Linux操作系统的实时性技术研究.docx
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1、徽 商 职 业 学 院 毕业设计(论文)题目 Linux操作系统的实时性技术研究 姓 名: 金耀 系 别: 电子信息系 学 号: 142054 专 业: 物联网应用技术 指导教师: 崔蓓蓓 徽商职业学院教务处Linux嵌入式系统毕业论文摘要:信息技术的发展和Internet广泛深入的应用使嵌入式系统成为电子计算机行业的热点。嵌入式系统技术上的成就为航空航天、工业控制等技术领域上的探索提供了更加科学和有效的手段,同时也为人们的日常生活带来了更多欣喜和便利。嵌入式技术是在计算机和通信技术的基础上发展起来的,以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为发展核心。诸多的嵌入式操作系统中,嵌入式凭借自身硬件支持上
2、的广泛性、开源性和可移植性等特点发展迅速。本文首先对嵌入式系统硬件平台的设计和配置做了详细介绍;接下来对符合本实验要求的Linux内核的定制和移植、根文件系统的构造、引导加载程序的写入做了详细描述。最后通过一个基于C/S网络架构的远程数据采集程序对嵌入式Linux的实时性能作了测试和论证。关键词:嵌入式系统、Linux、设备驱动、实时性目录目录3第一章 嵌入式实验系统硬件设计与配置41.1 实验系统总览41.2 下位机CPU模块SCM/LX3160介绍4第二章 嵌入式LINUX软件开发环境的构建52.1 Linux内核分析52.1.1 Linux内核概述52.1.2 Linux中断机制52.2
3、内核的定制52.2.1内核的选择52.2.2内核的定制和移植52.3基于Busybox工具的根文件系统的搭建52.4引导加载程序的选择与写入6第三章 数据采集驱动程序的设计与实现73.1 Linux设备驱动程序的功能73.2 DMM32驱动程序的设计与实现73.2.1 设备的初始化及释放73.2.2 设备的打开和关闭73.2.3 设备的读写73.2.4 设备的模式控制73.3设备驱动的编译7第四章 基于嵌入式LINUX的实时性测试94.1 远程数据采集程序的设计与实现94.2 远程数据采集程序的测试结果及分析9徽商职业学院毕业设计(论文)第一章 嵌入式实验系统硬件设计与配置1.1 实验系统总览
4、本实验系统分为上位机和下位机两部分,上位机是普通个人电脑(PC),下位机是PC/104规范的嵌入式平台。下位机由CPU模块和I/O模块两部分组成:CPU模块SCM/LX3160是盛博公司的一款高性能的“ALL IN ONE”PC/104模块;IO模块DIAMOND-MM-32-AT是美国DIAMOND公司出品的一款PC/104规范的多功能数据采集卡。Linux内核的裁剪移植、根文件系统的创建、引导加载程序的安装和配置工作以及设备驱动程序的编写和编译在上位机PC上进行,下位机在经过构建的嵌入式软件环境下通过网络文件系统 (Network File System,简称NFS)挂载已经编译好的设备驱
5、动程序并运行之。系统硬件框架如图1.1所示。图1.1系统硬件框架图1.2 下位机CPU模块SCM/LX3160介绍SCM/LX-3160与PC/AT标准完全兼容,并遵从PC/104标准。在IBM-PC上运行的众多软件全部能在以SCM/LX-3160为基础的系统中运行。模块集成了PS/2键盘、PS/2鼠标、CRT、IDE、 USB2.0、4串一并、2个10/100BaseT以太网等接口,在极小空间里实现PC机几乎所有的功能。平板显示接口、CF卡接口、串口多种形式选择、看门狗功能等接口让设计人员更方便的实现嵌入式系统应用。SCM/LX-3160专为嵌入式应用设计,具有低功耗、高可靠性、小体积、无风
6、扇、宽温工作的特点,使之广泛适用于国防电子、车载系统、医疗仪器、通信、电力控制、工业现场控制、安防系统等应用中。第二章 嵌入式Linux软件开发环境的构建2.1 Linux内核分析2.1.1 Linux内核概述一个完整可用的操作系统主要由4部分组成:硬件、操作系统内核、操作系统服务以及用户应用程序。Linux操作系统把这4部分细化为:硬件、Linux内核、系统调用库和用户应用程序。Linux内核主要包括5个模块;进程调度模块、内存管理模块、文件系统模块、进程间通信模块和网络接口模块等。2.1.2 Linux中断机制Linux内核将中断信号分为:硬件中断和软件中断(异常),中断号从0-255。对
7、于int0-int31(0x00-0x1f),每个中断的功能都有CPU保留,属于软中断,也被称为异常,此32个中断是在CPU执行指令时探测到异常情况而引起的;int32-int255(0x20-0xff)可以由用户自己设定。2.2内核的定制2.2.1内核的选择本论文的目的是研究嵌入式Linux的实时性问题,所以在选择内核时必须考虑稳定性强、可靠性高,同时尽可能新的内核版本。这样我们选择了截止到2009年9月24日的“the lastest stable version”Linux2.6.31.1。2.2.2内核的定制和移植掌握了硬件的配置之后,下面就开始进行内核的定制工作,这一工作在上位机Ub
8、untu9.10下进行,具体步骤如下所述。1、内核源代码的获得;2、辅助工具包的获得及安装;3、配置内核选项;4、编译内核和模块。至此,内核的定制工作完成。本实验系统需要的就是本步骤生成bzlmage内核映像文件,该文件将会在根文件系统构建好之后移植到CF上的/boot目录中。2.3基于Busybox工具的根文件系统的搭建选用2009年9月15日最新推出的稳定版本 BusyBox1.15.1,根文件系统详细搭建过程如下。1、生成临时文件系统2、完善临时文件系统3、必需的设备文件的创建4、启动文件的编写2.4引导加载程序的选择与写入CF卡上虽然有了根文件系统和内核映像文件,但是还不能启动,尚需引
9、导加载程序的安装。引导加载程序的主要作用就是指定并负责找到Linux系统内核的位置,然后指定根目录所在的分区。上位机的ubuntu9.10系统就打包有 Grub 0.97,首先将Grub启动的必备文件复制到CF卡,在上位机终端运行;安装完毕后还需要重写Grub的启动配置文件grub.conf(或menu.lst)。至此,下位机的软件环境构建过程完毕。将CF卡插入嵌入式主板SCM/LX-3160的CF卡座。开启下位机电源,下位机系统开始运行。第三章 数据采集驱动程序的设计与实现3.1 Linux设备驱动程序的功能Linux把所有的设备当作一种特殊的文件来处理,所以应用程序可以像操作普通文件一样操
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- Linux 操作系统 实时 技术研究
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