臂式可穿戴计算机Bootloader的设计与实现

论文摘要

在现代企业物流运作中,仓储运作效率是整个物流管理过程的核心环节。因此,应用新的信息技术产品提高仓储管理各个环节的工作效率成为提高企业运营效率、降低成本、提升客户满意度、增强企业竞争力的有效途径。电子科技大学移动计算中心自主研发的臂式可穿戴计算机,它是一种超微型、可穿戴、人机紧密结合的、用户可以解放双手持续工作的移动计算系统,它采用自动识别技术、无线网络技术、结合计算功能可提高仓储管理员的工作效率。Bootloader是臂式可穿戴计算机系统复位后执行的启动加载程序,它既要完成一般嵌入式系统的启动、加载、系统升级、文件下载等常规功能,又要满足臂式可穿戴计算机低功耗、快速启动等特殊需求,它在系统实现中肩负着至关重要的作用,因此对它的研究、设计与实现对整个臂式可穿戴计算机系统有着重要的现实意义。本文对Bootloader的研究现状进行分析,提出了臂式可穿戴计算机Bootloader的开发方法;在研究臂式可穿戴计算机的需求的基础上,论证了处理器和操作系统的选型方案;设计了基于Nor Flash启动的开发方案;随后完成了Bootloader启动加载模块、调试交互模块、下载升级模块的设计与实现。在启动加载模块中,设计了系统启动加载程序,实现了底层硬件的初始化和Linux操作系统的加载;在调试交互模块中,设计了LED调试程序和串口设备驱动程序;在下载升级模块中,根据网卡工作原理和Nor Flash操作原理,完成了网卡设备驱动程序和Nor Flash设备驱动程序的设计。本课题所研究的Bootloader与移植开源的Bootloader相比,具有启动加载时间短、目标代码量小的优点。可移植到选用ARM-Linux平台的可穿戴计算机或其它嵌入式设备中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 可穿戴计算机概述
• 1.2 可穿戴计算机发展及研究现状
• 1.3 课题背景
• 1.4 BootLoader的研究现状
• 1.5 论文的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 Bootloader方案和总体设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 功能性需求
• 2.1.2 非功能性需求
• 2.2 系统软硬件平台
• 2.2.1 处理器的选型
• 2.2.2 硬件平台
• 2.2.3 操作系统选型
• 2.4.4 开发环境
• 2.3 Bootloader工作原理
• 2.4 Bootloader方案设计
• 2.4.1 SD卡方案
• 2.4.2 Nor Flash方案
• 2.4.3 开发方案的分析与选择
• 2.5 Bootloader总体设计
• 2.5.1 模块设计
• 2.5.2 阶段设计
• 2.5.3 存储地址规划
• 2.6 本章小结
• 第三章 启动加载模块设计与实现
• 3.1 启动加载模块设计
• 3.2 工作模式初始化
• 3.3 GPIO初始化
• 3.3.1 GPIO操作
• 3.3.2 GPIO功能分配与实现
• 3.4 时钟初始化
• 3.5 SDRAM初始化
• 3.6 堆栈初始化
• 3.7 内核启动参数
• 3.8 调用内核
• 3.9 本章小结
• 第四章 调试交互模块设计与实现
• 4.1 LED调试
• 4.1.1 调试原理
• 4.1.2 LED调试程序设计
• 4.2 串口通信
• 4.2.1 异步串行通信协议
• 4.2.2 串口工作原理
• 4.2.3 串口设备驱动设计
• 4.2.4 调试信息交互的实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 下载升级模块设计与实现
• 5.1 网口通信
• 5.1.1 数据通信协议
• 5.1.2 TFTP通信原理
• 5.1.3 网卡设备驱动设计
• 5.1.4 数据下载的实现
• 5.2 Nor Flash烧写
• 5.2.2 Nor Flash操作原理
• 5.2.3 Nor Flash设备驱动设计
• 5.2.4 内核和文件系统烧写的实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 程序烧写和测试
• 6.1 程序烧写
• 6.2 程序测试
• 6.2.1 测试环境
• 6.2.2 测试与分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束语
• 7.1 总结
• 7.2 不足和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果