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嵌入式实时操作系统

  • 简介:(论文 页数:50 字数:20237 带程序)摘 要:在后PC时代,嵌入式的发展逐渐取代PC成为时代主流,无论从生活领域、工业控制领域、军事领域、航空航天领域都有很好的发展前景。在硬件技术、软件技术以及网络信息技术日益成熟的今天,嵌入式突出了强大的优势。现...
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(论文 页数:50 字数:20237 带程序)摘 要:在后PC时代,嵌入式的发展逐渐取代PC成为时代主流,无论从生活领域、工业控制领域、军事领域、航空航天领域都有很好的发展前景。在硬件技术、软件技术以及网络信息技术日益成熟的今天,嵌入式突出了强大的优势。现在嵌入式实时系统已经在通信网络、自动控制、信息家电、国防等领域得到了越来越广泛的应用,其中嵌入式实时操作系统(RTOS)是整个嵌入式实时系统的核心。
本文在介绍嵌入式系统软、硬件基本知识的基础上,重点论述了一种源代码开放的嵌入式实时操作系统uC/OS-II基于ARM微处理器的移植问题。本人分析了uC/OS-II的源代码,对移植相关部分的核心代码作了深入的研究;熟悉了ARM体系架构,最后基于ARM微处理器作了uC/OS-II的具体移植工作。鉴于uC/OS-II是一个不断发展改进的嵌入式实时操作系统,随着版本的更新,其移植内容也有不少变化。本文在探讨uC/OS-II的移植过程中尽量涉及不同版本之间移植内容的差别,特别是移植方法的改进问题,以期对整个操作系统移植过程有更深刻的体会。
在嵌入式系统设计中选用嵌入式实时操作系统有很多好处,尤其对于源代码开放的嵌入式实时操作系统uC/OS-II而言,其拥有高度的可移植性、可裁剪性,出色的实时性、稳定性。同样,基于ARM体系结构的32位微处理器也在嵌入式领域获得了广泛的应用。嵌入式系统是在软件和硬件交替发展支撑下发展的,相信基于uC/OS-II+ARM的嵌入式应用前景将会变的更加美好。
关键词:ARM, uC/OS-II ,移植,嵌入式实时操作系统

 


目 录
1 前言 1
1.1 嵌入式系统简介 1
1.2 选择ARM和uC/OS-II的原因 2
2 核心技术介绍 3
2.1 嵌入式系统开发平台选型 3
2.1.1 嵌入式微处理器概述 3
2.1.2 ARM微处理器介绍 4
2.1.3 嵌入式操作系统概述 7
2.1.4 uC/OS-II介绍 9
2.2 嵌入式操作系统移植 10
2.2.1 移植的思想 10
2.2.2 uC/OS-II移植要点 10
3 基于ARM的uC/OS-II移植过程 11
3.1 开发工具 11
3.2 定义与处理器相关的常数、宏以及类型文件OS_CPU.H 11
3.2.1 与编译器相关的数据类型定义 11
3.2.2 OS_ENTER_CRITICAL()和 OS_EXIT_CRITICAL()的宏定义 12
3.2.3 堆栈方向宏定义OS_STK_GROWTH 13
3.2.4 任务级切换宏定义OS_TASK_SW() 13
3.3 与操作系统相关的C语言文件OS_CPU_C.C 13
3.3.1 OSTaskStkInit() 14
3.3.1 其它Hook函数定义 15
3.4 与处理器相关的汇编语言文件OS_CPU_A.ASM 16
3.4.1 OSStartHighRdy( ) 16
3.4.2 OSCtxSw( ) 17
3.4.3 OSTickISR( ) 19
3.4.4 OSIntCtsSw( ) 19
4 移植结果测试 23
4.1 测试原理 23
4.1.1 确保C编译器、汇编编译器及链接器正常工作 23
4.1.2 验证OSTaskStkInit()和OSStartHighRdy()函数 24
4.1.3 验证OSCtxSw()函数 24
4.1.4 验证OSIntCtxSw()和OSTickISR()函数 25
4.2 SkyEye软件仿真 27
5 结束语 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
英 文 摘 要……………………………………………………………………………….32
附录A 基于ARM的uC/OS-II移植参考代码 32
附录B 移植测试用例Test.c参考代码 43
毕业论文(设计)成绩评定表


1 前言
1.1 嵌入式系统简介
随着计算机技术的发展,嵌入式系统(Embedded Systems)已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年来新兴的研究热点。虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的,但是这个概念并非新近才出现。从20世纪70年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器(MPU)、微控制器(MCU)的大规模应用,嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。作为一个系统,往往是在硬件和软件双螺旋式交替发展的支撑下逐渐趋于稳定和成熟,嵌入式系统的发展也不例外。嵌入式系统最初的应用是基于单片机的,虽然初步具备了嵌入式的应用特点,但是那时的应用只是使用8位的芯片执行一些单线程的程序,还谈不上“系统”的概念。从20世纪80年代早期开始,才慢慢有了利用商业级的“操作系统”编写嵌入式应用软件,使得开发人员可以进一步缩短开发周期,降低开发成本并提高开发效率。时至今天,谈到“嵌入式系统”的概念,更多的是侧重于在高性能的芯片(如32位微处理器)上运行嵌入式操作系统的应用设计。
根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义,嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”(原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。不过,上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓。目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。不难看出,嵌入式系统具有以下几个重要特点:系统内核小,资源相对有限;专用性强;系统精简,以利于控制成本和实现系统安全;高实时性和高可靠性。

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