一种嵌入式系统设计与应用概要(共12页).doc

《一种嵌入式系统设计与应用概要(共12页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种嵌入式系统设计与应用概要(共12页).doc（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上2009年3月第3期电子测试EL EC TRON IC TEST Mar.2009No.3一种嵌入式系统设计与应用耿兆国1,耿兆会2(1.重庆邮电大学中韩(重庆嵌入式软件和系统研发中心重庆;2.江南大学电信学院无锡 摘要:嵌入式操作系统具有面向特定应用的特点,各种应用千差万别,这决定了不太可能出现可普遍适用的嵌入式实时操作系统。因此,开发、升级具有自主知识产权的嵌入式实时操作系统是很有意义的。本文首先介绍了嵌入式系统的结构和发展趋势;接着针对C8051F120单片机进行了简单介绍,并在其上实现C/OS 操作系统的移植,最后对加载了EPA 协议栈的操作系统进行了测试,通

2、过测试成功地验证了该系统的稳定性和可靠性。关键词:嵌入式系统;C8051F120单片机;C/OS 操作系统中图分类号:TP316.2文献标识码:ADesign and implementation of embeddedGeng Zhaoguo 1,Geng Zhaohui 2(1.Chongqing University of Posts and Telecommunications ,CHINA 2KOREA (Chongqing Embedded Software &Systems Research Center ,Chongqing ,;2.Southern Yangtze Unive

3、rsity School of Telecom ,Wuxi Abstract :Embedded operating system wit h application 2specific feat ures ,a variety of different applications ,it appears unlikely t hat a decision can be widely applied to real 2time embedded op 2erating system ,develop ment ,up grading wit h independent intellect ual

4、 property right s embed 2ded real 2time operating system is Meaningf ul.This article first int roduced t he embedded system struct ure and trends ;t hen on t he C8051F120MCU for a brief introduction and on t he realiza 2tion of C/OS operating system t ransplant ,and t he final realization of t he EP

5、A p rotocol stack to load t he operating system on The test and to pass t his test to verify t he success of t he system stability and reliability.K eyw ords :embedded operating system ;C8051F120MCU ;C/OS 20引言随着电子技术的快速发展,特别是大规模集成电路的产生而出现的微型机,使现代科学研究得到了质的飞跃,而嵌入式微控制器技术的出现则是给现代工业控制领域带来了一次新的技术革命。由嵌入式微控制

6、器组成的系统,最明显的优势就是可以嵌入到任何微型或小型仪器、设备中。2009.3Embedded Technology1嵌入式系统的体系结构嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统,自底向上包含有3个部分,如图1所示。 图1嵌入式系统基本结构(1硬件环境:是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台,不同的应用通常有不同的硬件环境。硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。(2嵌入式操作系统:完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。(3嵌入式应用程序运行于操作系统之上,利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。

7、不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。2处理器的选型在本设计中采用了C8051F120芯片,其特点如下:C8051F120是完全集成的混合信号片上系统型MCU 芯片,具有64个数字I/O 引脚(100脚TQ FP 封装。C8051F120有标准的8051程序和数据地址配置。它包括256字节的数据RAM ,其中高128字节为双映射。C8051F120还有另外位于外部数据存储器地址空间的8K 字节RAM 块,它的程序存储器包含128K 的分块Flash 。该存储器以1024字节为一个扇区,可以在系统编程。MCU 系统的存储器结构如图2所示。 图2C8051F120的存储结构3嵌入式系统的选型在本

8、设计中,用的是C/OS 操作系统,C/OS 最主要的特点就是源码公开的自由软件。这一点对于用户来说可谓利弊各半;好处在于,一方面它是免费的;另一方面用户可以根据自己的需要对它进行修改。坏处在于,它缺乏必要的支持。它没有功能强大的软件包,用户通常得自己编写驱动程序,特别当用户使用的是不太常用的单片机,还必须自己编写移植程序,在本设计中,采用的是具有51内核的C8051F120芯片。操作系统是一种与硬件(处理器相关的软件,根据某一种处理器来设计的操作系统一般是不能嵌入式技术2009.3在其他种类的处理器上运行的。如果要在其他处理器上运行该操作系统,则必须对这个操作系统做相应的改造,即所谓操作系统的

9、移植。移植C/OS 所需要的准备工作有:深入了解所采用的系统核心;分析所采用的C 语言开发工具的特点;编写移植代码;测试移植程序;针对项目的开发平台,封装服务函数(类似于80X86的PC.C 以及PC.H 。移植的程序流程如图3所示。 图3嵌入式移植的程序流程 4开发平台的选取考虑到实验室的实际情况,决定采用某型单片机的控制电路板(板上含C8051F120芯片作为开发平台,并对其中4个发光二极管加以利用,最后把EPA 协议栈在C/OS 2上进行移植。关于任务堆栈以及寄存器的设计,参考了任哲编写的嵌入式实时操作系统C/OS 原理及应用一书,堆栈结构如图4所示。图4堆栈结构EPA 协议栈在C/OS

10、 2上的移植主要进行下面的工作:1.修改EPA 协议栈与CPU 和编译器相关in 2cludes.h 头文件,如数据长度,字的高低位数据等。2.与操作系统的接口部分,包括进程间同步,进程间通信所需要的信号量,消息队列等函数。3.跟时间相关的函数,使EPA 协议栈的时间队列能够和C/OS 2的系统时间系统一致。5分析与测试本文开发的系统加载了EPA 通信协议栈的一致性测试,主要是测试该系统对大量数据包的处理能力以及对任务切换的能力。该测试成功地验证了本系统的稳定性和可靠性。图5是一致性测试报告的一部分,T est Information 栏中T est schedule 表明进行第几个测试计划;

11、Execute Case 表明预测试几个用例;Passed Case 表明几个测试用例通过了测试;Failed Case :0表明没有用例测试失败。测试信息表明:十个测试用例都通过了测试。图5一致性测试报告6结束语在本设计中实现的是一个较简单的功能,大部分的工作量安排在理解C/OS 操作系统的原理及其移植上,在今后的学习中要引入更复杂的功能,C8051F120是一款功能十分强大的芯片,片上资源极为丰富,因此在今后的开发过程中,在C/OS 的管理下能实现的功能还很多,另外在用KEIL 进行编译时,总会出现若干警告,这一部分还2009.3Embedded Technology需要进一步理解C/OS

12、 操作系统,以免对今后的功能扩展产生影响。参考文献1The OSEK/VDX group.OSEK/VDX Operating Sys 2tem.Version 2.2.3.February 17th ,2005.2邵贝贝.嵌入式操作系统C/OS 2M .北京:北京航空航天大学出版社,2003.3罗克露.OSE K/VDX 汽车电子嵌入式软件编程技术M .北京:北京航空航天大学出版社,2004.4Q IN G L I.嵌入式系统的实时间概念M .北京:北京 航空航天大学出版社,2004.5章亮飞,李银国.嵌入式操作系统AutoOSEK 的设计J .计算机工程,2007,16.6L EHOCZK

13、Y J ,SHA L ,DIN G Y.The rate mono 2tonic scheduling algorithm :exact characterization and average case behaviorA .Pro ceedings IEEE RealTime Systems SymposiumC .Santa Monica Cali 2fornia :IEEE Computer Society Press ,1989:.7SHA L ,G OODENOU GH J B.Real 2time scheduling the 2ory and ADA CMU/SEI.88.TR

14、.33M .S oftware En 2ginering Institute ,Carnegie Mellon University ,1988.8Mohammed A L ,Scheduling Hard and Soft Real 2Time Cornmunication in a Controller Area Network J .Control Engineer Practice ,1999,7(6:.作者简介耿兆国,(19832,男,汉族,重庆邮电大学在读硕士研究生。研究方向:嵌入式系统软件。耿兆会,(19872,男,汉族,江南大学在读本科生。研究方向:嵌入式系统软件。E 2mai

15、l :leo_geng (上接第25页PA PR 超过7dB 的概率小于10-5。说明SL M 方法对PA PR 有很好的抑制效果。当然其代价也是明显的,首先,系统要额外计算M -1路信号,增加了开销;其次,随机相位信息要通过某种方式传到接收方,也会降低系统的有效性;再次,随机相位信息一旦出错将会对解调带来很大的影响,在一定程度上降低了系统的可靠性。总之,两种方法都能有效降低PA PR ,但其运算量及计算复杂度也是不容忽视的问题。因此,在实际系统选择降低PA PR 技术时,要平衡性能与计算复杂度,综合协调两者的关系选择恰当的技术。参考文献1Pisit Boonsrimuang ,Kazuo M

16、ori ,Tawil Paungma ,etal.PROPOSAL OF IMPROV ED P TS M ET HOD FOR OFDM SIGNAL J .Personal ,Indoor and Mo 2bile Radio Communications ,2007.IEEE 18th Interna 2tional Symposium ,2007,3(7:125.2Seung Hee Han ,Jae Hong Lee ,“An overview ofpeak 2to 2average power ratio reduction techniques for multicarrier

17、transmission ”,Wireless Communica 2tions ,IEEE ,2005,12(2:56265.3RAO R M ,L AN G S ,DAN ESHRAD B.Field Meas 2urements with a 5.25GHz broadband MIMO 2OFDM communication systemJ .IEEE Trans Wireless Co 2mun ,2007,6(8:.43GPP R.OFDMA UL PAPR Reduction.Motorolar ,London ,United K ingdom ,Aug 2005.5CH EN

18、H S ,L IAN G H Y.Combined selective map 2ping and binary cyclic codes for PA PR reduction in OFDM systems J .IEEE Trans Wireless Comun ,2007,6(10:.6汪裕民.OFDM 关键技术与运用M .北京:机械工业出版社,2007.7周恩等.下一代宽带无线通信OFDM 与MIMO 技术M .北京:人民邮电出版社,2008.8居敏,许宗泽.基于正交映射的OFDM 峰均比控制快速算法J .南京航空航天大学学报,2005,37(1:57260.作者简介刘建国,(19842,男,山西河曲人,硕士研究生,主要研究方向为移动通信。E 2mail :jianguoliu21专心-专注-专业