赵飞[1]2009年在《基于嵌入式操作系统的无线传感器网络研究》文中提出传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术的进步孕育了无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)。它能够实时监测、采集和处理待监测区域的特定环境信息,是当前国际上备受关注的研究热点之一。无线传感器网络的设计趋势是针对特定的应用而并不是普遍的应用。随着无线传感器网络的广泛应用,硬件平台结构差异很明显。因此需要节点上的无线传感器网络软件系统必须具备很好的移植性,引入嵌入式操作系统可以很好地解决这一问题,所以无线传感器网络操作系统的研究是很有必要的。目前,嵌入式实时操作系统种类繁多,本课题选用的是源代码公开的实时操作系统μC/OS-Ⅱ。它是一个完整的、可移植的、可固化的和可裁剪的多任务操作系统。本文以基于32位ARM微处理器LPC2138和μC/OS-Ⅱ操作系统的无线传感器网络系统设计为主要内容,阐述了其具体技术和相关实现方法。首先研究了μC/OS-Ⅱ源代码,详细论述了μC/OS-Ⅱ操作系统移植到LPC2138的方法和过程。同时针对操作系统的优先级反转问题提出了解决方案,构建出基于ARM处理器和μC/OS-Ⅱ操作系统的传感器节点平台。在此平台基础上,结合无线传感器网络体系结构以及操作系统任务划分思想,提出一种系统软件设计方案,主要包括协议栈任务划分和应用任务的设计。实现了任务间的通信机制。同时,分析了数据链路层的不足并作出相应的改进,最后对系统进行了整体优化,使系统资源得到更合理的应用,运行更加稳定可靠。论文最后对基于μC/OS-Ⅱ的无线传感器网络系统进行了测试,实验结果显示无线传感器网络运行稳定可靠。可以看出操作系统移植正确、任务划分合理。对协议栈不足的改善和系统整体的优化都得到了很好的验证。
邓鹏鹏[2]2006年在《基于Linux嵌入式操作系统的设备驱动程序的研究》文中进行了进一步梳理嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件均可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统在嵌入式系统需求不断增长的今天,Linux也凭借其内核微小、可裁减,资源丰富和硬件支持广泛的优越特性加入到嵌入式系统开发的阵营,并逐步得到业内人士的认可。采用Linux进行嵌入式开发要面对的问题主要有两个:一个是操作系统的改造,裁减内核或是直接改写Linux的内存管理、进程调度机制还有一个就是设备驱动程序的设计开发。论文将研究的重点在Linux设备驱动程序的设计。文章首先介绍了嵌入式Linux系统及其优点,分析比较了几种嵌入式系统,详细介绍了Linux设备驱动程序的设计原理以及设计方法。最后以实例详细介绍Linux设备驱动程序的设计与具体实现。设备驱动运行在核心态,是Linux内核重要组成部分。本文在分析Linux内核的同时,讨论了嵌入式操作系统的定义、分类和现状、嵌入式实时系统的特点作为嵌入式的Linux操作系统的内核裁剪、相关的数据结构及内核接口。介绍了实时嵌入式系统的各种调度策略(RM和EDF策略)。然后结合课题实践,详细描述了基于Linux的嵌入式操作系统设备驱动程序的分析过程,给出在开发环境中PCI总线设备驱动程序的实现过程。
杜传业[3]2007年在《嵌入式Linux内核解析》文中认为嵌入式系统的应用与开发是当今计算机行业的一个热点。作为最主要的开放源码软件之一,Linux因具有内核源码公开、性能稳定、兼容UNIX、支持多种处理器、网络功能强、安全性高、内核可以剪裁等一系列优点,在嵌入式领域得到广泛的应用。本文以Linux内核源代码为基础,分析了进程调度策略、中断处理机制、系统调用、文件系统等Linux的内核机制。详细分析Linux在嵌入式应用中实时性不强的原因以及基于Linux2.6内核进行实时开发的优点。本文对内核的进程调度和中断系统进行了实时性优化,在分析常见的实时调度算法的基础上提出了改进的最小空闲时间优先算法,减轻了原有算法所产生的颠簸现象。并且分析了标准Linux的中断机制及其在满足实时性方面的不足之处,针对其不足提出了中断线程化的改进方法。在内核实时性改造的基础上,本文还优化了Linux的内核裁剪机制,对Linux内核进行细粒度的可定制裁剪。并且对Linux内核原有剪裁机制的进行了分析,总结了基于源代码的Linux内核裁剪技术,引入基于应用程序的嵌入式Linux内核自动裁剪方法,根据应用程序调用的函数集合,自动选择需要的功能内核模块,提供给内核编译使用,实现可视化的Linux内核自动裁剪,使之能够更好的适应嵌入式设备。
洪炎[4]2007年在《基于ARM的嵌入式网络控制系统在馈电开关中的应用与研究》文中研究指明矿用隔爆馈电开关是煤矿井下配电系统的关键设备,作为配电开关,用于含有瓦斯或煤尘等爆炸危险环境的矿井中,控制和保护低压供电网络。其性能好坏直接影响着煤矿井下的生产安全和生产效率,而目前国内馈电开关普遍存在集成度低、可靠性差、智能监控水平低等缺点。本课题将嵌入式网络控制系统应用到馈电开关中,通过对矿山供电系统工作原理、真空馈电开关工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210为处理器、ARM7为内核)嵌入式网络控制系统的研究,实现了总体网络拓扑结构的设计和智能馈电开关控制系统硬件电路的设计;通过对嵌入式实时操作系统的移植、嵌入式TCP/IP协议栈的实现和移植以及基于C/S模式下的套接字编程等的研究和分析,完成了监控主机与嵌入式系统的通信软件和保护控制算法的应用程序的编写,从而实现了矿井地面监控主机与井下嵌入式系统馈电开关的快速通信,解决了地面监控主机对井下馈电回路及电气开关的远程智能监控的难题,最终设计出一套集实时保护控制和远程监控功能于一身的智能型馈电开关网络控制系统。实验结果表明:在嵌入式系统端的通信软件和监控主机端的通信软件的驱动下,实现了嵌入式系统与监控主机的快速远程通信,通信速度快、可靠性高、可视化效果好,完全满足了监控系统的快速通信要求。本课题的研究成果为工业控制领域提供了一个开放式、全分布、可互操作性的通信控制平台,为提高煤矿井下设备的远程智能监控水平和安全操控系数提供了新的解决方法,为地面监控系统实现更大规模、更深层次地对井下电气设备的集中控制、分散管理奠定了理论和实践基础。
宋江贵[5]2008年在《基于ARM9的嵌入式Web Server研究应用与通信实现》文中研究指明由于工业控制领域和信息家电领域信息监控有很强的需求,嵌入式远程监控技术就有了更加广阔的应用前景。嵌入式Internet的发展,则可以方便、低廉地将嵌入式终端的信息传送到几乎世界上的任何一个地方。因此随着微处理器技术、计算机网络技术的进步,基于嵌入式WEB的网络监控系统得到了人们的广泛关注。嵌入式WebServer是指在网络中使用,通过web来访问,提供给客户端共享资源的硬件及软件的结合体。网络的基本功能是使用户通过编程和浏览取得网页在浏览器内显示出来。文件中的超级链接可以把用户导向其他的文件,对一个嵌入式设备来说,更重要的是一个超级链接可以连接一个CGI脚本,它可以动态地产生HTML网页,因此可以实时地从传感器上得到数据并发回到客户端的浏览器上,通过该机制可以用来监控。本系统基于ARM－LINUX体系进行系统开发,嵌入式web服务器采用嵌入式操作系统,内置boa web服务器,把信号采集端采集的监控信息通过内部总线传送到内置的WEB服务器。采用C/S和B/S混合模式网络结构,用户在监控端可以直接通过浏览器/监控端软件观看WEB服务器上的监控信息,授权用户还可以发送命令控制信号采集终端。
寸天睿[6]2012年在《以太网列车的网络实时性改性方法研究》文中提出在列车中引入时分复用通信方式的工业以太网可以避免网络中多节点数据发送冲突,克服传统现场总线式列车通信网传输速度低、组网拓扑结构单一和设计使用成本较高等问题。论文在分析影响工业以太网实时性因素的基础上,从网络时钟同步补偿和网关队列调度这两个方面对网络实时性能进行改进,对采用工业以太网作为下一代列车通信网的应用展开研究。在时分复用的网络中,需要进行全网时钟同步。针对IEEE1588时钟同步协议从时钟直接补偿造成时间突变的问题,提出一种卡尔曼滤波频率间接补偿的方法。对同步协议获取的时间偏差采用卡尔曼滤波提高偏差精度然后对计时时钟管理单元计时频率进行调整,达到间接补偿时间偏差的目的,提高时钟同步的精度和系统的稳定性。针对列车车辆网关数据量大的特点,为了降低网关数据包排队延时,提出一种自适应权值学习轮询队列调度算法。根据检测到的不同优先级队列的队列长度信息和队列长度的预定值,设计增强学习的的状态集；依据每次调度对队列长度的改变设计回报函数。根据网络数据流的变化,学习和改变队列的调度权重,对队列进行动态调度,保证各种类型数据包的传输时延,同时提高网络带宽的利用率。最后,本文使用ARM系列微处理器和嵌入式操作系统设计了两类列车以太网通信节点：一类是具有时钟同步及协议转换功能的总线-以太网网卡,另一类是具有路由和队列调度功能的车辆网关。利用以上节点对列车以太网时钟同步性能和组网实时性进行测试分析,验证本文所提出方案的合理性。
杨斌[7]2007年在《基于嵌入式实时系统的喷浆机器人远程控制》文中研究表明嵌入式技术是当今最热门的技术之一，由于其简洁、高效等优点，使得其广泛应用在各个领域。所谓嵌入式系统就是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。基于嵌入式技术的机器人远程控制系统是嵌入式技术、机器人技术、网络技术、控制技术以及流媒体技术相互融合的产物。本论文以山东科技大学机器人中心研制的小型喷浆机器人为控制对象，详细研究了如何构建基于嵌入式实时系统的机器人远程控制系统及监控平台，包括硬件平台以及控制软件的实现。硬件平台详细介绍了系统的各个功能模块的设计，工作原理，并从器件选择、布局到功能模块的实现等方面进行了介绍。软件平台主要介绍了包括编译环境的构建、启动代码的编写、嵌入式Linux操作系统的移植、文件系统的移植、Linux系统实时性的实现等。本文还对实现喷浆机器人远程控制的控制系统进行了详细介绍，包括视频信息的采集，控制及视频信息的网络传输，网络数据传输机制原理，人机界面的设计，网络传输时延计算模型。
陈志东[8]2007年在《GPRS数据终端及在基站动力环境系统中的应用》文中指出无线实时数据采集在军事，工业，科研等各个领域都有着非常广泛的需求和应用，其主要功能是通过无线的方式将不同地理位置的数据，实时地传送到控制中心，同时，也能够反过来控制和操作远程的设备或仪器。传统的远距离数据传输方式中，有线方式虽然速度快、稳定可靠，但是在不同的地形架设和布线的成本相当昂贵，不适合在复杂多变的环境下进行数据采集；无线方式中，卫星通信虽然具有覆盖范围广，不受绝大多数环境影响，不过通信费用非常高，不适合大面积使用和推广；而传统的GSM(Global System For Mobile Communication，全球移动通信系统)数据传输方式，属于第二代移动通信技术，虽然基本能够实现数据传输，但是传输速率不高(300bps到9.6kbps)、网络延迟大，而且信道的利用率也比较低，要实现实时数据采集所花费代价较大。针对传统方式的不足，中国移动推出了基于第2.5代移动通信技术GPRS(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)的数据业务，它采用基于分组的方式，让数据包尽可能地到达目的地。通过应用高速分组数据技术，大大提高了传输信道的利用率。GPRS将无线数据传输速度从目前的9600bps提高到112000bps。GPRS作为一种新的无线通信技术，当前大多数的应用都是在无线上网等商业用途上。本文阐述了GPRS无线数据终端的功能及应用，然后对DSP微处理器及嵌入式操作系统μC／OS-Ⅱ进行了详尽的描述和研究，接着是GPRS终端的软硬件设计和实现，最后对系统的整体功能进行了测试。该终端的硬件设计，主要包括微处理器芯片的选型、M23通讯模块的接口设计、存储器单元及串口电路设计等。软件上主要包括：μC／OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植、系统任务的划分及各个功能模块的具体实现。软件采用的方案可以描述为：嵌入式操作系统+应用程序，应用程序在μC／OS-Ⅱ的基础上开发。将应用程序分解成多任务，简化了应用系统软件设计，提高了系统的可靠性。本课题实现的GPRS无线数据终端，内嵌TCP／IP协议，可以通过GPRS网络连接到互联网，数据传输实时性强，为用户提供透明的数据传输通道。在电力自动化、环保、交通监控等领域获得了广泛的应用，特别适用于移动环境、难于布线的场所和边远地区。
罗可[9]2007年在《基于VxWorks的数据采集系统的开发研究》文中认为随着计算机技术、半导体技术以及软件技术的飞速发展，嵌入式微处理器的性能也得到不断提高，嵌入式操作系统的种类更是层出不穷，从而使得嵌入式系统在越来越多的领域得到更加广泛的应用。本设计就是嵌入式系统在数据采集与控制系统中的具体应用。本课题以我校某雷达信号传输系统的开发为背景，采用了目前国内嵌入式领域中主流的软硬件技术，设计开发了基于ARM和VxWorks的嵌入式软件控制程序，体现了嵌入式控制系统的一般开发流程。系统采用基于ARM920T核心的CS-2215嵌入式计算机为硬件控制平台，结合以PC／104总线为标准的数据采集系统，利用高效稳定的嵌入式操作系统VxWorks为软件平台，合理编写软件流程，为数据采集板提供了优越的软件支持。系统软件开发过程都是在Tronado开发编译环境下完成的，本设计的主要工作：针对数据采集系统提供的部分I／O地址空间，在VxWorks嵌入式平台下编写了面向上层应用程序的标准I／ON动程序，以实现数据采集系统和嵌入式计算机之间的数据I／O操作，供上层软件调用；针对数据采集板的硬件结构编写I／O输入输出流程，调用编写的标准I／O驱动程序实现A／D采集，并将数据传送到嵌入式计算机中；VxWorks嵌入式实时操作系统向用户提供了完善的网络解决方案，利用网络模块编写socket客户机端通信程序，将采集的数据通过网络发送到PC机端的服务器程序，以便数据的后续处理；利用操作系统提供的任务间通信机制，实现数据采集程序和socket客户端程序的同步，达到先采集数据再传输的目的；建立文件系统实现数据的保存，基本实现了系统要求的功能。文章最后介绍了Tronado主机工具的使用方法、操作系统的编译方法、调试环境的设置以及板级支持包(BSP)的构成，文章结束综合评价了实现后的整个系统，对文章做出了小结，提出发展方向。
吴红莲[10]2006年在《基于嵌入式系统的智能家庭网关研究》文中进行了进一步梳理智能家居的目标是利用现代的通讯、网络、微电子、嵌入式等技术来提高人们的生活质量,使家庭变得更舒适、安全和有效。而作为智能家庭网络结构中的门户和管理者,智能家庭网关的地位至关重要。它直接决定了家庭网络的设计所能达到的高度和服务水平。考虑到稳定性和可扩展性,本设计中采用uC/OS-Ⅱ操作系统和32位ARM微处理器LPC2210为基础进行智能家庭网关的研究。设计了面向智能小区智能家庭网络整体结构,重点研究了家庭网关的实现方案。在系统实现上研究了操作系统uC/OS-Ⅱ在ARM上的移植,以及在这基础上的驱动的实现。并重点研究了在uC/OS-Ⅱ操作系统下的嵌入式TCP/IP协议栈的开发,以及该协议栈在家庭网关尤其是监控服务机制上的应用。论文共分七章,具体为:第一章论述了课题的背景、课题内容、论文工作及安排;第二章对主流的一些家庭网络及互联技术进行了分析和比较,给出了家庭组网的参考;第叁章描述了基于家庭网关的智能家居的系统构建,详细阐述了智能家庭网关的系统体系方案;第四章论述了嵌入式的硬件背景;第五章重点描述uC/OS-Ⅱ操作系统在ARM上的移植以及驱动的实现。并简单论述了基于操作系统的多任务应用程序的设计。第六章给出了基于嵌入式的智能家庭网关监控服务的构建,这是本文的重点,重点论述了嵌入式TCP/IP的协议栈的各个协议层的开发以及流程,并在此协议栈的基础上给出了家庭网关监控服务的方案及应用。最后对本文进行了简单的总结以及后续工作,并给出了心得体会。
参考文献：
[1]. 基于嵌入式操作系统的无线传感器网络研究[D]. 赵飞. 大连理工大学. 2009
[2]. 基于Linux嵌入式操作系统的设备驱动程序的研究[D]. 邓鹏鹏. 华中科技大学. 2006
[3]. 嵌入式Linux内核解析[D]. 杜传业. 河北工业大学. 2007
[4]. 基于ARM的嵌入式网络控制系统在馈电开关中的应用与研究[D]. 洪炎. 安徽理工大学. 2007
[5]. 基于ARM9的嵌入式Web Server研究应用与通信实现[D]. 宋江贵. 北京邮电大学. 2008
[6]. 以太网列车的网络实时性改性方法研究[D]. 寸天睿. 中南大学. 2012
[7]. 基于嵌入式实时系统的喷浆机器人远程控制[D]. 杨斌. 山东科技大学. 2007
[8]. GPRS数据终端及在基站动力环境系统中的应用[D]. 陈志东. 东北农业大学. 2007
[9]. 基于VxWorks的数据采集系统的开发研究[D]. 罗可. 南京理工大学. 2007
[10]. 基于嵌入式系统的智能家庭网关研究[D]. 吴红莲. 浙江大学. 2006
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