嵌入式系统硬件开发平台设计及OS移植

论文摘要

随着嵌入式技术的蓬勃发展和广泛应用,嵌入式系统的平台化开发已成为发展趋势。但是,目前国内外还没有一种能够支持软硬件一体化开发的通用平台产品。针对这一现状,论文对嵌入式软硬件集成通用开发平台的关键技术进行了深入研究,主要工作包括:设计并实现了一个通用的模块化硬件开发平台,并给出了接口电路设计和改造的通用方法,解决了硬件模块的可复用性问题,使硬件开发平台在逻辑上形成了一个硬件模块库,支持硬件的模块化开发和复用,提高了硬件的开发效率。针对传统板级支持包(BSP)结构封闭、代码专用的弊端,提出了一种可重构BSP的设计方法,设计并实现了开放的、通用的可重构BSP,降低了BSP的开发难度,提高了开发效率,并兼具硬件抽象层的优点,支持操作系统跨平台移植的快速实现和软硬件的并行开发。通过深入分析操作系统内核及其可移植性,给出了一种基于可重构BSP的操作系统规范化和跨平台移植方法,并以实例论述其具体实现过程,与传统移植方法相比,移植效率得到了提高。以上工作已在项目中得到实际应用和验证,收效良好。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.2 嵌入式系统的平台化开发趋势及国内外现状
• 1.2 课题来源及意义
• 1.3 本文的主要研究内容及章节安排
• 第二章 嵌入式通用开发平台的总体设计与关键技术分析
• 2.1 平台化开发的理论基础
• 2.1.1 平台化思想概述
• 2.1.2 平台化开发的特点和优势
• 2.1.3 嵌入式平台化开发的内容与步骤
• 2.2 通用开发平台的总体设计
• 2.2.1 平台的整体结构
• 2.2.2 平台的分层设计
• 2.3 通用开发平台的关键技术分析
• 2.3.1 硬件开发平台的模块化设计及模块复用问题
• 2.3.2 板级支持包的可重构性问题
• 2.3.3 操作系统的规范化和跨平台移植
• 2.4 几个相关概念的论述
• 2.5 本章小结
• 第三章 模块化硬件开发平台的设计与实现
• 3.1 模块化硬件开发平台的总体设计
• 3.1.1 总体设计概要
• 3.1.2 微控制器的选择及其时序分析
• 3.1.3 硬件平台的模块化及组成
• 3.1.4 硬件模块的可复用性分析
• 3.2 网络接口模块的设计与复用
• 3.2.1 网卡芯片简介
• 3.2.2 网卡芯片与微控制器的时序匹配性分析
• 3.2.3 网络接口模块的电路设计
• 3.2.4 网络接口模块的复用
• 3.3 USB模块的设计与复用
• 3.3.1 USB芯片简介
• 3.3.2 USB芯片与微控制器的时序匹配分析及模块电路设计
• 3.3.3 USB模块的复用
• 3.4 接口电路设计与改造的通用方法
• 3.5 模块化硬件平台的效能分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 可重构板级支持包（BSP）的设计与实现
• 4.1 BSP概述
• 4.1.1 BSP的定义与组成
• 4.1.2 Bootloader与BSP
• 4.1.3 硬件抽象层与BSP
• 4.2 传统BSP开发的弊端
• 4.3 BSP的模块化与层次化设计
• 4.3.1 硬件抽象模块层
• 4.3.2 操作系统接口层
• 4.3.3 BSP资源库
• 4.3.4 可重构BSP的优势与创新
• 4.4 可重构BSP的实现与应用
• 4.4.1 可重构BSP的实现
• 4.4.2 可重构BSP在系统中的应用
• 4.4.3 与传统BSP开发的对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 嵌入式操作系统的规范化与跨平台移植
• 5.1 嵌入式操作系统移植概述
• 5.1.1 操作系统的选择与介绍
• 5.1.2 操作系统内核启动方式分析
• 5.1.3 Mini-Bootloader的设计与实现
• 5.2 μC/OS-II的规范化与跨平台移植
• 5.2.1 μC/OS-II的规范化分析与跨平台移植
• 5.2.2 μC/OS-II的测试与改进
• 5.3 μCLinux的规范化和跨平台移植
• 5.3.1 μCLinux移植概述
• 5.3.2 交叉编译环境的建立
• 5.3.3 μCLinux内核的裁剪
• 5.3.4 μCLinux内核的移植与调试
• 5.4 与传统移植方式的对比
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢