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1、 . . . 硕士学位论文基于ARM的嵌入式系统设计 / 第一章 摘要嵌入式系统以其小型、专用、易携带、可靠性高的特点，已经在各个领域得到了广泛的应用，如军事国防、消费电子、通信设备、工业控制等。嵌入式处理器嵌实时操作系统(RTOS)，具有实时性、低成本、小型化、专用化和高可靠性，克服了传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的系统非实时性的缺点。随着嵌入式系统软硬件技术的飞速发展，其应用领域必将更为广阔，嵌入式系统的研究将会有非常广泛的前景。 本课题的目的就是研究适用于学校教学的嵌入式系统平台，这对于提高对嵌入式系统的理解具有重要意义。本课题以嵌入式系统设计原理和实际应用为核心，从理论上和
2、技术方法上开展了一系列研究。主要工作有:1、全面系统地概述了嵌入式系统的发展过程和分类，与其在各个领域的应用，以与嵌入式系统的发展方向;2、基于嵌入式系统设计原理的嵌入式开发平台的设计的总体方案，从硬件和软件两个方面讲述了嵌入式系统的设计思想和方法，与其可行性的论证;3、嵌入式系统硬件平台的设计与调试，着重叙述了硬件平台的整体设计方案，包括各个设计模块的选型与接口电路的设计;4、嵌入式系统所采用的操作系统的移植与调试，详细讲叙了C/OS-II实时操作系统在基于LPC2136的嵌入式控制器硬件平台上的移植过程与注意事项;5、对C/OS-II核实时性能进行了深入的分析，通过实际测试得出了在特定条件
3、下C/OS-II的实时响应参数。6、在后继的工作中，我们还要在实时嵌入式操作系统的基础上完成对操作系统的扩展以与对各个模块的驱动。总之，本文完成了嵌入式系统的硬件平台构架、实时嵌入式操作系统的移植，为今后嵌入式系统的后继开发提供了一个嵌入式平台。关键词:嵌入式系统 ARM RTOS C/OS-II第二章 AbstractWith the development of IT network technology, embedded system shows a new direction of technology development. Embedded system has been ap
4、plied in military, electronics, communication, industrial control and so on, with respect to its small size, high performance, low cost, high reliability and oriented object program.Embedded controller with RTOS gets over the traditional microcontroller and the disadvantage of the un-real time speci
5、alty base on pc, instead it is real-time, lowcost ,miniaturized ,customized ,and high dependability. It also has a broad foreground , along with the fast development of hardware of embedded system .This intention of this topic is designing the embedded system, which is important for enhancing the un
6、derstanding of embedded system. The research is highlighted in both design theory and applications of embedded system, which extended its developments. This paper is organized into six parts:1. This article essentially introduced the development of embedded system, its classification, applications i
7、n numerous areas, and its development orientation.2. The second chapter covers the generaldesign of the embedded system, based on the elements of embedded system design. then it shows the devise ideology and methods in either hardware or software, and the demonstration of its accessibility. 3.The th
8、ird chapter gives out the hardware of the embedded system, including design, test and implementation of each module, as well as their interface circuitry.4. The forth chapter introduces the process and attentions of RTOSC/OS-II, when explanted to the LPC2136 embedded controllerhardware platform.5. I
9、t covers a in-dept analyzing in the real-time performance in C/OS-II core, as well as the real time respond parameter in the very condition.6. In the future, we will expand the operation system based on RTOS, and derivations of each module.In a word, the article provides keen insight into the platfo
10、rm architecture of hardware andexplants of the RTOS, in addition to affording an embedded platform for the subsequence developments. Key word: embedded system ARM RTOS C/OS-II目 录第一章 绪论11.1 嵌入式系统简介11.1.1 嵌入式系统的定义和特点11.1.2 嵌入式系统的发展和趋势21.2 嵌入式处理器概述31.2.1 嵌入式处理器的分类31.2.2 ARM处理器简介51.3 本文主要研究的问题背景和容71.3.1
11、 本文主要研究的问题背景71.3.2 本文主要容描述和安排8第二章 嵌入式系统总体设计92.1 嵌入式系统设计方法讨论92.2 开发平台的功能需求分析102.3 开发平台软硬件的选择122.3.1 系统硬件平台的选择132.3.1.1 嵌入式ARM处理器的选型132.3.1.2 LPC2136芯片简介152.3.1.3 片外外围设备的选择162.3.2 系统软件的选择172.3.2.1 实时操作系统的选型原则182.3.2.2 几种开源的嵌入式操作系统的比较202.3.2.3 C/OS-II的特点242.4 开发平台方案总体规划252.4.1 硬件规划252.4.2 软件规划27第三章 嵌入式
12、系统硬件详细设计293.1 LPC2136芯片结构293.1.1 LPC2136功能模块293.1.2 LPC2136管脚配置303.2 硬件原理303.2.1 电源电路303.2.2 复位电路313.2.3 系统时钟电路323.2.4 JTAG接口电路333.2.5 串口与MODEM接口电路333.2.6 按键电路343.2.7 LED显示电路353.2.8 蜂鸣器控制电路373.2.9 I2C电路383.2.10 直流电压测量电路383.2.11 DAC电路393.2.12 RTC电路403.2.13 USB电路40第四章 软件系统的基础构建与设计424.1 启动代码综述424.1.1 一
13、般ARM芯片启动过程424.1.2 LPC2136启动文件组成444.1.3 LPC2136启动代码工作流程474.2 移植C/OS-II到LPC2136484.2.1 移植规划484.2.2 编写移植代码514.2.3 移植C/OS-II体会634.3 C/OS-II实时性能测试分析644.3.1 测试方案设计644.3.2 核函数时间参数测试654.3.3 中断时间参数测试694.3.4 测试结果与性能分析71第五章 结论与展望73参考文献75致78个人简历79第一章 绪论随着社会的日益信息化，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们来说，需要的已经不再仅仅是哪种桌面计算机
14、，任何一个人都可能拥有从小到大的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到MP3、PDA、信息家电等消费数码，大到网络通信、车载电子、工业控制、国防武器等设备。目前，各种新型的嵌入式系统设备的应用领域和数量已经远远超过了通用计算机，如果说我们生活在一个充满嵌入式系统的世界中，是毫不夸的。嵌入式系统（Embedded System）是当今最热门的技术之一，然而到底什么是嵌入式系统呢？什么样的技术可以称之为嵌入式技术呢？2.1 嵌入式系统简介2.1.1 嵌入式系统的定义和特点嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，适应应用系统对功能、成本、体积、功耗和可靠性严格要求的专用计算机系统
15、。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式实时操作系统（RTOS）以与特定的应用程序等四部分组成，是集软/硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式系统与通用型的相比其主要特点是：1.嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。2.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。3.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的系统程序（包括操作系统）和应用程序是浑然一体的，这些程序被编译连接成一个可以执行的二进制映像文件，然后被固化在系统存储空间中。4.嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的大部分程序功能进行修改的，所以嵌
