基于StrongARM的嵌入式Linux平台的设计与分析

论文摘要

随着通信网络技术和集成电路设计的高速发展,嵌入式系统己成为了IT 业的一个焦点。嵌入式系统大量的应用于自动控制、工业生产、军事技术和家用消费类数码设备上。当前电子产品大多是以非计算机的形式出现的,例如智能手机、个人数字助理、路由器、智能信息家电等等,这些设备是以嵌入式系统的形式存在。嵌入式系统软件通常需要嵌入式操作系统。本文以嵌入式Linux 系统的启动过程为主线,详细描述bootloader,Linux 操作系统及设备驱动程序,讨论它们之间的层次关系,分析Linux 操作系统及设备驱动程序与系统硬件进行配合,通过分层结构共同为上层应用软件提供支持。本文首先介绍了嵌入式系统和Linux 操作系统发展现状,阐述了嵌入式Linux 系统设计中的微内核结构、任务调度、内存管理三项关键技术。通过分析系统硬件的组成,系统软件的体系、功能和执行流,从整体上阐述嵌入式系统的系统硬件和系统软件的设计,描述了嵌入式系统启动过程,分析了bootlaoder 和Linux 内核的启动及调试,论述了Linux 内核对设备驱动的支持,涉及设备驱动的接口、模块和结构。详细分析了LCD 和触摸屏的工作原理及在内核支持下的软件实现。最后给出了试验的结果和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 发展现状
• 1.2 关键技术
• 1.2.1 微内核结构
• 1.2.2 任务调度
• 1.2.3 内存管理
• 1.3 本文章节安排
• 2 嵌入式系统的总体设计
• 2.1 系统硬件设计
• 2.1.1 INTEL STRONGARM 简介
• 2.1.2 PUPPY 系统的硬件结构
• 2.1.3 PUPPY 系统的外设接口
• 2.1.4 PUPPY 的内存映像
• 2.2 系统软件设计
• 2.2.1 系统软件的体系结构
• 2.2.2 系统软件的功能概述
• 2.2.3 系统软件的执行流程
• 2.3 本章小节
• 3 系统启动
• 3.1 虚拟内存空间的划分
• 3.2 BOOTLOADER 启动的第一阶段
• 3.2.1 硬件初始化
• 3.2.2 设置堆栈
• 3.3 bootloader 启动的第二阶段
• 3.3.1 载入内核
• 3.3.2 调用内核
• 3.4 内核启动的第一阶段
• 3.4.1 检查体系结构
• 3.4.2 创建临时页表
• 3.5 内核启动的第二阶段
• 3.5.1 获取系统信息
• 3.5.2 建立系统框架
• 3.6 BOOTLOADER 和内核启动的调试经验
• 3.6.1 关于串口终端的乱码问题
• 3.6.2 关于内核无法找到体系结构的问题
• 3.7 本章小节
• 4 内核对设备驱动的支持
• 4.1 内核与设备驱动
• 4.2 设备驱动程序接口
• 4.3 设备驱动程序模块
• 4.4 设备驱动程序结构
• 4.5 本章小节
• 5 LCD 的设计与实现
• 5.1 LCD 的显示原理
• 5.1.1 有源LCD 和无源LCD
• 5.1.2 RGB565 和RGB666
• 5.1.3 LCD 专用DMA 与帧缓冲区
• 5.2 LCD 的软件实现
• 5.2.1 LCD 的初始化
• 5.2.2 LCD 的数据写入
• 5.3 本章小节
• 6 触摸屏的设计与实现
• 6.1 触摸屏的原理
• 6.1.1 触摸屏的种类
• 6.1.2 触摸屏的工作原理
• 6.1.3 UCB1300 和MCP
• 6.2 触摸屏的软件实现
• 6.2.1 触摸屏的初始化
• 6.2.2 打开触摸屏
• 6.2.3 读取触摸屏数据
• 6.2.4 触摸屏中断
• 6.2.5 10ms 定时器中断
• 6.2.6 读进程被唤醒
• 6.3 本章小节
• 7 结果与讨论
• 7.1 实验结果
• 7.2 存在的问题
• 7.3 对今后工作的建议
• 7.3.1 使用仿真开发平台SkyEye
• 7.3.2 选用Intel Xscale 提高性能
• 7.3.3 采用RT-Linux 改善实时性
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录