论文题目: 嵌入式系统I/O设备驱动模式和结构的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 邓彬伟
导师: 朱绍文
关键词: 嵌入式系统,嵌入式操作系统,嵌入式系统,驱动模式,流设备
文献来源: 华中师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 嵌入式系统在工业控制、多媒体、通讯等各方面都有广泛应用。I/O驱动作为嵌入式操作系统的一个组成部分,对于嵌入式操作系统的应用起着关键作用。 I/O驱动在实现上通常有两种方法:一种是进程结构的系统方式,另一种是单一系统方式;I/O驱动在嵌入式操作系统的结构上也有两种实现方式:一种是核内驱动的I/O结构,另一种是核外I/O技术。核内I/O结构是将I/O驱动作为内核的一部分存在,且运行在较高的优先级和特权级。核外I/O技术是将设备驱动程序移出核的外部,在用户级直接控制设备,完成对设备的读写操作以及设备缓冲区的管理,具有实现简单,易于在微内核机制的操作系统上实现,因而成为当前的热点。 嵌入式系统中I/O驱动的目标是为硬件输入输出(I/O)设备提供一个抽象层,以便软件在更高层按照统一的风格来访问设备,它与硬件无关。由于在实现I/O驱动上,采用任何一种方式都很难达到实现容易和实时性的统一。为了改善这一问题,我们提出了进程结构的核外I/O技术与分层结构思想相结合的I/O驱动模式;在进程结构的基础上采用分层结构的实现方法,把应用和硬件驱动分开为独立的两层,使得I/O驱动结构清晰、代码实现容易,跟踪调试方便并能很好的隐藏硬件驱动细节,采用进程结构通过信号量实现与嵌入式操作系统内核的通信来实现核外I/O技术;在实时性保障上,通过采用基于硬中断的响应方式与基于信号的处理方式的结合,根据硬件实时性要求的不同,用户可选择不同的方式。对基于信号的方式还增加专用I/O设备数据的高速缓冲,使I/O中断响应过程能尽可能及时得到完成。当然这种实现方法要求MCU核要有较大的内部RAM,对内存和ROM容量要求比较高。但随着MCU性能的快速提升和价格的不断下降,这方面问题对I/O驱动的实现的影响将会越来越小。 进程结构的核外I/O技术与分层结构结合的驱动模式在桑夏3000操作系统的带USB的流设备管理中得到应用和实现。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
§1.1 嵌入式系统概述
1.1.1 嵌入式系统结构
1.1.2 嵌入式系统的硬件与软件
1.1.3 交叉平台开发
1.1.4 实时嵌入式系统
1.1.5 嵌入式系统特点
1.1.6 嵌入式系统的广泛应用
1.1.7 嵌入式系统的发展趋势
§1.2 嵌入式软件和嵌入式操作系统
1.2.1 嵌入式操作系统的基本组成
1.2.2 嵌入式操作系统的模型
1.2.3 嵌入式操作系统的特点
1.2.4 嵌入式操作系统发展现状
1.2.5 嵌入式软件和嵌入式操作系统发展趋势
§1.3 嵌入式系统I／O驱动
1.3.1 嵌入式系统I／O驱动结构
1.3.2 嵌入式系统I／O驱动特点
1.3.3 嵌入式系统I／O驱动实现方法
1.3.4 嵌入式系统I／O驱动发展现状与趋势
1.3.5 进程结构的核外I／O技术与分层结构相结合的I／O驱动模式
§1.4 背景及论文安排
1.4.1 背景
1.4.2 论文安排
第二章 嵌入式处理器
§2.1 嵌入式处理器分类现状
§2.2 部分嵌入式处理器体系结构及性能简介
2.2.1 8051
2.2.2 ARM
2.2.3 MIPS
2.2.4 PowerPC
2.2.5 S1C33L11微处理器
2.2.6 DSP(数字信号处理器)
2.2.7 Intel x86
§2.3 嵌入式处理器对嵌入式系统性能和I／O驱动的影响
第三章 嵌入式操作系统
§3.1 嵌入式操作系统概述
§3.2 部分嵌入式操作系统体系结构
3.2.1 uC／OS
3.2.2 RTX51
3.2.3 eCos
3.2.4 QNX
3.2.5 pSOS
3.2.6 uCLinux
3.2.7 Windows CE
3.2.8 VxWorks
3.2.9 桑夏3000嵌入式操作系统
第四章 嵌入式系统I／O驱动
§4.1 嵌入式系统I／O驱动概述
4.1.1 设备驱动程序的主要功能
4.1.2 设备驱动程序的组成
§4.2 部分操作系统I／O驱动介绍
4.2.1 UNIX 系统下的设备驱动
4.2.2 Linux系统下的设备驱动
4.2.3 VxWorks系统下的设备驱动
4.2.4 Windows CE系统下的设备驱动
4.2.5 小结
§4.3 嵌入式系统I／O驱动实现方法
§4.4 进程结构的核外I／O技术与分层结构相结合的I／O驱动模式
第五章 嵌入式系统常用外围设备和协议
§5.1 串行接口技术、标准和协议
5.1.1 串行通信接口标准
5.1.2 Modbus协议
§5.2 I~2C
§5.3 SPI
§5.4 USB
5.4.1 USB低层协议
5.4.2 USB描述符
§5.5 IrDA
5.5.1 红外协议基本结构
5.5.2 红外协议数据基本传输原理
§5.6 小结
第六章 嵌入式系统流设备管理的实现
§6.1 USB设备在嵌入式系统中双向通信的实现
6.1.1 嵌入式操作系统中USB双向通信系统整体层次结构
6.1.2 USB双向通信的设计与实现
§6.2 带USB的流设备管理
6.2.1 带USB的流设备管理的实现概述
6.2.2 带USB的流设备管理具体实现
第七章 结后语
§7.1 uC／OS—Ⅱ在S1C33L11上移植
7.1.1 S1C33L11内部寄存器及中断向量表
7.1.2 OS_CPU.H文件
7.1.3 OS_CPU_C.C文件
7.1.4 OS_CPU_A.ASM文件
§7.2 嵌入式系统软件测试简介
§7.3 带USB流设备管理的测试
§7.4 下一步的工作安排
研究生期间发表论文
参考文献
致谢
发布时间: 2005-07-22
参考文献
- [1].高速I/O协议数据链路层的设计与实现[D]. 李佳楠.西安电子科技大学2016
- [2].Linux实时信号驱动I/O的改进[D]. 贺庆.电子科技大学2005
- [3].基于任务驱动模式的网络教学支持平台的设计与开发[D]. 邹豪.大连海事大学2011
- [4].Windows客户端文件系统I/O设计与实现[D]. 张翔.华中科技大学2007
- [5].基于用户行为分析的HDFS小文件问题优化及相关I/O设计[D]. 孙成煊.华南理工大学2016
- [6].多核架构下硬件辅助I/O虚拟化研究与实现[D]. 程汉强.国防科学技术大学2008
- [7].RAID系统I/O调度模块的研究与设计[D]. 刘立波.上海交通大学2007
- [8].并行程序动态行为可视化监测及并行I/O研究[D]. 李小卫.成都理工大学2003
- [9].基于活跃顶点的外存图计算系统I/O访问策略[D]. 汪修能.华中科技大学2017
- [10].面向物流车辆的网络高并发I/O系统的设计与实现[D]. 唐姝妮.电子科技大学2016
相关论文
- [1].嵌入式系统下通信接口驱动的设计与实现[D]. 王崇红.国防科学技术大学2004
- [2].嵌入式Linux系统下家庭网络设备驱动程序的分析设计[D]. 伍铁晟.湖南大学2005
- [3].基于ARM的嵌入式系统研究及USB驱动程序设计[D]. 李继伟.西安电子科技大学2005
- [4].基于Linux嵌入式操作系统实时性的研究[D]. 朱瑾.沈阳工业大学2005
- [5].基于嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的嵌入式软件设计研究[D]. 范亚伟.燕山大学2005
- [6].基于嵌入式Linux的视频采集系统设计[D]. 赵昌永.浙江大学2005
- [7].嵌入式系统中USB接口技术应用研究与开发[D]. 宋鹏.扬州大学2005
- [8].典型嵌入式操作系统的性能研究与比较[D]. 吴明琪.华东师范大学2005
- [9].基于ARM的嵌入式OS研究与移植[D]. 李炎华.华东师范大学2005
- [10].嵌入式LINUX及其设备驱动实现技术的研究[D]. 刘珂君.北京邮电大学2006