基于ARM的嵌入式Linux的研究与实现

基于ARM的嵌入式Linux的研究与实现

论文摘要

随着计算机、通信及网络技术的高速发展,嵌入式系统已广泛地渗透到各行各业及人们日常生活的方方面面中。由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统成为了嵌入式系统中最重要的组成部分。而在各种嵌入式操作系统中,Linux凭借其代码公开、性能稳定、结构清晰等多方面的优势在嵌入式系统中被广泛地采用。因此,进行嵌入式Linux系统的研究和开发,具有重要的理论意义和现实意义。ARM平台是目前使用广泛的主流嵌入式处理器体系结构。本文以32位ARM架构的嵌入式处理器S3C2410为硬件平台核心,详细地讨论了S3C2410处理器和系统的硬件组成。在此基础上重点研究了实时嵌入式Linux系统的构建和移植。论文的主要工作如下:(1)在对相关文献进行总结提炼的基础上,回顾了国内外对嵌入式Linux的研究成果,对标准Linux的实时支持方面作了分析,讨论了Linux实时性不强的原因;并指出了嵌入式Linux研究中的不足,为本文的研究做了铺垫。(2)对构建基于ARM的Linux平台的软件环境和引导程序进行了研究与实现;为了提高定时器的精度,增加了细粒度定时器;引入了两种定时器模式:周期模式和一次模式,使得系统在实时系统中的应用更为可行。(3)对基于优先级的单调速率调度算法和最早期限调度算法进行了深入的研究;并以这两种算法作为基础,设计实现了RMS和EDF调度器;对评判系统实时性性能的一些关键性指标进行了测试,测试结果表明改进效果良好。(4)将改进后的Liunx内核进行裁减并移植到S3C2410上;设计并实现了嵌入式根文件系统。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景
  • 1.2 课题研究的意义
  • 1.3 论文所做的工作
  • 第二章 嵌入式LINUX
  • 2.1 嵌入式系统与实时系统
  • 2.1.1 嵌入式系统的定义及特征
  • 2.1.2 嵌入式系统的发展趋势
  • 2.1.3 实时系统的特点及分类
  • 2.2 嵌入式实时操作系统
  • 2.2.1 实时操作系统的概念
  • 2.2.2 几种代表性的商业实时操作系统
  • 2.3 嵌入式LINUX 实时化技术的研究
  • 2.3.1 Linux 简介
  • 2.3.2 标准Linux 实时应用局限性分析
  • 第三章 FS2410P 硬件平台分析
  • 3.1 ARM 体系结构
  • 3.2 FS2410P 硬件平台构成
  • 3.3.1 硬件平台
  • 3.3.2 S3C2410 处理器
  • 3.3.3 系统存储空间的分配
  • 第四章 交叉编译器的建立和引导程序的实现
  • 4.1 嵌入式软件开发流程
  • 4.2 交叉编译环境
  • 4.2.1 准备工作
  • 4.2.1.1 目录安排
  • 4.2.1.2 GNU 交叉开发工具链
  • 4.2.2 设置工具链
  • 4.2.2.1 设置内核头文件
  • 4.2.2.2 设置binutils
  • 4.2.2.3 设置引导编译器
  • 4.2.2.4 设置C 链接库
  • 4.2.2.5 完成编译器
  • 4.3 引导程序的移植
  • 4.3.1 引导程序原理
  • 4.3.2 VIVI 结构分析
  • 4.3.3 VIVI 移植的实现
  • 第五章 LINUX 内核的实时性改进
  • 5.1 细粒度定时器的实现
  • 5.1.1 Linux 的时间系统及时钟中断
  • 5.1.2 细粒度定时器的设计实现
  • 5.2 实时多任务调度算法的设计与实现
  • 5.2.1 单调速率调度算法
  • 5.2.2 最早期限调度算法
  • 5.2.3 实时调度器的设计
  • 5.3 改进后LINUX 实时性能测试
  • 第六章 嵌入式LINUX 内核移植及文件系统实现
  • 6.1 LINUX 内核移植
  • 6.1.1 根目录
  • 6.1.2 arch 目录
  • 6.1.3 arch/arm/boot 目录
  • 6.1.4 arch/arm/kernel 目录
  • 6.1.5 其他目录
  • 6.2 根文件系统的实现
  • 6.2.1 实现方法
  • 6.2.2 实现过程
  • 6.3 LINUX 在目标机上的运行
  • 6.3.1 初始化环境
  • 6.3.2 配置核心
  • 6.3.3 编译内核
  • 第七章 结束语
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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