【正文】 .......................................................................................................................... 20 附 錄 .......................................................................................................................... 21 文件函數(shù)： ................................................................................... 21 文件函數(shù) .............................................................................. 21 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ) 嵌入式系統(tǒng)概述 與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)的功能性、可靠性和安全性以及成本、體積、功耗都有嚴(yán)格的要求，并且在以應(yīng)用為中心的前提下，能夠進(jìn)行軟硬件的裁剪。一般嵌入式系統(tǒng)的組成包括以下部分： 1. 嵌入式的微處理器 2. 硬件設(shè)備（外圍） 3. 嵌入式的操作系統(tǒng) 4. 特定應(yīng)用程序 嵌入式 的系統(tǒng) 特點(diǎn)如下 ： 1. 特定且廣泛的應(yīng)用 2. 密集的技術(shù)、知識、資金 3. 高效性 4. 較長生命周期 5. 高可靠性 6. 軟硬件集于一體，以軟件為主 嵌入式系統(tǒng)的 應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要包括交通管理、機(jī)器人、軍事電子、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)測、汽車電子、工控設(shè)備等。 嵌入式系統(tǒng)從上世紀(jì) 60 年代中期開始，從無操作系統(tǒng)、簡單操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)直至今日面向 Inte 的階段，歷經(jīng) 50 多年。嵌入式因?yàn)閺V泛應(yīng)用性，巨大的創(chuàng)業(yè)型和廣闊市場性，走進(jìn)了千家萬戶。 嵌入式體系硬件基礎(chǔ) 存儲(chǔ)器、總線和輸入輸出設(shè)備以及作為硬件核心的微處理器共同組成了嵌入式系統(tǒng)的硬件體系。 1. 微處理器：至少包含一個(gè)微處理器，采用的體系結(jié)構(gòu)是馮諾依曼或哈佛結(jié)構(gòu)。 2. 存儲(chǔ)器： 由內(nèi)存 和外存 構(gòu)成 。 內(nèi)存（即主存）存放一些 數(shù)據(jù)和 具體的 代碼 ；外存 中 存放各種信息 ，包括配置信息，調(diào)試信息等 。 3. 總線：種類隨處理器的不同而不同，有些處理器總線 32 位，有些則是 26 位的。 4. 輸入 /輸出接口和設(shè)備：包含了串并口、中斷處理器和 DMA 等設(shè)備。 大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 嵌入式體系軟件基礎(chǔ) 同 WINDOWS 類似，嵌入式軟件系統(tǒng)一般由操作系統(tǒng)（ RTOS）、圖形界面（ GUI）、網(wǎng)絡(luò)以及一些通用的模塊組成。 隨著科技和技術(shù)的發(fā)展， 嵌入式產(chǎn)品的功能由單一化轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化，成功應(yīng)用在了各行各業(yè) 。在除了任務(wù)調(diào)度，同步機(jī)制的一些基本功能外，嵌入式系統(tǒng)還具備 有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 可裝載卸載性。開放性、可伸縮性體系結(jié)構(gòu)。 2. 極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。 EOS 實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，可用于各種設(shè)備的控制當(dāng)中。 3. 統(tǒng)一的接口。提供了各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。 4. 方便操作、簡單、提供圖形 GUI，圖形的界面，追求的是易學(xué)易用性。 5. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的多元化 ，提供各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的接口。 6. 強(qiáng)穩(wěn)定性和弱交互性。 7. 固化的代碼，系統(tǒng)和應(yīng)用軟件固化在 ROM 中。 8. 更好的適應(yīng)硬件，具有良好的移植性。大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 第二章 μC/OSII 介紹 嵌入式操作系統(tǒng)（ RTOS）是一個(gè) 實(shí) 時(shí) 操作系統(tǒng) ， 所說的實(shí)時(shí)， 就是 指 在外界中斷或事件 產(chǎn)生 的時(shí)候，能夠快速 進(jìn)行該中斷的接受 和處理操作 ，同時(shí)在 規(guī)定的 時(shí)間內(nèi) 使之 控制相應(yīng)的過程 并 作出 正確 響應(yīng) 的性能 。 20 世紀(jì) 90 年代初期，美國人 Jean 在 《嵌入式系統(tǒng)編程》 雜志上發(fā)表了 一個(gè) 關(guān)于 名為 μC/OS 的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 的文章 ，從而為 μC/OS系統(tǒng)掀開了嶄新的篇章。微型內(nèi)核的 μC/OS源碼開 放 ，穩(wěn)定性強(qiáng)，作為 μC/OS升級版本的 μC/OSII，主要有 ANSI C，以及少量的匯編代碼構(gòu)成，全部代碼不超過 5000 行，正因?yàn)檎加每臻g的小巧，結(jié)構(gòu)的簡潔，基于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)， μC/OSII 能在多重不同位數(shù)的處理器上運(yùn)行。大到航空航天 ，小至手持設(shè)備， μC/OSII 已經(jīng)成功應(yīng)用諸多領(lǐng)域，為人們的生活帶來了極大的便利。 μC/OSII 體系結(jié)構(gòu)如圖 所示 圖 μC/OSII 體系結(jié)構(gòu)大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 第三章 ARM9 介紹 ARM9 的低功耗和高 性價(jià)比， 使之在 工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中 得到 廣泛應(yīng)用 。ARM9 基于 RISC（精簡指令）的結(jié)構(gòu)， 使它較用微程序控制的復(fù)雜指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)具有更高的中斷響應(yīng)和指令處理的能力。 ARM9 的指令集共包含了 11 種基本類型： 1. 桶式的移位器及 乘法器和偏上算術(shù)的邏輯單元（兩種）； 2. 指令控制數(shù)據(jù)傳送：用在彈性地址，高速內(nèi)容切換，和交換數(shù)據(jù)（三種）； 3. 控制流程和特權(quán)級執(zhí)行的指令（三種）； 4. 專門用在能夠擴(kuò)展到片外的協(xié)處理器中（三種）。 ARM9 的指令集比較適用不同的高級語言編譯器，但需要臨界代碼段，匯編語言編程也比較簡單，不像其它的需要復(fù)雜的編譯器來管理指令。 ARM9 的 流水線 技術(shù) 使它可以在譯碼的同時(shí)進(jìn)行下一條指令的取指操作，具有更高的速率和效率。 ARM9 有 32 位地址總線，也可以配制成 26 位的地址線，使早期版本的處理器能夠被它兼容。 全靜態(tài) CMOS 的 ARM9，允許時(shí)鐘停止循環(huán)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。 基于上述的優(yōu)勢， ARM9 適用于一些需要緊湊且功能強(qiáng)大的 RISC 處理器系統(tǒng)，包括電子通訊、數(shù)據(jù)通信、信息存儲(chǔ)、圖像處理、 JOEG 控制器等，為人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利。大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 第四章 μC/OSⅡ 在 S3C2440 上的移植 移植環(huán)境簡介 保證一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)核保證能夠在多個(gè)微處理器或微控制器上，同時(shí)保持了它的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性操作過程，就是移植。本文硬件平臺(tái)選擇的是 S3C2440 芯片，軟件開發(fā)環(huán)境應(yīng)用 ，再通過 JLinkH 進(jìn)行調(diào)試，基本滿 足了移植的需求。 ARM9 的 S3C2440，能夠在 ARM920T 核心的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)內(nèi)存進(jìn)行高效的管理；哈佛 體系結(jié)構(gòu)使其執(zhí)行效率和速度得到了加強(qiáng) 。 移植條件 由于 CPU版本的不同， μC/OSII 可能會(huì)出現(xiàn)不兼容的問題，這時(shí)需要對操作系統(tǒng)進(jìn)行移植，使它能夠在使用的 CPU 上運(yùn)行。 μC/OSII 的 移植必須滿足 下列 要求： 1. 處理器的 C 編譯器可產(chǎn)生可重入代碼； 2. 進(jìn)入和退出臨界區(qū)代碼用 C 進(jìn)行調(diào)用； 3. 處理器必須支持具有定時(shí)中斷源的硬件中斷處理器必須能夠容納一定的數(shù)據(jù)硬件堆棧； 4. 處理器需要有交換數(shù)據(jù)的 指令，使其能夠在 CPU 的寄存器和內(nèi)核及堆棧間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。 移植內(nèi)容 針對 μC/OSⅡ 的移植操作看似復(fù)雜，其實(shí)過程并不困難，在理解處理器位數(shù)和操作系統(tǒng)位數(shù)的前提下，只需要改寫幾個(gè)與處理器硬件相關(guān)的函數(shù)就能夠保證移植操作的成功。一般而言， 在 μC/OSⅡ 的移植 過程中 做到以下幾點(diǎn) 就基本可以使移植成功 ： 1. 用 define 設(shè)置一些常量的值 () 2. 聲明 10 個(gè)指定的數(shù)據(jù)類型 () 3. 用 define 聲明 2 個(gè)宏 () 4. 用 C 語言編寫 6 個(gè)簡單函數(shù) () 5. 根據(jù)硬件編寫了 4 個(gè)函數(shù) (OS_CPU_ ) 在移植初期，需要寫入一個(gè)被包含在所有 .C 文件中的頭文件，其中包含了可能用到的頭文件和一些可能與實(shí)際應(yīng)用不相關(guān)的頭文件。由于頭文件的增加，導(dǎo)致了大慶師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 編譯時(shí)間變長，但是避免了在編譯過程中頭文件丟失的風(fēng)險(xiǎn)，大大增強(qiáng)了移植性。當(dāng)加入新的程序或代碼的時(shí)，只