基于uCLinux的纸币识别器底层系统研究和实现

论文摘要

纸币识别器是自助售卖领域的核心设备之一,目前已广泛应用于各种金融交易场合。但随着嵌入式技术的发展,8位或16位单片机裸机已经越来越不能满足应用的需要。而基于金融货币识别类设备对系统实时性响应的特殊要求,嵌入式纸币识别系统的方案必须采用实时操作系统。然而,嵌入式微处理器和实时操作系统的引入给原有纸币识别系统带来了新的问题,必须对其进行改进。在此基础上,本文结合基于ARM7TDMI核的微处理器和已进行实时性改进的新的2.6版本的uCLinux内核,对纸币识别器进行了重新分析和移植。本文主要论述了以下三个方面的工作:首先从硬件角度阐述了设计所采用的各硬件模块的组成和功能;在简要说明了uCLinux的基本特性和实时性改进的方法之后,针对纸币识别器的硬件结构,讨论了uCLinux操作系统的移植与裁剪,分析和实现了引导嵌入式操作系统的BootLoader程序,然后完成了它们在FLASH上的烧录;最后对uCLinux设备驱动程序的基本原理、一般编写方法以及纸币识别器专用的硬件芯片的编程模型进行了研究分析,重点阐述了开发和移植FLASH、驱动电机和信号收集、MDB等相关驱动程序的过程,并充分利用uCLinux相关的内核机制,采用基于中断的方式来实现,使之满足了纸币识别器的实时性要求。这种嵌入式底层系统,即能实现纸币识别器的硬件和软件应用接口的标准化,也具有很好的可扩展性,为适应金融设备在远程智能监控、升级和无线通讯的需要提高了强有力的支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 纸币识别器的背景
• 1.2 纸币识别系统的现状
• 1.2.2 纸币器硬件系统的现状
• 1.2.3 纸币器操作系统的现状
• 1.3 纸币识别器目前的主要问题及解决方法
• 1.3.1 纸币识别器的主要问题
• 1.3.2 问题解决的方向
• 1.4 课题来源与研究意义
• 1.5 论文主要内容安排
• 第二章 纸币识别器硬件系统分析
• 2.1 概述
• 2.2 纸币识别器硬件系统结构
• 2.3 微处理器
• 2.4 外扩存储模块
• 2.4.1 FLASH
• 2.4.2 SDRAM
• 2.5 电机驱动和信号采集模块
• 2.6 串行接口通讯模块
• 2.6.1 RS-232串行通信接口
• 2.6.2 MDB通讯模块
• 2.7 网络接口
• 2.8 电源、时钟和复位电路
• 2.9 本章小结
• 第三章 uCLinux与BootLoader的分析和移植
• 3.1 开发平台的搭建
• 3.2 uCLinux操作系统概述
• 3.3 uCLinux实时性改进
• 3.4 uCLinux内核的移植
• 3.5 uCLinux内核的配置裁剪
• 3.6 BootLoader的分析和移植
• 3.6.1 BootLoader概述
• 3.6.2 配置存储设备
• 3.6.3 Bios-lt的分析
• 3.6.4 Bios-lt的移植
• 3.7 FLASH的烧录
• 3.8 本章小结
• 第四章 驱动程序的分析与实现
• 4.1 设备驱动程序概述
• 4.2 设备驱动程序开发过程
• 4.2.1 设备文件和接口
• 4.2.2 开发的基本框架
• 4.3 设备驱动程序的添加
• 4.3.1 设备驱动程序模块
• 4.3.2 设备驱动程序的静态编译
• 4.4 uCLinux2.6中驱动程序应注意的问题
• 4.5 FLASH驱动程序设计
• 4.5.1 FLASH编程技术
• 4.5.2 FLASH驱动程序的具体实现
• 4.6 电机驱动和信号采集模块驱动程序的分析和移植
• 4.6.1 电机驱动和信号采集的程序过程
• 4.6.2 电机驱动程序的具体实现
• 4.6.3 采集驱动程序的具体实现
• 4.7 MDB通讯模块驱动程序的分析和移植
• 4.7.1 MDB/ICP协议介绍
• 4.7.2 纸币器命令集
• 4.7.3 MDB驱动程序的具体实现
• 4.8 网络接口驱动程序分析和移植
• 4.8.1 uCLinux下网络设备驱动概述
• 4.8.2 RTL8019AS驱动程序的分析和移植
• 4.9 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果