均已在论文中作了明确的
说明并表示谢意。
学位论文作者签名:!擎拦釜
弘弗年6其
西北大学硕士学位论文
第一章绪论
1.1研究背景
1.1.1嵌入式
系统 近年来,随着后PC时代轮廓的逐步显现,嵌入式系统正以惊人的速度进入到人类生产和生活的各个方面,不仅广泛地渗透到社会
经济、军事、
通信等相关行业,而且深入到信息家电、娱乐、社会文化等各个领域,掀起了一场数字化的技术革命。多媒体技术与Internet的应用迅速普及,消费电子(Consumptiveelectron)、
计算机(Computer)、通信(Communicatjon)等3C一体化趋势日趋明显,这极大地推进了嵌入式技术的发展,使嵌入式技术再度成为研究与应用的热
点。
嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应于特定应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统【1】。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用相结合的产物。嵌入式系统一般是由嵌入式处理器、相关外围支撑硬件和嵌入式
软件系统组成,是可独立
工作的“器件”。嵌入式处理器一般是由一个8位或16位的微控制器(MCU)组成,目前诸多的32位或64位高性能处理器也逐渐进入嵌入式应用的领域。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质(FLASH和SDRAM等)、通信设备、IC卡或信用卡的读取设备等。一般来讲,嵌入式系统在处理能力、存储能力等“系统资源”方面有别于一般的计算机处理系统,它不具备像工作站或个人电脑的CPU那样的处理能力,也不具备像硬盘那样大容量的存储介质,而大多使用闪存(FlashMemory)作为存储介质。另外根据应用的不同,外围电路也具有明显的“个性”,使得各个嵌入式系统的组成千差万别。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。在嵌入式系统发展的初期,其应用相对简单,嵌入式软件由专门配套的汇编
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甚至机器语言编写,功能主要体现在一些控制流程上。它们直接面向应用,直接基于系统硬件开发,转用性很强,使得在开发新的嵌入式系统时,已存在的嵌入式软、硬件资源很少能够被复用,造成巨大的资源浪费和重复劳动。随着微电子技术的发展,嵌入式系统的硬件功能越来越强大,嵌入式软件开始使用C、C++、
Java等高级语言编写。在软件的体系结构上,也由最初的单一控制流程,逐渐引入了嵌入式操作系统等技术。到目前为止,人们已经为嵌入式系统开发了为数众多的嵌入式操作系统
(EOS,EmbeddedOperating
System),包括VxWorks、pSOS、WindowsCE
等,这些操作系统一般都不需要大量的系统资源就可以很好地运行,而且还具有一定的实时性。近年来,嵌入式Linux操作系统崭露头角,受到了业界的极大关注,这些都归功于嵌入式Linux操作系统所特有的优点暖】:一Linux是自由软件,
源代码完全公开,此外Linux有着非常优秀的完整的GNU开发工具链(GNU
Tool
Chain),因而可以大大降低开发费用;
一Linux操作系统支持多种体系结构,包括X86、ARM、MIPS、PowerPC、ALPHA、SPARC等,具有良好的移植性。可以很方便地移植到目标体
系结构上:
一Linux支持大量的周边硬件设备,具有丰富的驱动
程序源代码,为新型硬件驱动移植和编写提供参考,极大地缩短嵌入式开发时间;一Linux的高度模块化,可以很方便地进行定制、裁剪以适合具体的应用环境,同时使系统更为小型化,从而降低对存储器等硬件资源的要求:一Linux内核高度稳定、功能强大,尤其是
网络功能非常适合开发基于网络的嵌入式系统:一Linux具有强大的技术支持,因为它的背后是分布在世界各地成千上万的软件高手,几乎任何一个
问题都能在互联网上得到及时有效地解答。目前,在专用的嵌入式板卡上运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行,本文所
设计的嵌入式系统也正是基于一个自己裁剪的Linux系统。总体看来,嵌入式系统具有专用性强、性能价格比高、嵌入性好等特点,可以嵌入到现有的任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看,嵌入式系统具有配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。