基于ARM和uClinux的纸币识别系统实时性改进

论文摘要

现阶段,中国的自动售货行业蓬勃发展。作为自动服务的核心部件,基于单片机的纸币识别系统已经越来越不能满足市场需求。本文对基于uClinux操作系统和S3C4510B的纸币识别系统的各个方面进行了研究。研究表明,纸币识别系统要求能满足硬实时性,但uClinux操作系统的实时性不强。由于uClinux功能强大,免费且资源丰富,如能成功改进本纸币识别系统的实时性,纸币识别系统将在成本,性能和功能性等方面有更大的优势,所以对实时性进行改进将非常有意义。在本纸币识别系统中,纸币特征采集子系统对实时性要求很高,需要满足硬实时的要求,所以是否能满足该子系统的实时性的要求,将是本纸币识别系统能否很好工作的关键所在。通过对当前多种uClinux实时性改进方案进行了解和研究,参考了RTAI和RTLinux的工作原理,提出了基于uClinux操作系统和S3C4510B的纸币识别系统的实时性改进方案。纸币特征采集子系统主要依靠码盘光耦产生的反馈信号生成硬件中断,然后通过处理该中断,实现对纸币特征的采集。在本文提出的方案中,为了提高系统对硬件中断的反应速度,避开uClinux对中断的慢处理,在操作系统与硬件之间建立了一个特殊的硬件抽象层来管理中断,并将纸币特征采集功能与操作系统剥离,放入一个单独的处理单元。通过这样的处理,使得中断产生时,硬件抽象层暂停uClinux操作系统的运行,直接将中断交由纸币特征采集处理单元处理,实时的完成纸币特征数据的采集。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纸币识别系统的发展现状与发展方向
• 1.1.1 国内外的发展现状
• 1.1.2 未来的发展方向
• 1.2 课题来源与研究意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 研究的内容与意义
• 1.3 论文内容的安排
• 第二章 基于ARM和uClinux的纸币识别系统
• 2.1 总体设计
• 2.1.1 S3C4510B开发板
• 2.1.2 uClinux操作系统
• 2.1.3 应用层软件
• 2.2 纸币识别系统命令状态流程
• 2.3 硬件结构
• 2.4 本章总结
• 第三章 基于ARM和uClinux的纸币识别系统的系统缺陷
• 3.1 试验现象
• 3.2 试验分析
• 3.2.1 纸币特征采集子系统硬件
• 3.2.2 uClinux任务响应
• 3.2.3 分析
• 3.3 中断处理函数实现
• 3.3.1 设计
• 3.3.2 缺陷
• 3.4 本章小结
• 第四章 uClinux现有的实时性改进方案
• 4.1 uClinux现有的实时性方案简介
• 4.1.1 软件中断模拟
• 4.1.2 增加内核抢占点
• 4.1.3 利用SMP技术实现可抢占内核
• 4.1.4 实现细粒度定时器
• 4.1.5 优化进程调度
• 4.1.6 实时双内核机制
• 4.2 uClinux的实时化发展方向
• 4.3 本章小结
• 第五章 纸币特征采集子系统实时性改进方案
• 5.1 改进方案的选择
• 5.2 uClinux中断管理的分析
• 5.2.1 中断的初始化
• 5.2.2 中断响应过程
• 5.2.3 关、开中断
• 5.3 RTAI的分析
• 5.3.1 RTAI的原理
• 5.3.2 RTAI关于中断管理的数据结构
• 5.3.3 RTAI的初始化过程
• 5.3.4 开、关中断函数
• 5.3.5 中断响应过程
• 5.3.6 时钟中断
• 5.4 分析代码的所得
• 5.5 针对本系统的方案改进
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 下一步工作计划
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果