基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的设计与研究

论文摘要

随着信息技术的发展和数字化产品的普及以及Internet广泛深入的应用,从消费电器到工业设备,从民用产品到军用器材,嵌入式系统已被广泛的应用到网络、手持通信设备、消费电子和自动化控制等各个领域。嵌入式系统的广泛应用和发展潜力使其成为21世纪的应用热点之一。为了学习、研究和使用嵌入式技术,国内许多高校都在开展或计划开展嵌入式系统教学。因此,研制基于ARM的嵌入式系统教学实验系统已迫在眉睫。本文在分析了各种嵌入式教学实验系统功能的基础上,提出并研究设计了一款基于ARM的嵌入式系统教学实验系统。本文概括地阐述了嵌入式系统的概念、设计流程、发展趋势,分析了嵌入式系统教学开展的必要性。根据实验系统的需求分析、功能规划和教学内容安排,设计了一个基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的硬件平台,详细论述了硬件平台的设计及实现过程,同时给出了电路原理图。研究了嵌入式操作系统的启动和移植,包括嵌入式操作系统的选型、系统引导程序Bootloader的设计与实现、嵌入式操作系统uCLinux内核的移植。以嵌入式网络为应用背景,分析了嵌入式Boa服务器的程序结构,修改并实现了嵌入式Boa服务器。在Boa服务器的基础上,设计并实现了远程控制嵌入式系统I/O端口的应用程序,实现了通过浏览器控制A/D转换器进行模拟信号采集并获得采样数据的功能。实验结果表明,所设计的基于ARM的嵌入式系统教学实验系统达到了预期的设计目标,能够满足嵌入式系统教学实验的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统
• 1.1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.2 嵌入式系统的设计流程
• 1.1.3 嵌入式系统的发展趋势
• 1.2 课题研究的意义及内容
• 1.2.1 课题研究的意义
• 1.2.2 论文研究的内容
• 第二章 基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的硬件平台设计
• 2.1 基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的总体设计
• 2.1.1 需求分析
• 2.1.2 教学实验内容安排
• 2.1.3 总体设计
• 2.2 基于ARM的嵌入式系统教学实验系统硬件整体设计
• 2.2.1 硬件选型
• 2.2.2 主要芯片简介
• 2.3 硬件平台详细设计
• 2.3.1 电源电路
• 2.3.2 复位电路
• 2.3.3 晶振电路
• 2.3.4 NOR FLASH电路设计
• 2.3.5 PSRAM电路设计
• 2.3.6 NAND FLASH电路设计
• 2.3.7 CF卡电路设计
• 2.3.8 网络接口电路设计
• 2.3.9 键盘及LED显示电路设计
• 2.3.10 LCD接口电路设计
• 2.3.11 串行接口电路设计
• 2.3.12 A/D转换器电路设计
• 2.3.13 JTAG调试接口电路设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式操作系统的启动和移植
• 3.1 嵌入式操作系统的选型
• 3.2 uCLinux简介
• 3.3 嵌入式Linux开发环境
• 3.4 Bootloader程序的设计与实现
• 3.4.1 Bootloader概述
• 3.4.2 Bootloader程序的设计与实现
• 3.4.3 Bootloader的下载
• 3.5 嵌入式操作系统uCLinux的移植
• 3.5.1 uCLinux移植到LPC2210
• 3.5.2 Linux内核配置
• 3.5.3 Linux内核编译
• 3.5.4 制作根文件系统
• 3.5.5 制作CF卡启动盘
• 3.6 本章小结
• 第四章 嵌入式Web服务器的设计与实现
• 4.1 嵌入式Web服务器概述
• 4.2 方案设计
• 4.2.1 实现嵌入式Web服务器的硬件解决方案
• 4.2.2 实现嵌入式Web服务器的软件解决方案
• 4.3 嵌入式Boa服务器的实现
• 4.3.1 Boa服务器的概述
• 4.3.2 Boa服务器在uCLinux下的移植
• 4.3.3 CGI技术在嵌入式Web服务器上的实现
• 4.4 嵌入式Web控制实例
• 4.4.1 A/D数据采集驱动程序设计与添加
• 4.4.2 html交互界面的设计
• 4.4.3 rc脚本
• 4.4.4 CGI程序设计
• 4.5 程序运行结果测试
• 4.5.1 测试过程
• 4.5.2 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 致谢
• 参考文献
• 附录