基于MPC8260的微小卫星星载计算机操作系统设计

论文摘要

卫星技术的发展成熟以及现代技术、工艺、材料的应用,使卫星和卫星产品小型化、智能化、轻型化成为可能。随着高性能轻小型载荷的工程实现及微电子技术的成熟应用,功能密度高、技术性能强的现代小卫星应运而生。小卫星集成度高,需要以通用化、系统化、模型化为原则,构成高性能微纳卫星综合电子体系结构,实现软硬件和信息资源的共享。小卫星普遍采用高性能的处理器,以减少传统卫星中的下位机数量。通过高性能软件,简化硬件的复杂度,提高系统的可靠性。所以需要选择功能强大的操作系统,加强数据处理能力和对外围设备的管理能力。卫星工作环境的特殊性使其操作系统的选择和民用设备相比存在一定的差异。嵌入式Linux系统虽然在民用嵌入式设备领域取得了巨大的成功,但是在卫星上应用较少。本文从典型微小卫星星载计算机操作系统的特点入手,分析嵌入式Linux系统用于微小卫星星载计算机可行性,并为一个基于MPC8260处理器的微小卫星星载计算机设计操作系统。本操作系统设计包括引导程序的移植,Linux内核的移植和剪裁以及文件系统的制作三部分。引导程序采用Uboot-1.1.4进行移植,根据硬件平台的特点,增强和扩展了Uboot-1.1.4的功能。主要包括规划存储器的地址空间、配置硬件设备、改良Flash驱动程序。微小卫星星载计算机的功能比较简单,但是对稳定性和安全性要求较高,所以选择稳定的Linux2.4内核进行移植和剪裁。根文件系统使用Ramdisk文件系统,采用ext2文件系统格式。同时,本设计在原有功能要求的基础上进行了扩展,完成了基于Flash的JFFS2文件系统的移植,为后续系统开发和升级提供参考。经测试,本系统的各项指标达到预期要求,可以配合星务管理程序稳定的运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 微小卫星发展现状
• 1.2 典型微小卫星星载计算机的软硬件特点
• 1.2.1 微小卫星星载计算机微处理器的选择
• 1.2.2 微小卫星星载计算机操作系统的选择
• 1.3 嵌入式Linux 在微小卫星上的应用分析
• 1.4 本课题的研究意义和研究内容
• 2 Linux 系统简介
• 2.1 Linux 系统的特点
• 2.2 Linux 嵌入式系统简介
• 2.2.1 引导内核的Bootloader
• 2.2.2 Linux 内核
• 2.2.3 文件系统
• 2.2.4 网络支持
• 2.2.5 缺点
• 2.3 实时Linux 系统
• 3 PowerPC 处理器
• 3.1 Motorola 公司的PowerQUICC 通信处理器
• 3.2 MPC8260 芯片简介
• 3.2.1 MPC8260 基本特点
• 3.2.2 MPC8260 的主要模块
• 3.3 星载计算机平台总体布局和存储器连接
• 4 搭建开发环境
• 4.1 开发工具
• 4.2 嵌入式Linux 开发环境ELDK
• 4.2.1 ELDK 简介
• 4.2.2 安装ELDK
• 4.2.3 删除ELDK
• 4.2.4 配置使用ELDK
• 5 移植Uboot 到基于MPC8260 的纳卫星星载计算机
• 5.1 Uboot 简介
• 5.2 Uboot 源代码分析
• 5.3 移植Uboot1.1.4 到基于MPC8260 的纳卫星星载计算机平台
• 5.3.1 Uboot 移植概述
• 5.3.2 具体移植过程
• 5.4 编译移植后的Uboot1.1.4
• 5.5 安装、运行Uboot1.1.4
• 6 移植和剪裁Linux 内核
• 6.1 Linux2.4 内核简介
• 6.1.1 Linux 引导
• 6.1.2 Initrd 和Ramdisk
• 6.1.3 MTD
• 6.1.4 ext2 文件系统
• 6.1.5 JFFS2 文件系统
• 6.2 Linux 内核的移植、剪裁和编译
• 6.2.1 Linux 内核移植
• 6.2.2 Linux 内核剪裁
• 6.2.3 基于 Flash 日志式文件系统 JFFS2 的移植
• 6.3 从基于MPC8260 的纳卫星星载计算机平台上引导Linux 内核
• 6.3.1 下载内核到目标板卡
• 6.3.2 环境变量和Linux 内核引导参数
• 6.3.3 bootargs 引导变量
• 6.3.4 bootm 命令
• 6.3.5 引导一个完整的Linux 系统
• 7 制作文件系统
• 7.1 千变万化的Ramdisk
• 7.1.1 一个C 库
• 7.1.2 一个交互的Shell
• 7.1.3 一个工具集
• 7.1.4 一个Telnet 服务器
• 7.1.5 一个FTP 服务器
• 7.2 使用Busybox 创建纳卫星星载计算机的文件系统
• 7.2.1 Ramdisk 的创建
• 7.2.2 用Busybox 创建bin 和sbin 目录下的常用命令
• 7.2.3 生成Ramdisk 文件系统
• 8 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录