面向RFID手持读写器应用的嵌入式Linux移植技术

论文摘要

随着计算机技术、微处理器技术及无线射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术的快速发展,面向RFID手持读写器应用的嵌入式系统的开发,成为目前研究的热门领域。Linux操作系统也以其功能强大、开放源码、可裁剪性等特点,成为经移植而用作嵌入式操作系统的首选。但以Linux为操作系统的面向RFID手持读写器应用的嵌入式系统的开发存在两个关键问题:一是将Linux内核进行裁剪以适用于嵌入式系统时,现有的裁剪方法由于裁剪粒度过大、精度不高而不能满足RFID手持读写器对更小内核体积的需要;二是现有的Linux系统的实时调度算法无法满足RFID手持读写器对更高实时性的要求。为此,本论文主要进行了以下几个方面的研究:针对Linux内核裁剪方法不能满足面向RFID手持读写器应用对更小内核体积的要求,本文提出了一种Linux内核混合裁剪方法。该方法综合利用配置裁剪方法、基于代码分析的裁剪方法和基于调用图的裁剪方法的优点,对面向RFID手持读写器应用的嵌入式Linux内核的可裁剪项进行裁剪,得到了更小粒度、更高精度的内核映像。测试及结果分析表明此方法与配置裁剪方法相比,裁剪率得到了24%以上的提升。针对Linux系统实时性能不能满足面向RFID手持读写器应用对更高实时性的要求,本文提出了一种实时任务分类调度算法。该算法根据实时任务的到达情况进行分类,划分为周期任务和非周期任务,并对不同类型的实时任务使用不同的改进的实时调度算法,降低了系统的调度延迟和截止期错失率。测试及结果分析表明此算法与最早截止期优先（Earliest Deadline First,EDF）、速率单调（Rate-Monotonic,RM）算法相比,嵌入式Linux系统的综合实时性能得到了10%-20%的提高。最后,在ARM（Advanced RISC Machines）公司的S3C2410平台上实现了面向RFID手持读写器应用的嵌入式Linux系统移植,并利用开源软件SkyEye对移植结果进行了验证。结果表明,以上提出的Linux内核混合裁剪方法和实时任务分类调度算法是正确、有效的,所移植的嵌入式Linux系统能够成功、可靠的运行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 RFID 读写器相关技术
• 1.1.2 嵌入式Linux 系统
• 1.1.3 基于嵌入式Linux 的RFID 手持读写器的应用
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 面向 RFID 手持读写器应用的嵌入式 Linux 开发平台
• 2.1 嵌入式系统开发流程
• 2.2 面向手持RFID 读写器应用的硬件平台
• 2.2.1 ARM 微处理器
• 2.2.2 53C2410 硬件平台
• 2.3 面向手持RFID 读写器应用的软件平台
• 2.3.1 Linux 内核的特点及目录
• 2.3.2 Linux 内核的结构及功能划分
• 2.3.3 Linux 内核的可裁剪性及裁剪方法
• 2.3.4 Linux 内核的实时性分析
• 2.4 面向手持RFID 读写器应用的测试平台
• 2.5 本章小结
• 第3章 面向 RFID 手持读写器应用的混合裁剪方法
• 3.1 RFID 手持读写器的软硬件设计
• 3.1.1 RFID 手持读写器硬件设计
• 3.1.2 RFID 手持读写器软件设计
• 3.2 面向手持RFID 读写器应用的内核裁剪过程
• 3.2.1 嵌入式Linux 内核裁剪定制
• 3.2.2 混合裁剪方法
• 3.2.3 文件系统的裁剪
• 3.3 内核裁剪结果的分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 面向 RFID 手持读写器应用的分类调度算法
• 4.1 实时调度算法
• 4.1.1 实时任务分类
• 4.1.2 实时调度算法
• 4.1.3 常用实时调度算法
• 4.2 分类调度算法
• 4.2.1 任务模型
• 4.2.2 相关定义
• 4.3 改进的调度算法分析
• 4.3.1 动态调度算法
• 4.3.2 静态调度算法
• 4.4 分类调度算法的实现
• 4.4.1 调度函数的改进
• 4.4.2 数据结构的改进
• 4.5 性能测试与分析
• 4.5.1 调度延迟
• 4.5.2 截止期错失率
• 4.6 本章小结
• 第5章 面向 RFID 手持读写器应用的系统移植实现及测试
• 5.1 交叉编译环境分析及建立
• 5.1.1 交叉编译环境
• 5.1.2 交叉编译环境的建立
• 5.2 U-Boot 的移植
• 5.2.1 U-Boot 的简介
• 5.2.2 U-Boot 的启动流程
• 5.2.3 U-Boot 的移植步骤
• 5.3 Linux 内核的移植
• 5.3.1 Linux 内核的启动流程
• 5.3.2 Linux 内核的移植步骤
• 5.4 根文件系统的制作
• 5.4.1 根文件系统的简介
• 5.4.2 根文件系统的制作步骤
• 5.5 SkyEye 的构建及移植测试
• 5.5.1 SkyEye 的构建
• 5.5.2 SkyEye 的配置文件
• 5.5.3 测试结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 研究总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果