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基于嵌入式Linux的喷码机底层软件的研究与开发

作　者: 高维国
导　师: 王宏文
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 喷码机嵌入式Linux移植时钟中断实时性设备驱动
分类号: TP316.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

作为产品质量监管的重要手段，喷印标识技术逐渐受到社会的关注。然而作为标识环节的执行主体，国内喷码机设备的性能指标却一直低于国际水平，导致市场占有率偏低。嵌入式技术的发展为喷码机产业带来了新的发展机遇，在嵌入式系统中，底层软件系统的配置是否合理既关系到硬件电路的设计又影响应用程序的稳定性和执行效率，因此在整个系统设计中有着重要的地位。本文以高解析喷码机设备为研究背景，研发基于ARM平台和嵌入式Linux系统的底层软件系统，涉及Bootloader的移植、Linux内核实时性改进及移植、设备驱动程序开发、根文件系统的构建等内容。首先，本文从系统整体的角度介绍高解析喷码机的软硬件配置，对喷头设备的工作原理和嵌入式Linux系统的优缺点进行了详细的分析，接着从代码的角度完整叙述引导加载程序U-Boot的移植过程，并提供了运行信息。第二，以Linux-2.6.30.4内核作为底层软件系统的核心，从时钟中断机制的角度对嵌入式Linux系统的实时性进行了分析，在对典型实时性改进方法进行分析的基础上，结合高解析喷码机的设备特点，借鉴KURT-Linux的实时性改进思想，在保留Linux系统周期性时钟中断的同时增加了one-shot时钟中断模式，即将原来只能在时钟中断点进行进程执行和调度的方式之外增加了可随时中断的时钟中断模式，使得系统对实时进程的响应精度提高到了微秒级别。第三，完成了内核的移植，以字符型设备USB摄像头为例介绍了Linux设备驱动程序开发的过程，最后基于yaffs2文件系统制作了根文件系统。实验表明底层软件系统运行稳定，实时性有了显著提高。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  §1-1 课题背景及目的  8
  §1-2 国内外研究水平概况  8-12
    1-2-1 国内外喷印标识技术发展水平概况  8-10
    1-2-2 国内外工业领域嵌入式技术研究水平概况  10-12
  §1-3 国内外喷码机设备发展趋势  12-13
  §1-4 本文结构及内容安排  13-15
第二章高解析喷码机总体设计  15-23
  §2-1 高解析喷码机硬件系统  15-19
    2-1-1 XJ128 喷头的功能分析  16-18
    2-1-2 光电编码器原理分析  18-19
  §2-2 高解析喷码机软件系统  19-22
    2-2-1 嵌入式 Linux 系统的优缺点  20-21
    2-2-2 交叉编译模式  21-22
  §2-3 本章小结  22-23
第三章引导加载程序U-Boot的移植  23-35
  §3-1 U-Boot 的分析  23-26
    3-1-1 引导加载程序 U-Boot 的特点  23
    3-1-2 U-Boot 代码及启动分析  23-26
  §3-2 U-Boot 的移植  26-33
    3-2-1 建立硬件平台类型  26-27
    3-2-2 增加对 S3C2440A 芯片的支持  27-29
    3-2-3 配置 U-Boot 支持 Nor Flash  29-30
    3-2-4 配置 U-Boot 支持 Nand Flash  30-32
    3-2-5 配置 U-Boot 支持 DM9000 网卡  32
    3-2-6 U-Boot 主要命令  32-33
  §3-3 本章小结  33-35
第四章 Linux内核分析及实时性改进  35-47
  §4-1 基于 Linux 源码的时钟机制分析  35-39
    4-1-1 Linux 内核的源码结构分析  35-37
    4-1-2 系统时钟源  37
    4-1-3 Linux 内核的时钟中断机制  37-39
  §4-2 Linux 内核实时性局限及典型改进方法  39-41
    4-2-1 Linux 内核实时性局限  39
    4-2-2 Linux 内核实时性典型改进方法  39-41
  §4-3 Linux 内核实时性改进实现  41-44
    4-3-1 S3C2440A 芯片 PWM 定时器分析  41-42
    4-3-2 one-shot 模式的实现  42-44
  §4-4 改进后的 Linux 系统实时性测试  44-46
  §4-5 本章小结  46-47
第五章嵌入式Linux内核移植及根文件系统构建  47-65
  §5-1 嵌入式 Linux 内核的配置  47-51
    5-1-1 内核配置相关文件分析  47-50
    5-1-2 Linux 内核的配置选项  50-51
  §5-2 嵌入式 Linux 内核移植过程  51-61
    5-2-1 增加对硬件平台的支持  51-52
    5-2-2 Linux 内核基本驱动程序移植  52-56
    5-2-3 USB 摄像头驱动程序开发  56-61
  §5-3 嵌入式 Linux 系统根文件系统构建  61-64
    5-3-1 Linux 根文件系统概述  61-62
    5-3-2 基于 Busybox 的根文件系统构建  62-64
  §5-4 本章小结  64-65
第六章总结与展望  65-67
  §6-1 总结  65-66
  §6-2 展望  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读学位期间所取得的相关科研成果  70

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