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39560字硕士毕业论文基于MPC8548E概念的通用嵌入式计算机平台系统的软件分析与实现

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39560字
论点:嵌入式,开发,平台
论文概述:

本论文的目的是通过对嵌入式系统开发中平台系统软件和应用软件开发过程的现状分析研究,提出对嵌入式软件开发中平台系统软件核心技术的创新和改进。

论文正文:

第一章引言

1.1课题的背景和来源
本文的课题是Xi某研究所的科研课题。本科研课题的总体目标是为机载通信链路设备开发智能便携式地面支持设备,以提高机载通信链路设备的可用性和可维护性。在本项目中,智能便携式地面保障设备的逻辑处理中心(LPC)需要使用通用的高性能嵌入式计算处理模块,该模块分为平台部分和应用部分。本文主要研究模块工程研发中平台系统软件的开发。LPC模块上配置的应用层逻辑处理软件需要完成设备智能控制、大量语音数据处理、通信数据链路管理、通信数据存储等功能。因此,在LPC开发的总体需求中,通用高性能嵌入式计算处理模块的平台部分不仅需要高速数据处理能力、大容量吞吐能力、高精度浮点协同处理能力、大容量存储能力和丰富的接口控制能力;还必须为应用软件开发提供出色的维护和支持能力。这是论文最直接的需求来源。平台开发项目的项目目标是开发支持通用嵌入式计算和处理模块的平台系统软件,为LPC应用层逻辑软件开发提供完整高效的开发环境和板级维护测试工具。

1.2国内外研究现状
在传统设计中,嵌入式计算机通常被用作专用计算机。它与外部世界接口的设备是为特定的应用而设计的,并且通常是定制的和行业特定的。有些设备型号甚至是独一无二的,不同的嵌入式系统彼此之间差异很大。这样,需要为不同的应用系统开发不同的嵌入式计算机系统,从而不能更有效地利用现有资源,延长开发周期,增加开发成本。鉴于这些局限性,需要改变传统的设计,使嵌入式计算机满足某些一般要求。在现代军事装备的开发中,通常是系统集成开发单元指定具有行业资质的设备/组件开发单元,根据其自身的功能需求开发和生产具有一般特征的嵌入式计算机产品。然而,随着嵌入式应用市场需求的不断扩大和产业分工的细化,通用嵌入式计算机因其优越的性能和较低的人工和时间成本而得到广泛应用。即使在许多工业应用中,它也已经完全取代了特殊的嵌入式计算系统
通过对通用嵌入式计算机平台软件的规划、调研、设计、实施、生产和维护,完成了一个系统的团队项目。
1。根据市场需求研究,分析、整理并构建嵌入式平台的软件开发框架,使系统软件开发、产品生产和维护建立在统一的框架之上,降低项目风险,提高项目的可预测性和可重复性。
2。分析通用嵌入式计算机的常见需求,特别是硬件和应用程序开发方面的需求。这是通用嵌入式计算机在产品中普遍性的体现,也是项目产品存在的基础。
3。描述了软件平台的设计过程和实现原理,并介绍了在平台开发的BSP建设阶段需要实现的引导模式、地址空布局、看门狗等关键技术的实现。
4。描述了板级维护工具的构建过程,并给出了通用嵌入式计算机的典型维护场景。这部分也是通用嵌入式计算机平台开发的核心部分。
5。根据嵌入式系统的测试性要求,对嵌入式计算机产品的测试性设计进行了初步探索。。通用嵌入式计算机的普遍性与特定领域有关。通过研究,得出嵌入式系统在该领域面临的常见问题(典型问题有:通信领域数据交换需求大,军事领域低功耗高可靠性需求,应用开发的基本服务需求)。为满足这些要求,通用嵌入式计算机硬件平台应采用开放式架构设计,采用标准总线,并制定平台与软硬件的接口标准。通用嵌入式计算机软件平台采用稳定高效的操作系统和强大的开发工具链。目标是最大限度地利用现有资源,满足发展的不同要求,满足普遍性的要求。构建具有均衡性价比的嵌入式平台产品。嵌入式计算机硬件架构最重要的选择是嵌入式处理器。处理器选择的基本原则是满足特定功能和非功能指标的要求,具有良好的市场响应和最小的硬件配置。PowerPC处理器具有出色的计算能力、低能耗和低散热。它们广泛用于中高端,主要是航空航天、航空空和军事领域。同时,PowerPC处理器市场生命周期长,产品可以获得稳定的技术支持,稳定的供应渠道,生产和市场风险低。嵌入式计算机软件体系结构选择中最重要的嵌入式操作系统是操作系统的选择,这也决定了开发环境的选择。VxWorks以其良好的可靠性和优异的实时性,广泛应用于通信、军事、航空空航空航天等精度高、实时性要求高的领域,如卫星通信、军事演习、弹道制导、飞机导航等。当不需要嵌入式操作系统本地化时,VxWorks是一个理想的选择。

1.3本文的主要内容、目标和方法
当前嵌入式开发已经逐步规范化。在遵循一般软件工程开发过程的同时,嵌入式开发也有其自身的特点。嵌入式系统开发的过程主要包括系统需求分析(要求严格规范的技术指标要求)、架构设计、软硬件和机械系统设计、系统实现、系统集成、系统测试,最终得到最终产品。同时,嵌入式系统的发展必须是软硬件的综合开发和验证。本文旨在通过分析和研究嵌入式系统开发中平台系统软件和应用软件开发过程的现状,提出嵌入式软件开发中平台系统软件核心技术的创新和改进。通过调研、技术研究和工程实践相结合,项目以产品开发为导向,以创造经济效益和提高技术水平为目标。因此,论文的技术路线必须是通用的,即方法和步骤可以复制,并且所获得的结果必须易于理解和使用。首先,硬件平台采用开放式架构,采用标准总线。同时,在模块化设计中,平台的接口标准、软硬件接口标准、嵌入式计算机模块之间的接口标准等都是开放的。以满足普遍性的要求。这也保证了研究对象的可行性。其次,平台系统软件开发的开发环境采用了基于VxWorks的工具链。这确保了本文中实现的工具链是完整且容易获得的。

第二章平台系统软件关键需求研究

平台系统软件的共同需求主要来自两个方面:平台硬件需求和应用开发需求。当通用嵌入式计算机硬件架构设计完成后,将对平台系统软件产生工程设计约束。

2.1[平台的通用要求/br/]在大多数情况下,通用嵌入式计算机需要满足应用领域对计算能力、吞吐量和存储容量的要求。计算能力由中央处理器、数据处理模块和图形处理器的计算能力组成。吞吐量的提高需要高速总线的外部接口。设计良好的高速数据总线可以将中央处理器从消耗计算资源的数据吞吐量负担中解放出来。嵌入式系统中的持久存储容量主要由闪存组成。或非门闪存(NOR flash)通常被用作程序存储器,因为它具有静态随机存取存储器接口、快速读取和慢速写入,并且具有片内程序执行能力。Nandfast是一种实用的大容量、快速擦除的串行输入输出,因此通常用作数据存储器。平台系统软件必须设计优秀的资源调度管理算法,才能充分发挥硬件的性能。

第三章平台系统软件架构设计.......16
3.1发展框架.......16
3.1.1开发工具链(DEVT)...16
3.1.2板级支持包(BSP)...17
3.1.3维护套件(MSU)...17 [/ Br/] 3.1.4测试套件(tsu).....18
3.2 bsp设计.......18
3.2.1 bsp结构.......18
3.2.2 bsp开发流程.......20
3.3维护工具设计.......21
第四章平衡计分卡建设中几项关键技术的设计.......27
4.1启动实施流程.......27
4.2引导模式设计实施.......29
4.3地址空之间的布局.......30
4.4看门狗设计实现.......31
第5章电路板级维护工具的设计和实施.......33
5.1参数配置功能........38
5.3现场可编程门阵列和数字信号处理器代码的加载.......42
5.4用户代码的动态加载.......44

结论

[10]

参考
[1]曹桂平。VxWorks设备驱动程序开发的详细信息。电子工业出版社。2011年:3
[2]张新国刘英杰马一德。嵌入式系统的现状及发展前景。信息技术。2001(12):57-59
[3]熊光泽,雷洛。嵌入式软件技术的现状和发展趋势。计算机应用。2000,20 (07): 1?3
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[5]杨伟,雷洛。嵌入式系统中模块的动态加载技术。单片机与嵌入式系统应用。2007(11):8
[6]王琦。Linux PowerPC解决方案-核心?机械工业出版社。2008:12
[7]田忠,石俊友。系统测试性设计分析和验证。北京航空公司空航空大学出版社。2003年:8
[8]阿布希克·罗伊丘杜里。嵌入式系统设计的验证与调试技术。田遵化。清华大学出版社。2010年:1-77
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[10]秦娟。基于PoWerPC7410的通用嵌入式计算机的设计与实现。上海交通大学硕士学位论文。2008年:1~7