嵌入式操作系統(tǒng)μC-OS-Ⅱ的分析、移植與應(yīng)用研究.pdf

1、嵌入式Internet是近幾年迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù),而新的信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展必將對教育技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.隨著Web技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,越來越多的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備甚至測試儀器都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)置的嵌入式Web服務(wù)器.用戶可以直接使用Web瀏覽器通過設(shè)備的以太網(wǎng)口來遠(yuǎn)程訪問內(nèi)置Web服務(wù)器的專用網(wǎng)頁,從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的觀測和運(yùn)行參數(shù)的配置等功能.因此,嵌入式系統(tǒng)在遠(yuǎn)程教育、高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理、各高校資源共享、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回傳等方面有著廣闊的

2、前景.而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),對于實(shí)現(xiàn)嵌入式Intefrnet應(yīng)用至關(guān)重要. 本文正是在這樣的背景下提出的.文章從嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的角度出發(fā),以通用操作系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),對嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進(jìn)行了深入研究、剖析,并結(jié)合Web應(yīng)用編寫系統(tǒng)內(nèi)核程序,給出了μC/OS-Ⅱ+LwIP的嵌入式Internet解決方案,從而組建了一個簡單的嵌入式Webserver系統(tǒng).通過遠(yuǎn)程訪問該節(jié)點(diǎn),可以顯示一個含各種圖片和

3、超鏈接的HTML網(wǎng)頁.本文實(shí)現(xiàn)的嵌入式Webserver采用的是任務(wù)的方式,即將移植后的LwIp協(xié)議棧設(shè)為μC/OS-Ⅱ的主任務(wù),由主任務(wù)通過μC/OS-Ⅱ提供的信號量等通信機(jī)制獲取驅(qū)動程序提交的數(shù)據(jù),經(jīng)處理后分發(fā)給各協(xié)議模塊(即相關(guān)處理函數(shù))處理.由于系統(tǒng)建立在內(nèi)核高效的μC/OS-Ⅱ之上,因此具有良好的實(shí)時性能. 論文共分四部分:第一部分闡述了μC/OS-Ⅱ應(yīng)用設(shè)計(jì)總體方案與開發(fā)平臺的搭建,并闡述了嵌入式系統(tǒng)與教育信息化的密

4、切關(guān)系,同時介紹了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程和調(diào)試方法,采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)交叉編譯方法并成功建立了開發(fā)的基本軟件環(huán)境;第二部分詳細(xì)論述了以ARM7TDMI處理器S3C4480為基礎(chǔ)的系統(tǒng)硬件平臺.ARM7TDMI是一種高效、低功耗的RISC處理器,以該內(nèi)核為核心的S3C4480提供了豐富的內(nèi)置部件,是一款高性價比和高性能的微控制器,非常適合做嵌入式產(chǎn)品開發(fā).這里圍繞S3C4480對其主要功能模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì),并對S3C4480的啟動程序和地

5、址空間分配作了詳盡分析;第三部分對μC/OS-Ⅱ的體系結(jié)構(gòu)與內(nèi)核結(jié)構(gòu)及內(nèi)核運(yùn)行方式進(jìn)行了深入分析.同時著重分析了嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的特點(diǎn)及其任務(wù)管理、任務(wù)通信、任務(wù)調(diào)度、中斷和時鐘等機(jī)制,并對相關(guān)移植工作的關(guān)鍵移植環(huán)節(jié)做了詳細(xì)論述.這里的移植工作包括嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在S3C4480上的移植以及LwIP協(xié)議棧在μC/OS-Ⅱ上的移植兩大部分;第四部分則給出了嵌入式 Webserver在μC/OS-Ⅱ下的實(shí)現(xiàn)方

6、法,對本系統(tǒng)的硬件與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)置作了詳盡說明.這里對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)嶋H開發(fā)過程做了詳盡闡述,給出了編譯、連接、調(diào)試及下載燒錄的具體方案,并對嵌入式 Webserver 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行了測試. 文章是建立在充分實(shí)踐的基礎(chǔ)上的,所作的具體工作如下: (1)通過對嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的深入剖析,給出將其移植到S3C4480的一種實(shí)現(xiàn)方法. (2)從簡潔實(shí)用的角度出發(fā),通過對lwip協(xié)議棧進(jìn)行裁減,使之在μ

7、C/oas-Ⅱ操作系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行,同時結(jié)合具體應(yīng)用編寫了網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序. (3)由于μCOS-Ⅱ作為實(shí)時操作系統(tǒng)并沒有自己的文件系統(tǒng),因此,在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中給出了兩種對HTML文件進(jìn)行處理的方案. (4)在TCP/IP協(xié)議棧穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的HTTP協(xié)議,能夠在開發(fā)板上運(yùn)行一個簡單的Web Server,從而為下一步開發(fā)更復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)提供一個良好的運(yùn)行環(huán)境. 經(jīng)過對嵌入式Web Server系統(tǒng)的測試證明