以armlinux為基礎(chǔ)的嵌入式資訊網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)之設(shè)計(jì)與實(shí)作(編輯修改稿)
2025-07-22 01:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 eb為基礎(chǔ)的嵌入式系統(tǒng)之實(shí)作以美國(guó)UCSC Montague等人[5][6]所研發(fā)的Javacam最具代表性，其平臺(tái)選擇一個(gè)客製的OS－Java Nanokernel(JN)，結(jié)合TCP/IP程式等，總共需要45KB的記憶體，而加上Java Virtual Machine (JVM) 共需2MB以上的龐大記憶體。再者，Java的執(zhí)行速度慢，進(jìn)行較為複雜的應(yīng)用，性能將大為降低，同時(shí)Java執(zhí)行所需的時(shí)間較長(zhǎng)，功率消耗跟著大為增加。與一般多用途的行動(dòng)式嵌入式系統(tǒng)不同，對(duì)固定式的嵌入式系統(tǒng)，為達(dá)到成本及效益的最佳化，系統(tǒng)的軟硬體平臺(tái)在研發(fā)初期就已確定。因此，JVM的跨平臺(tái)特性將不具任何意義。二、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)(一) 作業(yè)系統(tǒng)的選擇我們選用Linux作業(yè)系統(tǒng)，主要是因?yàn)長(zhǎng)inux能符合我們下列的需求:(1) Linux可以免費(fèi)或以低廉的價(jià)格取得；(2) Linux是以開(kāi)放原始碼的形式釋出，我們可以調(diào)整Linux以完全符合本應(yīng)用特殊的記憶體及通訊介面需求；(3) Linux支援的硬體元件相當(dāng)多；(4)強(qiáng)健且完善的網(wǎng)路協(xié)定；(5)完整且價(jià)廉的發(fā)展工具[7]。4 臺(tái)北科技大學(xué)學(xué)報(bào)第三十七之二期Linux是一個(gè)符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的核心，應(yīng)用程式都具備平行的移植性。在硬體系統(tǒng)還未建置完成前，先透過(guò)符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的桌上型(desktop) Linux進(jìn)行應(yīng)用程式的開(kāi)發(fā)，之後再進(jìn)行核心移植的工作。在此同時(shí)，可以尋找符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的程式來(lái)加速軟體的開(kāi)發(fā)，以達(dá)到軟體／硬體同時(shí)開(kāi)發(fā)的目的。雖然使用Linux需要付出root filesystem約500KB的代價(jià)[11]，但檔案系統(tǒng)有助於組態(tài)資料的儲(chǔ)存，提高系統(tǒng)存取資料的效率，以方便系統(tǒng)組態(tài)及設(shè)定的實(shí)現(xiàn)[7]。因此，Linux必須使用檔案系統(tǒng)才能運(yùn)作的特性，反而使得上述的優(yōu)點(diǎn)無(wú)需額外的軟體就得以實(shí)現(xiàn)，這是其他的嵌入式作業(yè)系統(tǒng)所缺少。減少系統(tǒng)軟體對(duì)記憶體的需求，將有效的降低硬體建置的複雜度與成本，有助於SoC的發(fā)展。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們選定了uCLinux作為作業(yè)系統(tǒng)核心，uCLinux對(duì)記憶體的需求，僅需500KB[11]，並且可以保有所有Linux的通訊能力。(二)處理器的選擇雖然家庭監(jiān)控事務(wù)所需的計(jì)算量不高，但所監(jiān)控的項(xiàng)目卻頗為繁雜。因此，一般8位元單晶片微控制器是無(wú)法勝任的，加上系統(tǒng)有可能進(jìn)行一些智慧型的控制，需要一個(gè)32位元單晶片微控器才能達(dá)到較好的效果。此外，家庭監(jiān)控事務(wù)項(xiàng)目繁多，硬體的介面自然相對(duì)增多，過(guò)多的額外電路，將在成本優(yōu)勢(shì)上大打折扣，所以高度整合週邊電路的32位元SoC是本系統(tǒng)最佳的選擇，硬體平臺(tái)的比較如表(一)。表(一) 本系統(tǒng)與其他硬體平臺(tái)的比較平臺(tái)PCbased單晶片微控器本系統(tǒng) (SoC)成本US$30US$1US$4體積較大較小較小耗電2A/5V35mA/5V500mA/5V整合性難以整合難以整合整合度較高 穩(wěn)定性較低較高較高網(wǎng)際網(wǎng)路具備無(wú)具備32bit RISC架構(gòu)的CPU是最能符合體積小、高效能，與低耗電需求的最佳選擇。本系統(tǒng)選擇以ARM作為嵌入式處理器，ARM的核心是以矽智產(chǎn) (Silicon Intellectual Property, SIP) 方式授權(quán)給多家半導(dǎo)體廠商，我們可挑選以ARM為核心且符合系統(tǒng)需求的高度整合系統(tǒng)晶片。此外，ARM的SIP品質(zhì)管控相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，所以在進(jìn)行核心移植時(shí)，遇到的問(wèn)題會(huì)比較少，使得軟體硬體的開(kāi)發(fā)工作可以同時(shí)進(jìn)行，不必?fù)?dān)心將來(lái)把軟體移植到硬體時(shí)，會(huì)有軟硬體不相容的情形發(fā)生[3]。在這些考量下，ARM是在使用Linux核心下的最好選擇。(三)網(wǎng)路軟體的考量Embedded Web server負(fù)責(zé)儲(chǔ)存網(wǎng)頁(yè)，並與client端的瀏覽器交談。選用現(xiàn)有的Web server可節(jié)省大量開(kāi)發(fā)時(shí)間，並可藉由使用者熟悉的GUI縮短學(xué)習(xí)曲線(xiàn)[10]。此外，選擇以標(biāo)準(zhǔn)化為存取方法 — HTTP和HTML之產(chǎn)品，可排除嵌入式系統(tǒng)裝置及網(wǎng)路的異質(zhì)性[2]。以ARMLinux為基礎(chǔ)的嵌入式資訊網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)之設(shè)計(jì)與實(shí)作—家庭保全系統(tǒng)應(yīng)用 5Java applet在網(wǎng)頁(yè)間具有優(yōu)良的互動(dòng)性，
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