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基于嵌入式平台的异构通信网关的设计

作　者: 张德敬
导　师: 邢建平
学　校: 山东大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 异构通信网关 S3C44B0X 启动代码 μCLinux 多接口
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 1次
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内容摘要


随着技术的进步与人们需求的不断增加,嵌入式系统的应用范围不断扩大,尤其在电子、通信等领域。在这种背景下,本文从嵌入式系统应用与实践的角度出发,设计开发了一款基于32位ARM微处理器S3C44B0X和μCLinux嵌入式操作系统的异构通信网关,除具有数据处理与控制功能外,还提供一定的硬件通信接口,从而实现了串口终端设备之间以及串口终端设备与新兴通信网络(如CAN总线网络)之间的互联,并使现有设备可联网使用,解决了各种不同终端在传输距离和可靠性方面的局限性。本文研究了异构通信网关设计、开发和应用过程中所涉及的关键技术并提出了合理的解决方案。论文主要从五个方面展开:首先,介绍了嵌入式系统及嵌入式系统开发的一般方法,给出了相关流程图,并提出了系统的总体设计方案;在分析ARM内核特点的基础上选定S3C44B0X为核心,给出了硬件平台的设计方案,在满足系统参数需求的条件下选用器件,并对各主要模块的功能、结构和工作原理进行了分析,给出了电路设计;随后介绍了PCB制版与硬件调试的过程,并分析了调试过程中的关键问题;接着实现了软件平台的设计,阐述了启动代码程序的设计、嵌入式操作系统μCLinux的移植、设备驱动程序的设计以及操作系统下多任务应用程序的开发过程;在完成异构通信网关的软硬件协同开发之后,结合具体项目——人工影响天气通信作业指挥系统,介绍了系统的组成、通信协议以及系统的具体实施过程,给出了系统软硬件的具体实现方法。最后总结了课题设计,提出了下一步工作的方向。

全文目录


目录  4-7
TABLE OF CONTENTS  7-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
符号说明  11-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 课题来源与背景  12-13
  1.2 嵌入式系统概述  13-14
  1.3 论文的工作及组织结构  14-16
    1.3.1 主要的研究工作  14-15
    1.3.2 论文组织结构  15-16
第二章 异构通信网关系统的总体设计  16-24
  2.1 嵌入式系统的设计流程  16-18
    2.1.1 设计方法概述  16-17
    2.1.2 嵌入式系统开发流程  17-18
  2.2 系统的硬件平台选择  18
  2.3 系统的软件平台的选择  18-21
    2.3.1 操作系统的选型原则  19-20
    2.3.2 主流嵌入式操作系统的比较  20-21
  2.4 系统的总体设计  21-23
    2.4.1 系统硬件设计  21-22
    2.4.2 系统软件设计  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 系统硬件选型与电路设计  24-39
  3.1 ARM微处理器S3C44B0X  24-26
    3.1.1 ARM微处理器简介  24
    3.1.2 S3C44B0X简介  24-26
  3.2 硬件选型与单元电路设计  26-38
    3.2.1 S3C44B0X最小系统的设计  26-30
    3.2.2 八串口扩展/双路485总线电路部分的电路设计  30-32
    3.2.3 CAN总线接口模块电路设计  32-34
    3.2.4 以太网模块设计  34-37
    3.2.5 板载GPS电路设计  37-38
    3.2.6 电源  38
  3.3 本章小结  38-39
第四章 PCB板的设计与系统硬件调试  39-50
  4.1 高速电路设计技术  39-42
    4.1.1 阻抗匹配和端接技术  39-40
    4.1.2 PCB布局设计  40-41
    4.1.3 PCB抗干扰及噪声抑制措施  41-42
  4.2 系统硬件调试  42-48
    4.2.1 电源电路的调试  43
    4.2.2 硬件调试准备  43-44
    4.2.3 晶振的调试  44-45
    4.2.4 S3C44B0X最小系统的调试  45-48
    4.2.5 多串口扩展电路的调试  48
    4.2.6 其他模块电路的调试  48
  4.3 设计调试经验  48-49
  4.4 本章小节  49-50
第五章 μCLinux操作系统的移植  50-59
  5.1 启动代码程序设计  50-53
    5.1.1 启动程序分析  50-51
    5.1.2 启动程序设计  51-53
  5.2 μCLinux内核分析  53-55
    5.2.1 μCLinux的任务管理  53-54
    5.2.2 任务间的通信  54-55
    5.2.3 内存管理  55
  5.3 μCLinux的移植  55-57
    5.3.1 μCLinux内核源代码和交叉编译环境的建立  55-56
    5.3.2 μCLinux内核配置和编译  56-57
  5.4 本章小结  57-59
第六章 嵌入式软件的开发  59-65
  6.1 系统软件设计概述  59
  6.2 驱动程序的开发  59-63
    6.2.1 双TL16C554驱动程序设计  60-62
    6.2.3 其它接口模块驱动程序  62-63
  6.3 μCLinux下应用程序的开发与调试  63-64
  6.4 本章小结  64-65
第七章 应用实例——人工影响天气通信作业指挥系统  65-71
  7.1 引言  65
  7.2 系统构成  65-66
  7.3 系统协议设计  66-68
  7.4 系统设计与实现  68-70
    7.4.1 系统硬件设计  68-69
    7.4.2 系统软件设计  69-70
  7.5 本章小结  70-71
总结与展望  71-73
参考文献  73-77
附录 相关PCB及实物图  77-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表论文、申请专利及参与项目情况  80-82
学位论文评阅及答辩情况表  82

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