Linux内核移植与USB无线网卡驱动的研究与实现

论文摘要

Linux操作系统具有开放源代码、内核功能强大、体积小、可裁减、运行速度高、良好的网络性能等优点,在嵌入式网络设备中有着广泛的应用。因此,怎样更好地将嵌入式系统与Linux结合起来应用于实际的生产生活中,已成为计算机应用领域中的一个热点。要把Linux内核应用到一个特定的嵌入式系统中以实现某些功能需要做以下两方面的工作：(1)将特定版本的Linux操作系统移植到具体的嵌入式系统中；(2)在已经移植成功的系统上完成应用程序的开发与测试。论文紧扣以上两点,选择了嵌入式系统作为开发平台,涉及的工作主要是Linux内核移植和USB无线网卡驱动程序的研究与实现。论文首先分析了Linux操作系统内核,介绍了Linux内核的组成,并重点分析了进程调度、内存管理、和中断处理子系统。同时对USB协议进行了研究,主要介绍了USB总线的拓扑结构和总线传输协议,并结合实际应用重点研究了批量数据传输。其次,在对linux操作系统与USB协议深入研究的基础上,论文将Linux内核移植到了嵌入式平台中。移植工作以嵌入式系统的实际启动过程为依据,分为以下三个阶段：(1)bootloader移植；(2)Linux内核移植；(3)文件系统移植。最后,论文详细分析了USB无线网卡驱动程序中几个重要的模块,包括加载模块、设备探测、数据发送、数据接收、设备断开、模块卸载等,并最终实现了嵌入式系统中USB无线网卡的驱动。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 LINUX内核分析
• 2.1 内核源码树
• 2.2 Linux内核组成
• 2.3 进程调度
• 2.3.1 进程状态及调动时机
• 2.3.2 进程调度策略
• 2.3.3 与进程调度相关的函数
• 2.3.4 内核进程调度机制
• 2.4 内存管理
• 2.4.1 物理内存管理
• 2.4.2 内核内存管理器
• 2.4.3 进程虚拟内存管理器
• 2.5 中断处理
• 2.5.1 中断处理程序
• 2.5.2 中断处理机制
• 2.5.3 底半部机制的选择
• 2.6 小结
• 第3章 USB协议分析
• 3.1 USB介绍
• 3.1.1 USB的发展过程
• 3.1.2 USB特点
• 3.2 USB总线拓扑结构
• 3.2.1 USB主机
• 3.2.2 USB设备
• 3.2.3 USB集线器
• 3.3 USB总线传输协议
• 3.3.1 几个重要的概念
• 3.3.2 USB数据单元
• 3.3.3 事务处理
• 3.3.4 数据传输
• 3.4 小结
• 第4章 LINUX在ARM平台上的移植
• 4.1 ARM处理器
• 4.1.1 RISC体系结构
• 4.1.2 ARM920T
• 4.2 内核移植环境搭建
• 4.2.1 硬件环境
• 4.2.2 构建交叉编译环境
• 4.3 BootLoader移植
• 4.3.1 BootLoader简介
• 4.3.2 BootLoader的操作模式
• 4.3.3 Bootloader启动流程
• 4.3.4 VIVI的移植
• 4.4 内核移植
• 4.4.1 准备工作
• 4.4.2 内核配置
• 4.4.3 内核编译
• 4.4.4 移植内核
• 4.5 文件系统移植
• 4.5.1 JFFS2文件系统移植
• 4.5.2 建立根目录文件系统
• 4.6 小结
• 第5章 USB无线网卡驱动的研究与实现
• 5.1 几个重要的概念及数据结构
• 5.1.1 端点、接口与配置
• 5.1.2 struct urb
• 5.2 基于USB总线的Linux网络驱动程序的结构
• 5.2.1 Linux网络设备分析
• 5.2.2 Linux下USB设备工作原理
• 5.2.3 基于USB总线的Linux无线网卡驱动总体结构
• 5.3 USB无线网卡驱动程序研究
• 5.3.1 模块加载
• 5.3.2 设备探测
• 5.3.3 数据接收
• 5.3.4 数据发送
• 5.3.5 设备断开
• 5.3.6 模块卸载
• 5.3.7 IOCTL函数
• 5.4 USB无线网卡驱动在嵌入式系统中的实现
• 5.4.1 嵌入式Linux的NFS开发环境的建立
• 5.4.2 USB无线网卡驱动程序的编译与测试
• 5.5 小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢