嵌入式操作系統(tǒng)μC-OS-Ⅱ的分析、移植與應用研究.pdf

1、嵌入式Internet是近幾年迅速發(fā)展起來的一項新興技術,而新的信息技術的產生、發(fā)展必將對教育技術產生深遠的影響.隨著Web技術的發(fā)展和應用,越來越多的網(wǎng)絡通信設備甚至測試儀器都已經實現(xiàn)內置的嵌入式Web服務器.用戶可以直接使用Web瀏覽器通過設備的以太網(wǎng)口來遠程訪問內置Web服務器的專用網(wǎng)頁,從而實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的觀測和運行參數(shù)的配置等功能.因此,嵌入式系統(tǒng)在遠程教育、高校實驗室設備管理、各高校資源共享、實驗數(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)中的關鍵技術,對于實現(xiàn)嵌入式Intefrnet應用至關重要. 本文正是在這樣的背景下提出的.文章從嵌入式系統(tǒng)體系結構的角度出發(fā),以通用操作系統(tǒng)理論為基礎,對嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進行了深入研究、剖析,并結合Web應用編寫系統(tǒng)內核程序,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).通過遠程訪問該節(jié)點,可以顯示一個含各種圖片和

3、超鏈接的HTML網(wǎng)頁.本文實現(xiàn)的嵌入式Webserver采用的是任務的方式,即將移植后的LwIp協(xié)議棧設為μC/OS-Ⅱ的主任務,由主任務通過μC/OS-Ⅱ提供的信號量等通信機制獲取驅動程序提交的數(shù)據(jù),經處理后分發(fā)給各協(xié)議模塊(即相關處理函數(shù))處理.由于系統(tǒng)建立在內核高效的μC/OS-Ⅱ之上,因此具有良好的實時性能. 論文共分四部分:第一部分闡述了μC/OS-Ⅱ應用設計總體方案與開發(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、切關系,同時介紹了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程和調試方法,采用宿主機/目標機交叉編譯方法并成功建立了開發(fā)的基本軟件環(huán)境;第二部分詳細論述了以ARM7TDMI處理器S3C4480為基礎的系統(tǒng)硬件平臺.ARM7TDMI是一種高效、低功耗的RISC處理器,以該內核為核心的S3C4480提供了豐富的內置部件,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品開發(fā).這里圍繞S3C4480對其主要功能模塊進行了電路設計,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的體系結構與內核結構及內核運行方式進行了深入分析.同時著重分析了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的特點及其任務管理、任務通信、任務調度、中斷和時鐘等機制,并對相關移植工作的關鍵移植環(huán)節(jié)做了詳細論述.這里的移植工作包括嵌入式實時操作系統(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下的實現(xiàn)方

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

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