    1.2.2 最佳实用性  12
  1.3 课题研究背景及意义  12-13
  1.4 课题来源及国内外研究现状  13-15
    1.4.1 嵌入式硬件平台研究现状  13-15
    1.4.2 嵌入式软件系统研究现状  15
  1.5 论文的研究内容  15-17
第二章 嵌入式系统的硬件平台设计  17-24
  2.1 AT91SAM9260的特性概述  17-18
  2.2 电源转换、时钟温度补偿及看门狗电路设计  18-21
  2.3 存储设计  21-23
    2.3.1 Nor Flash电路  22
    2.3.2 NAND Flash电路  22-23
    2.3.3 FRAM电路  23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 嵌入式操作系统Linux实时性改进理论研究  24-41
  3.1 实时操作系统的特征  24
  3.2 Linux内核时钟和进程调度机制的分析  24-29
    3.2.1 硬件时钟  24-27
    3.2.2 软件时钟  27-29
  3.3 中断  29-33
    3.3.1 Linux2.6内核中断的数据结构  29-30
    3.3.2 irqaction描述符  30-31
    3.3.3 中断的硬件处理  31-32
    3.3.4 中断处理过程  32-33
  3.4 Linux任务实时调度算法  33-34
    3.4.1 抢占式调度算法——RM算法  33-34
  3.5 优先级分配算法  34-38
    3.5.1 优先级的分配规则  34-35
    3.5.2 优先级分配算法  35-38
  3.6 实时操作系统软件开发的构件化  38-40
  3.7 本章小结  40-41
第四章 操作系统的实时改进实现及设备驱动实现  41-58
  4.1 定时器  41-46
  4.2 中断改进  46-49
  4.3 任务调度改进方案  49-51
  4.4 设备驱动程序的组成及实现基本方法  51-57
    4.4.1 设备驱动程序的组成  51-52
    4.4.2 驱动实现的基本方法  52-53
    4.4.3 各驱动程序对I/O端口调用的实现  53-55
    4.4.4 温度传感器的调用实现  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 系统平台的实现  58-65
  5.1 开发环境  58
  5.2 操作系统实现  58-64
    5.2.1 Bootloader的实现  59-60
    5.2.2 Linux系统的移植  60-61
    5.2.3 配置和编译Linux内核  61-62
    5.2.4 安装根文件系统  62-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章 系统构建最终验证  65-68
第七章 总结与展望  68-70
  7.1 全文总结  68
  7.2 存在的不足与进一步的工作  68-70
参考文献  70-73
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  73-74
致谢  74

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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 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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