基于ARM與μC-OS-Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)研究.pdf

1、嵌入式技術(shù)是目前非常流行的計(jì)算機(jī)技術(shù),隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,嵌入式設(shè)備逐漸成為當(dāng)今時(shí)代的智能化和信息化主角。IEEE將嵌入式系統(tǒng)描述為控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車(chē)間運(yùn)行的裝置,因而嵌入式設(shè)備在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。這些設(shè)備一般由硬件和軟件兩部分組成,硬件部分主要包括嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、外圍接口電路及其控制器、電源電路和時(shí)鐘電路;軟件部分主要包括板級(jí)支持包、嵌入式操作系統(tǒng)、外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口和用戶(hù)程序。
　　很多嵌入

2、設(shè)備依舊采用傳統(tǒng)的前后臺(tái)技術(shù),系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差,資源的利用率低,模塊化的程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜,進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的難度大等;嵌入式設(shè)備的開(kāi)發(fā)缺乏一個(gè)成熟的指導(dǎo)性系統(tǒng)工程方案,開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的可用性得不到保證;嵌入式計(jì)算的高性能要求與集成開(kāi)發(fā)環(huán)境條件的限制;嵌入式設(shè)備的不能及時(shí)滿(mǎn)足社會(huì)的信息化建設(shè)需求等,這些都是當(dāng)前嵌入式技術(shù)存在的問(wèn)題。
　　本文采用了基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案,實(shí)時(shí)系統(tǒng)第一要義是需要充分利用一切資源去控制任務(wù)實(shí)時(shí)的執(zhí)行,其次

3、是提高設(shè)備的資源利用率,最重要的特征是滿(mǎn)足對(duì)時(shí)間的苛刻要求。μC/OS-Ⅱ是開(kāi)源的嵌入式硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),具有任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間的通信與同步和內(nèi)存管理基本功能。由于μC/OS-Ⅱ開(kāi)放源代碼并且內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用μC/OS-Ⅱ進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā),工程師能夠深入系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理,充分利用資源,開(kāi)發(fā)出高效精簡(jiǎn)的應(yīng)用程序。以嵌入式系統(tǒng)工程為指導(dǎo),本文通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)例模型,來(lái)闡述用于解決目前嵌入式設(shè)備可重構(gòu)性、可靠性、穩(wěn)定性和高效性等問(wèn)題的具

4、體方法和步驟。
　　本文從基本理論和具體實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面進(jìn)行了闡述,首先分析研究了多種嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng),從技術(shù)實(shí)力、應(yīng)用前景、開(kāi)放程度、典型意義和自身特點(diǎn)等諸多因素考慮,選取了ARM7微處理器和μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)作為本文的研究對(duì)象。在吸取多個(gè)嵌入式項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),廣泛的參考了國(guó)內(nèi)外的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上,綜合出嵌入式項(xiàng)目系統(tǒng)工程,規(guī)范化嵌入式項(xiàng)目研發(fā)流程,保證了研發(fā)工作的有效性和科學(xué)性。然后,研究了μC/OS-Ⅱ的運(yùn)行

5、機(jī)制、任務(wù)劃分的方法和內(nèi)核的軟硬件結(jié)構(gòu),結(jié)合ARM7微處理器體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)移植操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ到其上,并對(duì)移植的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試分析,從而構(gòu)建了基于ARM7與μC/OS-Ⅱ嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在此平臺(tái)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于GPRS的環(huán)境與安全監(jiān)控終端,重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)硬件電路圖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、軟件程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與組裝方案,緊接著對(duì)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和仿真測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了總結(jié)和分析,最后討論了平臺(tái)的不足和有待完善之處,并對(duì)基于ARM

6、7與μC/OS-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)和展望。
　　將嵌入式系統(tǒng)移植到微處理器上,構(gòu)建了基于ARM7與μC/OS-Ⅱ的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái),改善了平臺(tái)資源的利用率,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程,提高了設(shè)備的性能,豐富和發(fā)展了嵌入式系統(tǒng)。針對(duì)目前電子自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展和人們安全防范意識(shí)的不斷加強(qiáng),一套具備自動(dòng)監(jiān)視、控制和報(bào)警功能的電子設(shè)備成為社會(huì)信息化智能化建設(shè)的迫切需求,環(huán)境與安全監(jiān)控終端模型能很好的解決安全防范問(wèn)題,可以應(yīng)用于無(wú)人工作站、智能