基于MCF5249C3的μClinux移植及应用

论文摘要

随着网络、通信的普及,嵌入式系统成为了研究与应用的热点。uCliunx,微控制领域中的Linux 系统,源代码公开的嵌入式操作系统,相比于VXworks、Psos 等收费高昂的嵌入式操作系统,其代码的开放性、系统的稳定性、强大的网络功能以及优秀的文件系统支持,成本的低廉性,可以根据不同的应用进行不同的裁减和添加,在嵌入式设备中特别是在网络设备中得到了广泛应用。本文首先对uClinux 嵌入式操作系统的内核进行了一定的分析和探讨,把握uClinux 内核构架,然后结合uClinux 的公开文档和当前众多uClinux 的移植和调试的实例分析研究,利用Freescal 飞思卡尔公司一款ColdFireV2 CORE 32 位处理器MCF5249 的音频处理强大功能,对uClinux 嵌入式操作系统进行一定的裁减和添加,移植uClinux 操作系统到MCF5249C3,然后根据其强大的音频处理能力,开发了音频方面的应用。本文详细地叙述一个基于MCF5249C3 目标板的嵌入式操作系统uClinux 的移植过程,嵌入式硬件平台采用飞思卡尔MCF5249 MCU。主要包括uClinux 嵌入式操作系统的修改;移植TCP/IP 协议栈到MCF5249中, 开发了MCF5249 的以太网功能; 实现了能快速下载代码的BOOTLOADER;进行了uClinx 平台下MCF5249 设备驱动程序和MP3 应用程序的编写;利用uClinux 交叉编译工具和以太网来完成整个开发的各种代码的调试工作。本文在MCF5249C3 评估开发板上成功实现了一个基于uClinux 嵌入式操作系统的MP3,移植uClinux 在MCF5249 平台上,克服uClinux嵌入式操作系统移植的难点——初始化(Bootloader),对其改进,并完成有关驱动程序的开发,根据MCF5249 的音频处理功能完成MP3 应用。同时,理论分析uClinux 嵌入式操作系统的内核结构,把握整个构架,成功裁减后移植到MCF5249 中。本文在uClinux 嵌入式操作系统应用研究领域,有很好的实践价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究内容
• 第二章 uClinux 内核分析
• 2.1 uClinux 内核结构特点
• 2.2 uClinux 源文件组织
• 2.3 uClinux 的内存管理
• 2.3.1 Linux 的内存管理
• 2.3.2 uClinux 内存管理的特点
• 2.3.3 uClinux 内存管理所采用的技术
• 2.3.4 uClinux 内存管理的局限性
• 2.3.5 uClinux 内存管理小节
• 2.4 uClinux 进程管理
• 2.4.1 标准 Linux 系统的进程
• 2.4.2 uClinux 的进程处理
• 2.5 uClinux 的实时性
• 第三章 系统硬件平台介绍
• 3.1 开发板整体结构
• 3.2 硬件内核结构
• 3.2.1 系统性能
• 3.3.2 嵌入式微处理器
• 3.2.3 存储器模块
• 3.2.4 锁项环模块
• 3.2.5 定时器模块
• 3.3 开发平台的搭建
• 3.3.1 GCC 编译器
• 3.3.2 建立交叉编译环境
• 第四章 uClinux 在 MCF5249C3 上的移植
• 4.1 Bootloader 移植介绍
• 4.1.1 Bootloader 的整体结构
• 4.1.2 Bootloader 移植关键问题
• 4.2 Colilo 的实现
• 4.2.1 Colilo 的简单裁剪
• 4.2.2 Colilo 的烧写
• 4.3 增强 Colilo 的网络功能
• 4.3.1 以太网芯片介绍
• 4.3.2 网卡驱动程序的编写
• 4.3.3 网络功能实现的关键数据结构
• 4.4 uClinux 内核的下载
• 第五章 uClinux 移植到 MCF5249C3 后的性能测试
• 5.1 Colilo 的测试
• 5.1.1 Colilo 测试平台的建立
• 5.1.2 测试 Colilo
• 5.2 uClinux 内核的测试
• 5.2.1 uClinux 内核测试平台
• 5.2.2 测试uClinux 内核
• 第六章 基于 MCF5249C3 的uClinux 的音频应用
• 6.1 MCF5249 音频模块介绍
• 6.2 音频驱动程序设计
• 6.3 MP3 播放程序的设计
• 6.4 音频处理中的应用
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 以太网模块硬件连接图
• 附录 2 音频模块接口连接图
• 个人简历