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基于ARM9的VxWorks BSP的设计与实现

作　者: 李勇
导　师: 刘宏立
学　校: 湖南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 嵌入式系统 ARM9 实时操作系统 VxWorks 板级支持包
分类号: TP316.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 481次
引　用: 6次
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内容摘要


近年来,随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式应用成为研究热点,且呈现出巨大的市场需求,成为IT产业的一个新的经济增长点。随着微处理器的性能不断增强,嵌入式处理器完成的功能也越来越复杂,需要使用操作系统来管理设备中运行的程序。为了提升兼容性,嵌入式操作系统通常使用板级支持包(Board Support Package)屏蔽底层硬件差异,实现对不同平台的支持。为了满足高校嵌入式系统教学的需要,本文设计了一个嵌入式开发板,用于嵌入式系统教学以及二次开发。开发板使用ARM9微处理器作为中央处理单元,通过编写的板级支持包,提供对实时操作系统VxWorks的支持。本文使用Cadence软件完成了系统的电路设计,包括电源模块、串口模块、SDRAM模块、Flash模块、以太网模块、CAN总线模块、USB主机模块、JTAG接口模块等。在硬件电路测试通过后,进行底层软件设计与开发,首先实现了基于串口通信的bootrom,生成VxWorks最小加载映像,使用bootrom引导映像,使VxWorks的最小系统在开发板中运行,并且通过串口连接主机与开发板进行调试;然后参考VxWorks下网络驱动的构架,编写以太网底层驱动,将TCP/IP协议簇加入BSP,实现基于以太网的bootrom和调试;接着在VxWorks的I/O系统下实现CAN总线驱动,完成CAN链路层的连接;在USB OHCI控制器下完成USB主机驱动;使用TrueFFS文件系统管理开发板中的Flash器件。最后完成系统测试,测试结果表明:VxWorks操作系统在开发板上成功运行,并且各项驱动运行正常。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 嵌入式系统概述  11-12
    1.1.1 嵌入式系统的定义  11
    1.1.2 嵌入式系统的特点  11-12
  1.2 嵌入式处理器  12-13
  1.3 嵌入式操作系统  13-14
  1.4 课题的研究背景和意义  14-15
  1.5 本论文的主要内容  15-16
第2章 ARM 及 VxWorks 系统简介  16-25
  2.1 ARM 的体系结构  16-20
    2.1.1 ARM 指令集结构  16
    2.1.2 ARM 流水线组织  16-17
    2.1.3 ARM 处理器模式  17-18
    2.1.4 ARM 寄存器介绍  18-20
    2.1.5 ARM 的总线结构  20
  2.2 VxWorks 操作系统简介  20-23
    2.2.1 VxWorks 实时系统的特点  21
    2.2.2 VxWorks 系统的内核结构  21-22
    2.2.3 任务状态  22-23
    2.2.4 任务管理  23
    2.2.5 任务间通信  23
  2.3 VxWorks 系统开发环境Tornado  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 基于AT91RM900 嵌入式开发板的硬件设计  25-33
  3.1 总体设计  25-26
  3.2 主要芯片选型  26-27
    3.2.1 ARM 芯片  26-27
    3.2.2 FLASH 芯片  27
    3.2.3 CAN 控制器芯片  27
    3.2.4 网络芯片  27
  3.3 功能模块硬件设计  27-32
    3.3.1 电源模块  27-28
    3.3.2 SDRAM 接口电路  28-29
    3.3.3 FLASH 存储电路  29-30
    3.3.4 CAN 总线接口  30
    3.3.5 串口电路  30-31
    3.3.6 以太网接口电路  31
    3.3.7 USB 主机接口电路图  31-32
    3.3.8 JTAG 接口电路  32
  3.4 本章小结  32-33
第4章 VxWorks 最小系统的设计与实现  33-47
  4.1 VxWorks 的启动流程  33-35
    4.1.1 VxWorks 的映像类型  33
    4.1.2 VxWorks bootrom 及加载型映像启动流程  33-35
  4.2 VxWorks 最小系统的配置以及相关程序设计  35-46
    4.2.1 Makefile 及config.h 文件  36-37
    4.2.2 汇编初始化代码  37-38
    4.2.3 中断连接  38-39
    4.2.4 地址映射  39-40
    4.2.5 时钟驱动  40-41
    4.2.6 串口驱动  41-45
    4.2.7 硬件初始化  45-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章 系统外围设备驱动的设计与实现  47-66
  5.1 以太网驱动程序  47-56
    5.1.1 VxWorks 中网络驱动的结构  47-51
    5.1.2 底层驱动实现  51-55
    5.1.3 将网络驱动加入BSP  55
    5.1.4 使用网络引导系统映像和调试  55-56
  5.2 CAN 总线驱动  56-60
    5.2.1 VxWorks 下的I/O 驱动结构  56-57
    5.2.2 VxWorks 下 CAN 总线设备通信的实现  57-60
  5.3 文件系统  60-63
    5.3.1 TrueFFS 机制分析  60-62
    5.3.2 TrueFFS 在VxWorks 中的实现  62-63
  5.4 USB 主机驱动  63-65
    5.4.1 USB 主机驱动结构  63-64
    5.4.2 USB 主机驱动设计  64-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章 系统调试及分析  66-75
  6.1 测试平台构建  66
  6.2 测试方法  66
  6.3 测试分析及结论  66-74
    6.3.1 bootrom 测试  66-67
    6.3.2 VxWorks 最小映像测试  67-69
    6.3.3 以太网驱动测试  69-71
    6.3.4 CAN 总线驱动测试  71-73
    6.3.5 USB 主机驱动测试  73-74
    6.3.6 TrueFFS 文件系统驱动测试  74
  6.4 本章小结  74-75
总结与展望  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
附录A（攻读学位期间发表的学术论文）  81-82
附录B（攻读学位期间所参与的科研项目）  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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