μC/OS-Ⅱ内核分析及设备驱动程序框架设计

论文摘要

为了满足日益复杂的嵌入式系统的设计需求,产生了嵌入式操作系统。微处理器的功能日益强大,嵌入式操作系统的涉猎到的应用范围也变得日益强大。近年来,对于基于特定嵌入式操作系统上应用的软件设计及研究已经成为了热点。并且,在实际工程中的推广及应用,嵌入式操作系统对其有着重要得意义。本文首先介绍了论文的研究背景与意义及嵌入式系统和设备驱动程序的基本概念和原理;然后根据研究的需要,提出研究的重点和方向。一方面是对实时多任务的嵌入式操作系统μC/OS-II进行分析,重点分析了μC/OS-II的系统内核结构;并具体说明了其任务管理与调度、任务间的通信与同步、时间管理、内存管理等基本功能如何实现;并结合ARM7TDMI处理器,实现了在该硬件平台的移植和内核测试。另一方面是尝试为μC/OS-II内核建立一个设备驱动框架,先从总体上分析了驱动程序框架的体系结构,然后重点讨论了底层设备驱动的设备管理框架以及驱动程序的轮询和中断过程的设计和实现。通过对一些主流的操作系统进行考察,可以看出他们各自都有一套严整的设备管理方案。在这些操作协同下开发驱动程序,开发者可以集中精力面对设备本身的工作逻辑,只需要完成设备驱动框架所需求的一些接口函数就可以了,而不需要考虑怎么处理驱动与内核的关系。广义的设备驱动包括两个部分:与设备相关的部分和与设备无关的部分（或者成为底层设备驱动和高层设备驱动）。底层设备驱动主要讨论了设备管理框架和中断服务例程框架的设计和实现。高层设备驱动部分主要研究了网络协议栈以及图形用户界面两种驱动,本文按照这个分类主要在对μC/OS-II内核上建立底层设备驱动进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 嵌入式系统设备驱动研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文安排
• 第2章 μC/OS-II 内核结构分析
• 2.1 μC/OS-II 的原理及特点
• 2.2 μC/OS-II 内核结构
• 2.3 任务管理和调度
• 2.3.1 任务管理
• 2.3.2 任务调度
• 2.4 任务间的通信与同步
• 2.4.1 事件控制块ECB
• 2.4.2 信号量
• 2.4.3 消息邮箱
• 2.4.4 消息队列
• 2.5 时间管理
• 2.6 内存管理
• 2.7 本章小结
• 第3章 μC/OS-II 向ARM 平台的移植
• 3.1 移植μC/OS-II 的软硬件要求
• 3.2 ARM 处理器体系结构简介
• 3.2.1 ARM 处理器的操作模式
• 3.2.2 ARM 处理器的寄存器
• 3.3 μC/OS-II 在ARM 平台上的移植
• CPU.H'>3.3.1 OS_CPU.H
• CPU_C.C'>3.3.2 OS_CPU_C.C
• CPU_A.ASM'>3.3.3 OS_CPU_A.ASM
• 3.3.4 μC/OS-II 移植测试
• 3.4 本章小结
• 第4章 设备驱动框架设计与实现
• 4.1 嵌入式操作系统
• 4.1.1 嵌入式实时操作系统
• 4.1.2 RTOS 的相关概念
• 4.1.3 RTOS 的特点
• 4.1.4 RTOS 的体系结构
• 4.2 主流的RTOS
• 4.3 RTOS 发展趋势
• 4.4 设备驱动程序
• 4.4.1 设备驱动程序概述
• 4.4.2 设备驱动程序的相关概念
• 4.4.3 设备驱动程序的主要功能
• 4.4.4 设备驱动程序的组成部分
• 4.5 典型的操作系统设备驱动程序
• 4.5.1 Linux 系统下的设备驱动
• 4.5.2 VxWorks 系统下的设备驱动
• 4.5.3 Windows CE.NET 设备驱动
• 4.6 设备驱动框架简介
• 4.6.1 定义和意义
• 4.6.2 I/O 系统总体结构
• 4.7 底层设备驱动框架设计
• 4.7.1 设备管理框架
• 4.7.2 驱动程序轮询和中断处理
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢