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实现准实时数据/语音多机通信的嵌入式平台系统

2020-12-02阅读(949)

实现准实时数据/语音多机通信的嵌入式平台系统

论文摘要

当前嵌入式技术的应用正以飞快的速度扩展到各个领域,嵌入式技术本身也得以长足得发展,其中嵌入式操作系统的发展尤为突出,出现了一些优秀的开放源代码的操作系统,如Linux、vxworks、uC/OS-II等。uC/OS-II以其精简的内核和高实时性以及可靠性、裁剪性在工业控制领域将大有所为。同时随着网络技术的发展,Internet以成为重要的基础信息设施,越来越多的工控设备需要直接接入Internet。本课题源于835改研究所合作项目,将原XX防空火炮系统进行改制,将各仓之间、火炮之间的数据和语音通讯使用无线/有线系统分割开来,减少作战人员作战时的心理压力,增强防空火炮在现代化战争中的作用。文本采用微处理器MCU+网路接口芯片+语音专用处理芯片,通过网络协议的定制和嵌入式操作系统的裁减和移植,构建一个基于Internet的嵌入式应用平台。研究低成本的语音数据采集、设备控制、实时数据传输系统。论文从软件平台和硬件平台两方面出发,详细的论述了一个基于uC/OS-II和uIP的嵌入式以太网系统开发平台的设计过程,整个平台系统设计采用了大多数嵌入式系统设备开发的体系结构。设计的思路是由上而下,即先设计系统,再划分任务最后再编写任务流程图,直至最终的编程实现。在基于ATmega128的硬件平台之上,实现了uC/OS-II和嵌入式TCP/IP协议栈uIP的合成和移植,并对硬件通讯协议和关键接口函数进行了详细的介绍。同时在uC/OS-II上设计各个软件模块,实现多任务的调度。软件上还扩展了BootLoader和看门狗功能,提高系统开发的简易性和安全性。本课题经过数月的软硬件设计和调试,已实现最初的设计目标。构造出了实验硬件平台和一个多任务多协议的准实时系统框架。基于该平台,开发者可以不必深入了解uC/OS-II实时操作系统就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统,并能在平台上开发其它的应用任务,为以后的研究提供了参考并奠定了基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 课题的来源
  • 1.3 课题研究的目的和意义
  • 1.4 课题的主要研究内容
  • 第二章 嵌入式系统总体规划
  • 2.1 系统构造
  • 2.2 系统指标
  • 2.3 硬件规划
  • 2.4 软件规划
  • 2.5 信号及网络流
  • 2.6 操作系统和以太网协议栈
  • 2.6.1 源码公开的嵌入式操作系统μC/OS-II
  • 2.6.2 以太网通信协议栈
  • 2.7 小结
  • 第三章 嵌入式操作系统 μC/OS-II
  • 3.1 内核原理
  • 3.2 任务管理
  • 3.2.1 任务状态
  • 3.2.2 任务控制块
  • 3.2.3 任务就绪表
  • 3.2.4 任务常规操作
  • 3.3 中断管理
  • 3.4 时间管理
  • 3.5 内存管理
  • 3.6 任务的通讯与同步
  • 3.7 小结
  • 第四章 μC/OS-II 的移植及优化配置
  • 4.1 μC/OS-II 的优化
  • 4.2 μC/OS-II 的移植
  • 4.2.1 MCU 的特点
  • 4.2.2 移植环境和开发工具
  • 4.2.3 移植的实现过程
  • 4.3 小结
  • 第五章 嵌入式系统硬件开发
  • 5.1 引言
  • 5.2 MCU 控制模块
  • 5.2.1 MCU 简介
  • 5.2.2 对外控制接口
  • 5.2.3 SRAM 资源
  • 5.2.4 在线编程调试接口
  • 5.3 语音处理模块包括
  • 5.3.1 AMBE 简介
  • 5.3.2 AMBE 工作模式分析
  • 5.3.3 A/D－D/A 采样芯片
  • 5.3.4 AMBE2000 语音传输操作
  • 5.4 以太网通信模块
  • 5.4.1 RTL8019 简介
  • 5.4.2 RTL8019 寄存器设置
  • 5.4.3 RTL8019 内部RAM 结构
  • 5.4.4 地址空间分配
  • 5.4.5 RTL8019 驱动程序开发
  • 5.5 串口控制模块
  • 5.5.1 RS485 传输协议
  • 5.5.2 传输接口转换
  • 5.6 用户操作模块
  • 5.6.1 键盘扫描芯片
  • 5.6.2 接口
  • 5.7 硬件开发工作中遇到的问题及解决方法
  • 5.8 小结
  • 第六章 嵌入式系统软件开发
  • 6.1 多任务实时操作系统 μC/OS-I
  • 6.1.1 任务调度器
  • 6.1.2 任务优先级
  • 6.1.3 中断响应
  • 6.1.4 μC/OS-II 启动过程
  • 6.2 μC/OS-II 下的以太网通讯
  • 6.2.1 地址解析协议（ARP）
  • 6.2.2 ICMP 协议
  • 6.2.3 用户数据协议UDP
  • 6.3 用户控制设计
  • 6.4 BootLoader 开发
  • 6.4.1 基本设计思想
  • 6.4.2 BootLoader 设计
  • 6.4.3 代码链接问题
  • 6.5 看门狗
  • 6.6 小结
  • 第七章 测试与分析
  • 1. 以太网测试环境
  • 2. 以太网测试方法
  • 3. 测试结果及分析
  • 第八章 总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 硕士期间的研究成果

    • 相关论文文献

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