嵌入式软件开发技术研究——MPC860目标机底层软件的实现

论文题目: 嵌入式软件开发技术研究——MPC860目标机底层软件的实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 曾非一

导师: 熊光泽

关键词: 目标机,交叉开发,移植,板级支持包,引导

文献来源: 电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着信息产业和集成电路技术的进步,嵌入式应用领域得到了蓬勃和快速的发展。嵌入式应用开发的重要特点是满足应用环境多样化的需求,多样化的需求导致嵌入式开发面临多样化的环境,主要体现在目标机硬件平台的多样化,嵌入式操作系统的多样化以及开发和调试工具的多样化。嵌入式底层软件作为硬件平台和上层应用之间耦合的桥梁,地位非常重要。针对不同的硬件平台、操作系统和上层应用,如何高效地开发出满足系统需求的底层软件,使软硬件系统能够协调工作,成为一个急需解决地问题。本论文主要研究了嵌入式系统软件开发的相关理论与技术,重点在于对底层软件的研究。首先对嵌入式软件开发涉及的主流的硬件平台(主要是处理器),嵌入式操作系统以及开发和调试方法进行研究。然后从第一步研究中总结出嵌入式底层软件开发涉及的三个重要问题:操作系统移植,板级支持包的开发以及系统启动技术,并对这三个方面研究中面临的各种问题和解决方法进行探讨。接着结合在MPC860 平台上的开发实践进行论述。在对目标机硬件平台进行充分研究的基础上,以上述三个方面内容为核心,对嵌入式底层软件开发模式,即调试运行与固化运行,进行深入研究,并提出了适合实际应用的解决方案。最后对全文进行总结,指出本文论文存在的不足和后续的研究课题。本文的研究重在对嵌入式底层软件开发模式的探讨。其中,对系统启动和引导模式的探讨最为详尽,对于嵌入式开发人员有一定的参考价值。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 嵌入式系统概念

1.1.2 嵌入式系统的组成

1.1.3 嵌入式系统特点

1.1.4 嵌入式软件的设计要求

1.1.5 嵌入式软件开发技术研究的重要性

1.2 嵌入式软件开发技术的国内外研究动态

1.2.1 硬件设备

1.2.2 嵌入式操作系统

1.2.2.1 可移植性

1.2.2.2 内核

1.2.2.3 嵌入式操作系统的发展前沿

1.2.3 集成开发环境研究

1.3 本文研究内容

1.4 论文章节安排

第二章 嵌入式软件设计开发的基础

2.1 嵌入式系统硬件平台

2.1.1 硬件平台概述

2.1.2 嵌入式处理器

2.1.2.1 嵌入式微处理器

2.1.2.2 微控制器(Microcontroller or Micro Computer Unit)

2.1.2.3 DSP 处理器(Digital Signal Processor)

2.1.2.4 片上系统(System on Chip)

2.1.3 嵌入式外围设备

2.2 嵌入式系统软件平台

2.2.1 嵌入式操作系统

2.2.1.1 嵌入式操作系统的发展

2.2.1.2 嵌入式实时操作系统的组成

2.2.1.3 常见的嵌入式实时操作系统

2.3 板级支持包

2.4 嵌入式调试环境

2.4.1 Crash and Burn

2.4.2 ROM Monitor

2.4.3 ROM Emulator

2.4.4 In-Circuit Emulator

2.4.5 On Chip Debugging

2.4.6 Simulator

2.5 嵌入式应用开发的特点

2.5.1 实时性、可靠性和高效性要求

2.5.2 嵌入式运行环境的要求

2.5.3 软硬件设计一体化

2.5.4 交叉开发

第三章 嵌入式系统软件开发的关键技术分析

3.1 嵌入式操作系统的移植

3.1.1 操作系统标准化

3.1.2 操作系统层次

3.1.3 CRTOS 硬件相关模块介绍

3.1.3.1 任务管理模块

3.1.3.2 中断管理模块

3.1.3.3 I/O 管理模块

3.1.3.4 时钟管理模块

3.1.3.5 定时器管理模块

3.2 目标机底层支持软件的开发

3.2.1 BSP 在嵌入式系统和 Windows 系统中的不同

3.2.2 BSP 和 PC 机主板上的 BIOS 区别

3.2.3 BSP 的开发和调试过程

3.2.4 设备驱动程序开发

3.2.4.1 驱动程序的定义

3.2.4.2 驱动程序的调用

3.2.4.3 驱动程序初始化设备的时机

3.2.4.4 中断与驱动程序的耦合方式

3.3 应用系统的启动

3.3.1 嵌入式链接器

3.3.1.1 链接器和链接过程

3.3.1.2 目标机可执行文件和链接格式

3.3.1.3 可执行映像到目标机的映射

3.3.2 引导技术

3.3.2.1 Boot Loader

3.3.2.2 RAMDISK(固态盘)中的系统引导

第四章 目标板的硬件平台

4.1 MPC860 微处理器结构特性分析

4.1.1 POWERPC 体系的简介

4.1.2 MPC860 介绍

4.2 目标板硬件系统需求

4.2.1 功能需求

4.2.2 硬件设计要求

第五章 目标机底层软件的开发实践

5.1 机载燃油测控机底层软件需求

5.2 BSP 的开发 CRTOS 操作系统移植

5.2.1 内核上下文切换

5.3.2 中断服务程序

5.3.2.1 MPC860 中断处理

5.3.2.2 基于 CRTOS 中断程序的编写

5.3.3 定时器驱动

5.3.3.1 PIT 的结构

5.3.3.2 PIT 中断状态和控制寄存器

第六章 系统引导代码的实现

6.1 引导代码的分类

6.2 调试模式下系统引导实现

6.2.1 目标机系统调试工具和映像传输

6.2.2 调试代理方式

6.2.3 EPBDM 方式的引导代码

6.3 固化模式下系统引导的实现

6.3.1 上电初始化

6.3.1.1 引导代码地址映射

6.3.1.2 寄存器初始化

6.3.1.3 地址空间重映射

6.3.2 不带装载器的固化引导代码

6.3.3 带装载器的固化引导代码

6.3.4 可执行映像的编译和链接生成

6.4 引导代码在时间效率和空间效率上的折衷

6.4.1 时间限制

6.4.2 空间限制

6.4.3 实践中的例子

第七章 结论

7.1 所解决的关键技术

7.2 存在问题与不足

7.3 关于下一步研究的建议

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

发布时间: 2005-09-23

参考文献

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