嵌入式μC/OS-Ⅱ在DSP中的移植与应用研究

论文摘要

现代声纳设备中DSP器件所起的作用已经不再仅仅是算法的实时实现，还包括对整个声纳系统的多任务进行实时管理和资源的合理调度。这与传统的声纳系统中普遍采用的主（微机系统）——从（信号处理机）方式相比，具有硬件规模更小，功耗和成本更低的优点，是微小型声纳设备信号处理机的发展方向。但是，由于DSP器件缺少功能完备的嵌入式实时操作系统（RTOS）的支持，在很多情况下，制约了嵌入式DSP声纳系统的硬件和软件资源的开发与使用效率，系统的可靠性也不容易保证。特别是对于多DSP多任务的场合，因为无RTOS的支持，实时并行处理软件的设计与运行长期困扰声纳设计者。为此，进行基于高速DSP器件的嵌入式实时操作系统的研究并实现具有非常重要的实际意义。本论文对基于DSP的嵌入式实时操作系统μC／OS—Ⅱ的改进和应用进行了研究。论文的主要研究工作包括：对嵌入式实时操作系统μC／OS—Ⅱ进行了分析并针对其任务数目、任务栈处理和时钟处理系统等方面进行了改进；扩展了图形用户界面接口（μC／GUI）；基于便携式单波束测试仪这一硬件平台实现了基于μC／OS-Ⅱ操作系统扩展μC／GUI的嵌入式系统。本系统基于美国TI公司推出的超高速DSP器件结构（TMS320C5000系列），深入研究了嵌入式实时操作系统的原理与实现方法，针对DSP器件的特殊结构特点对μC／OS-Ⅱ做出了相关改进。论文中还详细介绍了μC／GUI这一嵌入式图形用户界面，并以μC／OS-Ⅱ为操作系统平台进行了GUI扩展，同时指出基于RTOS的GUI系统是当今嵌入式系统的发展趋势。本系统的实现为今后发展现代声纳设备，实现微小型化、低功耗化、低成本化的在片系统打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景及意义
• 1.2 嵌入式系统概述
• 1.3 嵌入式操作系统概述
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 嵌入式实时操作系统 μC/OS-II
• 2.1 内核结构
• 2.1.1 临界段
• 2.1.2 任务
• 2.1.3 任务状态
• 2.1.4 任务控制块
• 2.1.5 就绪表
• 2.1.6 任务调度
• 2.1.7 空闲任务
• 2.1.8 统计任务
• 2.1.9 中断处理
• 2.1.10 时钟节拍
• 2.1.11 μC/OS-II的启动
• 2.2 任务管理
• 2.2.1 建立任务
• 2.2.2 任务堆栈
• 2.2.3 删除任务
• 2.2.4 改变任务优先级
• 2.2.5 挂起任务
• 2.2.6 恢复任务
• 2.2.7 获得有关任务的信息
• 2.3 时间管理
• 2.3.1 任务延时函数
• 2.3.2 按时分秒延时函数
• 2.3.3 让处在延时期的任务结束延时
• 2.3.4 系统时间
• 2.4 任务之间的通讯与同步
• 2.4.1 信号量
• 2.4.2 邮箱
• 2.4.3 消息队列
• 2.5 本章小结
• 第3章 μC/OS-II 的改进
• 3.1 对就绪表结构的改进及相应算法描述
• 3.1.1 就绪表结构
• 3.1.2 算法的改进
• 3.2 任务栈处理的改进设计
• 3.2.1 μC/OS-II 的堆栈结构
• 3.2.2 μC/OS-II 的堆栈改进设计
• 3.3 时钟处理系统的改进
• 3.3.1 实时操作系统的定时器服务
• 3.3.2 μC/OS-II 的定时器服务和系统时钟
• 3.3.3 性能评测
• 3.4 本章小结
• 第4章 图形用户界面扩展
• 4.1 μC/GUI 的介绍
• 4.2 μC/GUI 对目标系统的要求
• 4.3 图形文字显示基本应用
• 4.4 汉字显示基本应用
• 4.5 视窗和控件基本应用
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于 DSP 的嵌入式应用
• 5.1 μC/OS-II 在硬件平台上的移植
• 5.1.1 移植平台简介
• 5.1.2 移植内容
• 5.1.3 测试移植代码
• 5.2 μC/GUI 的移植
• 5.3 扩展 GUI 的 μC/OS-II 系统基于 DSP 的应用
• 5.3.1 传统的程序流程
• 5.3.2 基于 μC/OS-II 的系统程序流程
• 5.3.3 未使用 GUI 的显示界面
• 5.3.4 使用 GUI 后的显示界面
• 5.3.5 系统的工作过程
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢