嵌入式平台设计及其在智能公交系统中的应用.doc

1、西北T业大宁硕士学位论文Abstract摘要随着计算机技术的快速发展，基于高速CPU的嵌入式系统的软、硬件开发 也得到了充分发展。嵌入式系统已广泛应用于工业、国防、医疗和通信等领域。 开放式嵌入式系统平台的设计，能进一步推动嵌入式系统的应用。本文完成了一 个典型的嵌入式系统平台的总体设计，从硬件和软件两方面对该平台进行了分析 及论述，最后给出了应用实例。论文的硬件设计包括平台的方案设计、PCB图的设计和元器件的焊接和调 试等全过程。结合平台的制作和调试过程，作者给出了设计调试中的经验和注意 事项。硬件设计采用模块化的布局方法，可方便实现功能的扩展。论文还对系统 中用到的各种器件的使用方法及原理

2、进行了详细的分析及阐述。论文的软件设计主要研究了基于嵌入式操作系统Linux的移植及底层驱动 的开发。详细论述了 Linux向ARM9S3C2410X平台上移植的过程：弓丨导程序的 移植、内核映像的制作和文件系统的移植。通过对体系结构相关的汇编代码的修 改使系统成功地在目标平合上工作。针对Linux对丰富的外围接口的支持，本论 文以特殊的字符设备NRF905为例，研究了 Linux设备驱动的实现方法。此外， 针对嵌入式系统的发展趋势，讨论了嵌入式系统的软硬件协同设计和软硬件的分 离问题。最后，本文给出了该嵌入式平台的一个应用实例：智能公交调度系统的设计 通过该系统设计，一方面明确了嵌入式系统设

3、计开发的一般过程；另一方面也探 讨了基于Linux的多线程编程技术和系统功能实现的注意事项。以实例的方式说 明该平台应用的简易性和功能的多样性，突出该平台的实用价值和科研价值-关键词：嵌入式系统，ARMS3C2410X,操作系统移植，Linux驱动，智能公交 调度系统AbstractWith the rapid development of Computer technology, the software and hardware design of embedded system based on High-speed CPU has also made a great progress.

4、 Currently, the application of embedded system has been widely used in industry, ministry, and communications etc. The design of open embedded system platform can push the application of embedded system- This paper describes a typical embedded system platform design and realization in detail. The em

5、bedded system platform consists of hardware and software* At last, the application of the platform is offered. The hardware development contains project plan, schematics circuit consideration, PCB layout, device soldering and whole system debugging. Meanwhile, this paper also demonstrates the hardwa

6、re debug experiences and notices by authors practice. The hardware development introduces building block layout method, which can achieve function expansion easily and conveniently. In addition, the theory and usage guide of devices which the system covers are analyzed in detail.The software design

7、has been researched in the transplantation and hardware layer driver development based on embedded OS Linux. And the whole process of Linux porting to ARM9 S3C2410X is presented detailed, such as porting BootLoader, making kernel map and porting file system. After adjusting Livm. assembly code relat

8、ed to specific hardware, the designed embedded system platform can work successfully. With consideration of Linux device driver development, the paper takes the NRF905, a character device, as example, gives an introduction how to realize Linux device driver. Moreover, the cooperated and separated de

9、velopment of hardware and software in embedded system is discussed.Finally, this paper introduces an application instance for the embedded system platform, which is the design of intelligent bus dispatch system. On the one hand, this instance shows the general development process of embedded system;

10、 and on the other hand5 this instance has discussed the multi-thread technique and function realization attention. It is proved that platform application is simpler and more diversified, which indicates the practical and researchful value.Key Words; Embedded System, ARM S3C2410X, OS Porting, Linux D

11、river, Intelligent Bus Dispatch System西北工业大学业学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检尜，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业 大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名： 1-M,西北工业大学学位论文原创性声明

12、秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的学位论文.是本 人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表或撰写过的研究成 果，不包含本人或其他己申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重耍贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名：土見 年S月&曰西北工业大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1课题背景近10年来随着电子技术、计算机技术的迅速发展，嵌入式系统逐步广泛的 应用于国防、工业控制、仪器仪表、汽车

13、电子、通信和家用消费类电子等领域。 嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机，从国防武器系统、工业生 产线的自动化、各种医疗仪器，到信息家电，如可视电话、游戏机、PDA、WAP 手机以及多媒体产品，如STB (电视机顶盒)、DVD播放机和电子阅读机等。 嵌入式系统可谓无所不在、无所不能，越来越与人们的生产生活紧密相连。然而，嵌入式系统的开发是一项非常复杂的工作，涉及到包括计算机技术、 操作系统、电子线路、软件技术、硬件技术，以及专业领域知识。一般的嵌入式 产品的软硬件开发都是从零开始，设计人员从嵌入式芯片的结构原理起步，从指 令系统、操作协议到产品系统都必须亲自逐一掌握和开发，使产品的开

14、发周期过 长，难度过大。由此妨碍了嵌入式系统的应用。尤其是对于像鱼雷这类武器系统 的控制器设计，不但要求工程师熟知自己的专业鱼雷控制知识，还得熟悉嵌入式 系统的开发。这不但影响工程师开发嵌入式控制器的积极性，也加大了产品的开 发费用和加长了产品的开发周期。为解决这一问题I本论文以模块化的形式开发出一款可方便裁剪的嵌入式平 台，并在该平台移植嵌入式操作系统。模块化的概念可以使各种产品根据功能的 需要，裁剪得到最佳的硬件平台，避免不必要的浪费。移植具有丰富接口驱动的 操作系统，可以使开发人员不必关心硬件的组成，直接调用封装好的API函数， 写出系统的应用程序。这样可以使该平台的应用简单而广泛，大大

15、缩短用户产品 的开发周期。嵌入式Linux系统源代码是开放的，可以使开发成本降低；嵌入式 VxWorks系统的实时性很强，常用于工业和国防等控制可靠性有很高要求的领域。随着国民经济的飞速发展，城市人口日益膨胀，机动车辆急剧增加，交通越 来越拥挤，致使公交车辆的运营速度逐渐下降。对于我国这样一个人口众多的大 国来说t人们的日常出行是一个大问题。然而，由于传统的公交调度系统都是凭 调度人员的经验，调配车辆的运营，致使公交运营很不科学，经常出现等车时间 长，或同一时间来几辆车的现象，给大家的出行造成严重的不便。公共交通事业 已越来越受到党和国家的关注，改善人们出行的效率是迫切的。因此，智能公交调度系

16、统的研制己经成为一项刻不容缓的任务。虽然现在已经有大量的智能车载系统问世，但是有的性能太低，有的价格昂 贵，均不适用于特殊的公交调度的需要。在信产部邮电十所的要求下，我们以本 论文研制开放式多功能平台为基础，采用Linux操作系统，设计集智能报站、无 线数据采集等功能于一身的价格低廉的智能公交调度系统。本设计的另一目的是，在该平台上移植VxWorks操作系统，改善鱼雷控制系 统目前还在使用X86系列的CHJ和DOS系统的现状。水下航行器控制系统的层次 化、系统化、高效化开发，是一个复杂的过程，需要投入大量的时间、精力和人 力。目前大部分鱼雷的控制和自导主机仍然采用基于X86和DSP架构的硬件控 制方案，由于这种架构采用DOS操作系统或无操作系统，它的实时性及可靠性 低，难以达到现代鱼雷制导系统的高实时性和高可靠性的目标。因此，寻找新的 鱼雷制导系统结构是鱼雷界工程师研究的热点，并要求新系统结构的硬件应具备 充分的可扩充性、低功耗、髙