（机械电子工程专业论文）基于cpld模拟系统总线的半导体分立器件测试系统开发.pdf

【_ | = l 丘摘篮 基于c p l d 模拟系统总线的半导体分立器件测试系统开发 i j 究m p l ：辱：浦，。， 甘帅蚍名：毛r 剐教授 控z 柏：东南j 、 随着旧家信息化步伐的加快以及川信息技术改造干捉卅传统产、| i = = n 推z 力，找的分川 导体器什封装洲试行、p 也柏re 伙的发肥，射小小州分、r 器什测试系统挺r 袱j 、n j _ i ，h 1 m 州内h 场nl 二流测试系统郁为j ：! l ! 噬箭，价； l - i f ，所姒相：价 _ ；。，能z 川找a j 山 | 0 切入点，开发新，口的二i j 导体分立器什测试系统j 。l - f j j h 人的利州刺经济意义。 沦文结台1 淡入式系统仆发j o 川编科逻辑器什麻j i i 技术f | f j 发展，1 1 引洲、k - u 利 j | ：1 份川” 公一d 新删、i 导体分：器什测试l ! 机的 发t l 做r r 蜓的软他什垃l j f 瞅t j j 口i 的 姝题成粜：一同拟r j = 次化测试系统的自【j j 丘结构：漩洲试( 川扳- a ， 机，州w 。l ，4 n 拟系统总线控制方式年半导体器件高精度测试：完成_ rp c 机1 测试r 艺软件的编刷，实现 rp c 机、洲试二1 = 机j 分选机的控制连接；，f ：捉了新的测试- i , t g 控制力岩1 i i j l l j ，；，t 川 r m 处耻器构j j l i 嵌入武系统进j j ：。j 7 ”究，也j - 伽什i 5 、挫1 1 i 系统档枇i 1jj 训ij 软俐编_ 1 l 小义苘先初步f i - f f 了醒题背景知渺! ，描述r 叫制新掣测试中机的必要。 , f l l 改 ：川n 坫 小心6 “。 接柠介2 “j i 跌入，- 系统m j i ：发j i lj 绷w j 型辑搽什j _ j i i 术，h 治j 将j 。纠“ 水l ，删l ，c i ! 统”发枉吲i 台的一可行i ：i j h 优越性，着重闸述r 基j ? ( i | j | ，l ) 收拟系统总线，泉的吱j w 存分析了典掣的测试l 乜路组成而，说叫了离精度a d d a 测试电路颀引改讨t ，酬试力泄 陋肝，闹述了上位机软什模块的改计! j 功能划分，捕述了通m j ：m 约。 艟后刘谍题迸 i 。r 总结，捉 j - 拉；制力，_ i = | j n 棚1 _ l | i 荆f 心蹿，j j 进打r 确峨的分机划叽 灭键吼、r 导体分立器件洲试系统，i 汊入式系统，可编利j 型钳器f ，| = ， i m ，c i ，) a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fd i s c r e t es e m i c o n d u c t o r t e s t i n g s y s t e mw i t hc p l d s i m u l a t e ds y s t e mb u s b yp a n c h u n s u p e r v i s e db yp m fm a oy u l i a n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y w i t ht h ea d v a n c e m e n to fi n f o r m a t i o n a l i z a t i o na n dt h ea p p l y i n go fi n e ) r m a l i o nt e c h n o l o g yi n t r a d i t i o n a l i n d u s t r i a l s ，t h e r e i sa g r e a t i m p r o v e m e n t i n t h e f i e l do f p a c k a g i n ga n d t e s t i n go f d i s c r e t e s e m i c o n d u c t o r sa n dag r e a td e m a n df o rs m a l l - s i z e da n dm i d d l e - s i z e dd i s c r e t es e m i c o n d u c t o r t e s t i n ge q u i p m e n t sa r i s e s ；t h e r e f o r e ，i t i s q u i t en e c e s s a r yt od e v e l o pn e wt y p e so fd i s c r e t e s e m i c o n d u c t o rt e s t i n gs y s t e m sb ys e e k i n gab a l a n c eb e t w e e np r i c ea n dq u a l i t y t h i sa r t i c l ed e s c r i b e so u rw o r ki nt h ed e s i g no fan e wt y p eo fd i s c r e t es e m i c o n d u c t o rt e s t i n g s y s t e mf o r t h ec h a n g j i a n ge l e c t e c hw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe m b e d d e ds y s t e ma n d p r o g r a m m a b l el o g i cd e v i c ea p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y w ed e t e r m i n e dt h ec o n s t r u c t i n gs t r u c t u r eo f d i s t r i b u t e dt e s t i n gs y s t e mj o i n t l y , d e s i g n e dt h ec p ub o a r dt or e a l i z eo u rd e f i n e ds y s t e mb u sa n d d e b u g g e da d d ab o a r dt oa c c o m p l i s hh i g h p r e c i s i o nt e s t i n go fs e m i c o n d u c t o r w ea l s of i n i s h e d t h e t e s t i n gt e c h n i q u e se d i t i n gs o f t w a r ep r o g r a ma n da c h i e v e dt oc o n n e c tt h et e s t i n gm a c h i n e ， f i l t e r i n gm a c h i n ea n dt b ec o m p u t e r m e a n w h i l e ，w eb r o u g h to t h e rn e wm e t h o d sa b o u tc o n t r o l l i n g t h ew h o l et e s t i n gs y s t e ma n dr e s e a r c h e dh o wt ou s ea r mi ne m b e d d e ds y s t e m ，i n c l u d i n g h a r d w a r ed e s i g n ，o p e r a t i o ns y s t e mt r a n s p l a n ta n da p p l i c a t i o np r o g r a m t h i st h e s i sf i r s t l yi n t r o d u c e sb a c k g r o u n do ft h ea r t i c l ea n dt h en e c e s s i l yo fd e v e l o p i n gn e w t y p e o f d i s c r e t es e m i c o t l t d u c t o r t e s t i n gs y s t e m sa n d t h ed e s i g ns c h e m e o f t h i sp r o j e c t t h e na r t i c l ep r e s e n t st h ed e v e l o p m e n to fe m b e d d e ds y s t e ma n dp r o g r a m m a blel o g i cd e v i c e a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y , d i s c u s s e st h ef e a s i b i l i t ya n da d v a n t a g ea b o u tu s i n gt h e s et e c h n o l o g i e si n t e s t i n gs y s t e m ，a n dd e s c r i b e sh o wt os i m u l a t et h es y s t e mb u sw i t hc p l d a f t e ra n a l y z i n gt h et y p i c a l t e s t i n gc i r c u i t ，t h ed e s i g na n da d j u s t m e n to fh i g h p r e c i s i o n a d d ac i r c u i ta r ep r e s e n t e d s u b s e q u e n t l y , t h i st h e s i ss t a t e st h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no ft h ea p p l i c a t i o n s0 1 1t h ep e r s o n a l c o m p u t e r , d e s c r i b e st h ec o m m u n i c a t i o ns t i p u l a t i o n f i n a l l y , t h i sa r t i c l eg i v e st w on e wm e t h o d so fc o n t r o l l i n gt h et e s t i n gs y s t e ma n de x p l a n a t i o n o fm e t h o d sf o rf u r t h e rd e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：d i s c r e t es e m i c o n d u c t o rt e s t i n gs y s t e m s ，e m b e d d e ds y s t e m ，p r o g r a m m a b l el o g i c d e v i c e ，a r m ，c p l d i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日 期：! 堡! 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公椰( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：盘i 乏导师签名：形矽弘 日期： ! ! ：! 第章绪论 1 1 课题背景 1 1 1 半导体器件的发展 第一章绪论 1 9 0 6 年美国物理学家德福列斯特成功地研制山第一只三极i i x 子管，实现了l u 于技术f 内 第一次突破。1 9 4 7 年，a t & t 贝尔实验室的：l ：程n l f 成功地实现r 使川川体半导体材料放 人电流的设想：利川硅的特性有选择地控制电流，使硅的一部分成为导体，一 ；l i 分成为绝缘 体。他们的发明作为品体管的基础，标志着新时期科技革命的开始。 半导体的导电能力介于导体利绝缘体之间，而且会随着光照或掺进微量杂质而显著变 化。掺进不同类型的杂质，可以改变其导电类型，制成p 型或n 型! | 导体。、r 导体是制造 各种品体管和集成电路的基本材料。 半导体器件包括二极管、品体管、场效应管等。各种i f 导体器件呈现山不同的伏安特性 曲线，使其在电路中起着不同的作用，如二极管呈现山单向导通的特性。它j 可以与电容、 i l = 阻等连接组成分立器件电路也可以与电阻、电容等一起制作在同一块、r 导体基片上，这 就构成了集成电路。 上i i | ：纪六十年代集成l h 路的山现，七十q z , f t ：的个人l u 脑的产生，九十i p 代j i 到际嘲络的 互联，历l l , i - - i s 个世纪的发展，这场由、r 导体带来的科技革命深深地影响着现代人”j 的，f 活， 从某种意义上讲，它改变并伙定了人类的命运。现在无数的l 也子和通f 言, l t , i k 赴茼速地发展： 世界上高新科技产业，特别是集成电路、计算机、激光、光纤、机器人、医疗设祷和消费l u 子等产业都是在这场伟大革命的推动下而产生的，它们真正领导着社会历史的发展潮流。 虽然集成电路技术标志着一个国家的科技水平，但是在商爪、人l u 流、人功率和一曲频书- 领域中，半导体分立器1 1 仍起着集成电路无法替代的作j h ，仍烛半导体器什中的最要纠成部 分。 1 1 2 半导体器件与集成电路的生产工艺流程。1 半导体器件在现, f t ：l t 技发展中运川极其j1 。泛，在大规模自动化生产中必须遵循一套j i 当 严格的生产工序。 半导体器件与集成电路的生产工艺流程大致都分成以一f 四个步骤：品圆处理川芋、品圆 针测：】：序、封装工序、测试 ：序。其中品圆处理和品圆针测工序称为前段一i ：序而封装1 序、 测试上序称为后段一r 序，现简述如下： 1 品圆处理工序：在晶圆上制作电路及电子元件( 如品体管、电容、逻辑玎关等) ，- 7 i e 处 理程序通常与产品种类咀及所使j _ i ：j 的技术有关，基本步骤足先将品圆适当消洗，而在其 表面进行氧化及化学气相沉积，然扁进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅 镀等，井根据需要反复进行若干次，最终在品圆上实现一层或数层电路。 2 晶圆针测工序：每一个电路形成一个小格，即品粒。通常一个品圆上可形成多达儿百甚 至几千个品粒为便于测试，提高效率，同一片品圆上制作同一品种、规格的产铺：但 也可根据需要制作儿种不同品种、规格的产品。在用t t n 仪对每个l 帚粒检n ；l i ；- i i 气特， 并将不合格的品粒标上记号后，将品圆切开，分割成一颗颗单独的，需粒，珂按其i u 气特 性分类，装入不同的托盘中，不合格的品粒则舍弃。 东南大学硕士学位论文 3 4 封装： 序：就是将单个的晶粒嘲定在塑胶或陶瓷芯片基座上，井把品粒上蚀刻好的一些 引接线端与基座底部伸出的插脚连接，最后塑封成形，到此才算制成了一块集成l u 路芯 片。经过封装，晶粒可以免受到机械刮伤或高温破坏。这样的分立器件或集成电路也才 可以方便地麻川1 ：线路板上。 测试：l 序：器什测试又可分为一般测试和特殊测试，前者足将封装厉的芯片肖丁符利r 耶 境下测试其电气特性，如消耗功率、运行述度、耐压皮等。经测试后f 内：占片，依其电气 特性划分为不同等级。而特殊测试则是根据客户特殊需求的技术参数，从相近参数规格、 品种中拿出部分芯片，做针对性的专r j 测试，看足否能满足客户的特殊需求，以决定足 否须为客户设讣专 h 芯片。经一般测试合格的产鼎还需印上规格、型号及批号等 ! = i ；识， 包姨后即可出厂。未通过测试的器件则作为废品。 l _ i 3 国内外分立器件生产水平比较 手工作业的小批最生产只要采川通用的品体管测试仪，这是一种实验蛊仪器。而规模的 自动线生产则需要相应的自动测试机。从上述工序流程可以看山，只有高速、高耥度、商度 可靠的专用设备才能保证器件高品质，另外对生产场地的环境也有相当严格的要求。 二十世纪九十年代以前，世界超人规模集成电路生产厂家主要集中在美国、日本、仙欧 等少数发达国家和地区，而弧洲其它地i 孓人多只从求后道j i ：序，即封姨q k 。进入纪儿i 年代以来，韩国、新加坡和台湾省纷纷介入i c 前道：i 序，火规模投资丁难度较高的l c 制遗 业。 在人陆地区，由于起步较晚，使得i c 的发展还没有步入一个正常的轨道。1 1 多l u f 器 件生产厂家仍主要从事后道一r 序的生产，进行人规模封装、测试分档等：作，最斤包漱 销售。随着国内儿家年生产能力上亿块的封装企业的建成并投入规模生f “，国山必成l u 跳封 装企业的产量平销售额均大幅度增跃，封堤业已成为我国集成l l = l 踏产业的重要组成部分。 由于发达国家已经基本放弃了分立器什的生产，这使得尚处丁发展中的r i 围成为了分： 器什生产大国。随着计算机、通信产业的快速发展，社会生产及消费领域对l u 于产黼的需求 更有了极火的提高。伴随着电子行业的蓬勃发展越米越多的半导体分立器什产协被麻川剑 电子产品生产的各个领域。但也应看到我们的电子，“品生产线的主要设备仍澌! ：先进国家， 自主开发的比例还很小。 i 1 4 品体管的主要测试参数。” 分立器什有着十分巨大的市场，这不仅体现山是对数域上的简单需求，l i l 州对产。，铺质h ， 品种与规格有更高的要求。因此，如何对分立器件进行高速的检测分档成为生产厂家的要解 决的问题。能否对批茸产铺按照市场要求进行准确而快速的分档，对企业米、悦至荚重要。器 件的各项性能参数往往正是客户选抒产品的依据。 半导体分立器什主要有以下儿种分类方式：按半导体利料和极性分类，按结构及制造一1 艺分类、按电流容量分类、按工作频率分类、按封装结构分类等。这往往在器引。生产之前已 经就有结果。而同一型号产品则是根据器件的主要参数进行分类的，这里称为分档。 品体三级管种类繁多，其主要的参数有： 1 电流放大系数：电流放大系数也称也流放大倍数，埘求表示品体管放人能力，根据- 吊体 管工作状态的不同，电流放人系数义分为直流电流放人系数( h f e ) 和交流1 u 流放人系 数( h k 或b ) ； 2 反向击穿电压：是指晶体管在：1 ：作时所允许施加的最高1 i ：作电压，测试电压加在三极管 的任意i u t l 授i ，而咒一极- = 路r 恩，；= ! ) ，i f h i t 4 b 反向h 穿i 山h 它“ij 分川址：蚍i u 懈 一发射极( v m ) ) 、集i u 极一丛极( v 【1 ，雨l 发射极基橄f v ) ，峨7 。i 为儿i 伙 洲试机必须能够捉川i 町控的高压信号刨t f ；| 脚的两极： 3 反i m 黼, i z 7 a i , ( 或反阳俄i h u 流) ：铂i 。，年i 【。jc ，l i j e l i 发刖檄 踹州，u 、i i j 枇 0 丛楹之问在规定的删试i h 爪f 的反向i u 流。h 。，对黼度较锻魑，l 绷。l 越小：i 。i ，。l i ：t 忖h 越蚶；h t ，灶指基极丁f ：路时，其集i u 极! ，发倒极之i w t j i 灿! 定的删试i u 儿h n 反m 洲i b i u 流也称穿透i u 流。此l u 流仇越“、，说i 帅品佛铽的性能越女r 。h 。羽。，j | ! j 常乃1 1 ai l i a 绒，划性能优异n 艄j 体管，此参数”矶柑确洲，埘j ：* 小j 。* 们【! j j j fn i 删l 州儿t 、i 尽：a 精确地榆测这种微刺i i x 流； 4 集, i x 极最大电流( i ( m ) ：集电极允i , - l 。通过的最人1 1 = l 流。集e i z 极l u 流哒过h | | j ，1 1 1 1 i 休 竹n qr1 “笆参数将拔小i p l 址，坚化，彤l 咖+ t o i i 常l 1 j ，l | 乍蛭会搬坏： 5 他州胍降：包括集i b 檄一发射板之问f n 饱州抓降( v 。，s aj 年丛掀一发刖1 _ j 圭之i i i j _ ( 1 i 干居降( v s a i ) ； 6 他i | i u 流：发刺板一牡橄戗i u 流f j 。，) ，般要求小j i 菜能，倒0 i ij i l l i u 流 1 l 山翻l e f i ：i j ；j j 卒：f i c m ) 、必! ，钲特性f hf m ) 也址1 1 ：常- r 幔的务髟l ，俩in ： 。i 1 2 分立器件测试设备的国内外发展现状h 副阳7 町嘲n 叫 山r 我国i 也r 产j l k k h l ：4 , 落后，而驯i 人部分闯山厂家仍从_ 器什f ( j j ；j - 4 c u o 测试技术 层次4 - ：- 弼。就分0 。器1 i f 卜测试系统的r i ：能来说，数# 系统的通道数、时钟蛳二私、定州柑j 2 川饪 拟系统i 1 9 f i 度、7 ef t l l 、稳定性、通应性、j j 椎。比等力| | ，s l 、成套系统“较i j h k ；竹j j c i - i 内1 1 f 场l ：的主流测试吐备都j “臼e l 本、敞、奖等发达幽家，旧p j 的洲试嫂符制造j 尚人多 代理幽外成熟测试系统，当然也a 行生产一些两己套的辅助部仆，只仃少姑企、j i 矶r | “外发 能山，1 lr 场1 1 1 仃率i 1 4 f l 。就k 远的发胜水行，l j 、j 的分i 器仆测试谁衍f f j i , j l 。，i 儿r | 枇h i i j 场脯 j k l j l - 的、r 导体测试行业什随着二t 。i t t ：纪世界、i 导体业的发展，现存已纷边剑个比较尚 的水。h 在i t i - 界7 0 ；i ：h i ) g 形成了数t 一个专| 1 i i 产、i 导体器f l ：7 1 l ! l i 试改钎的人处i ij ，他九j 之个 “业i ”发胜，r j u i ：- ，n 前r 成熟的技术”发体系肃1 完辫f 门销化m 络，一i 坝r 1 ”r 廿f 4 分 ：器什测试改器的人部分市场。比较有名的公司包把a i ) v a n 、l 、阶、i i l l4 1 n 、g l n ii 吓、 “【i ：m ”lc 、j u n o 等。a r f m l 4 试的分立器仆 ? - 种包括二极管、二极管、i 吼俅管、场效心符、 齐纳一二极管、光电开关、光i 乜耦合器、三端稳j _ 1 ：器、j r 导体闸流镑、i , j 控聃嚣州，划：i u 黼， 咀肌删，“1 1 1 1 1 1i u n ( i 1n ( f jm h1 0 0 0 为例，j i ；1 ；s t f l l i 系统眦料f f , j i u 爪输范为i i h n v i ( t o ( i v i u 流输f l l 范嗣为叭一2c ) a 而且通过_ j 选f t i ：f l ：，可以人畹捉高测试范， i ：| | 1 口分立器什洲试系统一般都由一j 。、r 位机组成屡次化f 内绵构，1 机采川| j ( _ 、性供 w i l i ( i o w s 界i r l i 桨作软什，】婴j l 门测试系统配拍及数捌处础，、化机使j i i 微拧制器捉f j l 7 列l 】 洲柠作、l p 。 同圈外相比，国内| ；f c j 、r 导体分立器 f l ：t 1 1 4 试系统的开发还较落后。一方嘶，拜分j 圳x 仆川 城测试企、l k 往往直拨购买罔外f 内测试没符川丁生产， m 少投入，jl 1 9 f 发n 己的洲试啦衙：5 j 方i f i i ，吲山的测试仪器厂| ； i ，由n 世步较i 晚，技术力撕吩弱j ”州吲九陀能卅怀o 饱 定性。川，困外进口设钰牛h 著较人。口胁国内从书分直器什测试改钎，l 发较山订以的伽、l pn - i i ：；c 华峰测控技术= 限公司，公司r 1 主i j j i = 发的产一惴已经j p j , j z 系列，i 据了f l f l v 航火，。1 l 领域的一部分i ij 场，其1 1 1 圳s2 1 0 3 l ；、i ，导体分 器什测试系统，j 五川j ：枷竹、枇1 、 m o s 场效膨倚、绌j “场效心管、光 i a 耦合器、l 】控胙等彳午种人、i i i 、小功半r 叶。州、，、，拊 f 1 f f j ；i f 流参数删试系统2 b f i - , ：1 0 v ，* 4 0 a 的低i i , ；! i c 参数测玳池1 1 4 4 u5 0 0 v ，4 1 t l i i a 的： i u m 参数测试范h 目。 1 3 课题的研究意义 】企业概况与要求 本文的枷天 i j 】_ 究足结合了闻山俩i k 的实际需求展j l ：的，汀苏k i u 利 蚓划分俐毗公1 址一 r 吲集成l = l 路与j f 导体封皴! l 产攀地，因p j 转名f 内二二极管制造mi k i l ur n 姒伽、i k zn 闻内外粤有定知名度。全公i 日i f 地12 万i i 方米，净化厂房5 万，f ，万米；2 0 0 3 年度，il 骥 成i b 路q ：产能力边i5 5 亿块；分：涨竹生广。能力边8 0 亿川i 。 【j 渐增人的! l 产能力雨ij “。i 顶甜| r 1 9 小断提高与企、l e 仕川f 由人艟洲诫i 盐箭地分小川的们 立器什址该企业经营的主要，“：i h 它的生j “：检测姓得格外t e 婴。 规模放茄、产 质埘和信誉是企业之问竞争l 1 9j ! i 点。能否xj 人批砒j = “m 按叭1 1j 场要求逊 j ：扯砷i 町伙述的分档，满足l lj 场f 门扦娄需求，刈企、i k 米说至火m 蛭。分、，器什洲诫嫂衍l n 水 平赢接影响升制约着k l 也科技的术米发展。k 电科技近年米已性入h 资，jj 啦r 多：f i | l i l i 丸 进的分立器什测试装街。但这也给企业带来了些问题： 首先，闭外测试系统虽然成熟i i 州 、 l q i k f l 。 新矾f s j 微控制器指令及s o c ( k - i 上系统) 述度1 ：断提高，仃f 晰器空川也棚) ；j i l l 人，l 鲐 达j i 0 争趟过j 请的j j 川汁赏_ 机小的微处琊器，为i 跌入式系统坩d9 i l i 向行咀久的( 1 ii t i ，1 。 创造了祭f l - 。ch w 晡强人的娄、继承等上j j 能业便j ：吱脱复尔的“序功能，1 iij k ii l 山 r 支持复l x j f f ；语法在代码生成效率方f f f i - b 免钉所h 筇。为此，1 9 t ) s r 刎“m - 4 j 戍“l j ! m b e d d e d ( 、+ + 技术委员会经过儿年的研究，针对嵌入式应川制订_ 广减小代码尺_ j | _ f j l 7 ( ii 杯 准。阿倪州r c _ f i i 1 一f 毋优j , i i ，$ i 。t1 1 k ii f f j i 膝7 州：川满j ! 八，r 乐纸世i 7 j i i i s 特姝要求。m l 比入式i 锸级语i ；编汗器力f i l l 处r 6 l 九地似l ：f i | a s k i i l g 公，ij ，j e l i 拽1 、蕾- ! ；j 成员2 一，也是最先推出e c r 产i “1 1 ，的公司。 c c p m c l + i 引入l 陇入式系统，使得i | j ! 入) f ：发：l = | 1 个人钟【、小q 1 j 帆苫2 1 1 , j n 弦i 的筹j i j i i ：i f ：l ：迓辫j f 消除，软什i ：年! ! 一i 的搬多经验、力趔i 至阼m 数i - j 以移札刮i 雠八一系统，、 另一种高级语言，l a v a 的发展j j ! l j 具有戏剧性。j a v a 木米灶为吐箍诎j “n l 跌八，系统啦汁 r | 】、为了提高科序继承性的语言，但是目前裁f 、l a v a 的嵌入式) 1 ：发廿t ：f 0 v l ts 戍k 艘裴j 嵌 入。弋c 编醑f ：i 斧l o f f f 咀1 。此h ：h _ j u i , i 能将成为术术的1 - 流ij l ， 3 溯h 模拟器( s h n u l a l 0 1 ) 游牲序模拟器足住通h j 汁算机平台上，通过软什手段模拟执行为某l _ l l i l 浸入武处州器内惨 编1 j 的源f w f 测试i 丁i 。简巾的模拟器州以j m j 2 j 8 令解平千力式迓条执行i | j ：m 。j j ：，分阻! j 、l , tj “仃 f i t , i a i l l ；i 、设f j l i g , b f 员枪卉：岛级的模拟器j 以利川钾训怕外部拔l | l _ i ! 拟处川l 器的i i ( ) , i z 气情号。模拟器软件独靠 ：处到! 器垭什，一般f ，编雌器集成狂忖个蚪境一h 址种“教 f j j 溯榉序榆验币i 测试i ：j 。但值得注意的是，模拟器毕竟是以一种处理器栏j r ) j _ = | j 处川! 嚣 旧运行，柏：指令执行1 11 i - 1 7 i 】、中断响府、定时器等力而搬町能! ，奠i i 处j i l l 船们干1 1 f i ：j ) i - ) i l ，0 9 1 、i ：儿法k l l i c i 一样，仂真瞅入式系统 i j 心j i i 系统- l 的吱m 帆 m 犹， 4 实州多任务操1 1 系统( r e a l il i n en l u l t i l a s k i n go p e la t i o ns y s t e m ，ri ) s ) 实| | = | 多任务操作系统( 1 w i o s ) 足i 淡入式麻川软什f 门站 i | 年) i ：发、1 7 f i 。ri ) h 址j 班嵌 入也：i j 标代码中的软什，j _ | ：j 户的其它臆川 。d 序都建在r t o s 之1 。- f o i l i 1 t l l l l ；，r i ( ) s _ j _ = 【、l 1 个可锥性平州信眺很高的实时内核，将c p u i i j 问、中断、i o 、定i i , j 器等资谢! 都也；娃，世求， 目给川户个标准的a p i ，弗撒捌并个任务的优先级，合理地在不l a j i 务z i n j5 ) - f 耵, c p tj i i ji l i j i j u i ( ) s 足针列) f ：刚处理器优化波h 的高效率实n 十多任务内核优秀商 f1 i 4 j ri ( ) s , ij 吼i f | 【j 儿十个系列的嵌入- i = l = 处理器m p u 、m c u 、d s p 、s o c 等捉- c i = 类川f j a p 立ii 堪灶r i ( ) t 4j , e r 设得独 的麻川群序升发基i i ：i ；。r i o s 最关键的部分灶实寸多任务山核，它的然小帅能他 插仟务篱理、定时器管理、存储器管理、资源管理、j t w t 管理、系统管l 乳t i - i 息箭娌、队i l 管理、旌语管弹等。f 7 1 0 s 的引入，解决r 嵌入式软r i j i ：发怀h l ：化的4 1 i 趣，l j f j f i ：愀八，系统 t ”软什比重不断上升、麻j 1 j 利序越米越人，刘”发人员、施川挫序拨i1 、f t 似絮| _ | j 圳f _ j m 邵成为个大的课题。引入i i 【o s 相当丁引入了一种新的管理模式，对r 开发r t 他剌，殁人 员部是。个提高。实叫多任务操作系统( r + i l o s ) 对嵌入武软什f 门标准化和川述j i l | 刨舶ij 个蜓榭碑。 东南大学硕士学位论文 2 3 嵌入式操作系统介绍 2 3 1 i 茨入式操作系统的重要性“”“。 以目前应用最为广泛的单片机系统来说，应用程序与操作系统的区分十分模糊，应川稗 序可以不需要操作系统直接在硬件系统是上运行，j _ ；l 户的应川科序负责管理所有坝什需要 1 3 行调度各子任务的运行，往往采取一个主循环和儿个顺序调川的子程序模块圳可满足要 求。 但随着嵌入式系统软硬什技术的高速发展以及川户要求的日益提高，嵌入式系统f j 资源 变得愈米愈丰富一个嵌入式控制系统可能要同时控制监视 m 多外改，要求有史呻响应，订 很多处理任务，各个任务之间有多种信息传递，如何管理羽i 使用这些资源、完成任务的切换 成为问题。如果仍采用原来的程序设计方法存在两个问题，一是中断可能得不到及时响鹰， 处理h 十问过k = ，这对丁一些控制场合是不允许的，对1 二网络通信方面划会降低系统牡体的信 息流量。二是系统任务多，要考虑的各种可能也多，各种资源如调皮不当就会发生纯锁，降 低软件可靠性，程序编写任务量成指数增加。 酞入式操作系统的山现，解决了这一问题。如同p c 机一样，系统资源人部分【：| = 操作系 统来管理，操作系统同时提供各个资源的应用接口，供应用程序开发使川。 嵌入式操作系统一方面很好地屏蔽了底层硬件资源的复杂性和著异，使开发人员更能集 中精力开发应用程序。另一方面，应用程序可以摆脱原有简单的后台循环控制方式，通过把 进程( 任务) 、信号l d ：、任务调度等积极的概念引入到瞅入式系统中，使应川f 一 序的编一1 ： 再需要考虑繁琐构任务这使得开发更加便利，程序的模块化、殴备独立性等得到了人人地 提高，更适合于应用程序的团队开发。但是，嵌入式操作系统本身也需要! i 川系统的资澌! ， 一些商业化的操作系统在解决这些问题与实时性的等方面的表现1 f 常优秀。 嵌入式操作系统具有软什代码小，高度i - 3 动化响应速度快等特点。特别适合：要求实 时的和多任务的体系。与通刚型计算机系统相比，嵌入式系统功耗低、可靠性高、性能价格 比高、实时性强、 目空间小，效率高：支持多任务，面向特定应川，可根据具体需要灵活 定制。 2 3 2 商业嵌入式操作系统的产品介绍” 从上世纪八十年代起就有一些国际上组织、公司，开始进行商川嵌入式系统和专j 川柴 作系统的研发。在消费电子、网络应用、工业控制等方面涌现了一些滔名的嵌入式系统，且 对主流的3 2 位微处理器的支持都较为完备。 1m i c r o s o f tw i n d o w sc e 是从整体上为有限资渊的甲台设计的多线稗、完整优先权、多任 务的操作系统。从掌上电脑到专用的工业控制器均可进行定制。操作系统的基本内核需 要至少2 0 0 k 的r o m 。w i n d o w sc e 作为桌面操作系统，并不具备雨i 需要很强的实时性： 2 p a l mo s ，它有开放的操作系统应川程序接口( a p i ) ，开发商可以根据需要白q i 7 1 发所 需要的应用程序。在p d a 市场上占有很大的市场份额； 3 q n x 是一个实时的、可扩充的操作系统，它部分遵循p o s i x 相关标准。q n x 提供了 一个很小的微内核以及一些可选的配合进程。其内核仅提供4 种服务：进科稠度、进科 问通信、底层网络通信利中断处理，其进程在独立的t 电1 1 1 ：兰；三问运行。j ? i - f i 其它o s 服务， 都实现为协作的用户进程，因此q n x 内核非常小巧( q n x 4 x 人约为1 2 k b ) 而且运行 速度极快。这个灵活的结构可以使_ l f ! | 户根据实际的需求，将系统配置成微小的嵌入式操 筘一章嵌入一系统j 介纠 匕辁1 , , t i , ：1 0 1 t 作系统或魁包拈儿日个处理器的超级虚拟机操作系统； m i cr o w a v e 的o s 一9 是为微处理 的关键t l t i - 任务而设的操”系统，j _ ：_ 乏成川h ：。 技产。一 l 】中包括= ) i i 费l u 子产r 铺、一业 f 动化、无线通“- 、医疗仪擀、数，i u 叭= j 二 姒仆设衍。它樾口r k 0 蚶l n7 2 个一p l ! , f l l # ：l l p i ：，o ，j l f i b i i , f j l 跌八一系统川：，l j 的- j 州 i i f s i 绒忖：；r 突山： i , v i l x o s ( i b ，n xr e a l + l i m es y s t e m s ) 世一个_ j , b 4 i i 式、嵌入式、i u 圳模扩展的) - i i ，j 操作系 统它遵循i o s i xl a 、p o s i x ib 和p o s i x1c 标准，l y n x o s 支持线槲概念，抛 l2 5 6 个仝局川，o 线：f ! i ! 优先级：捉d 卜些传统的、仆实1 系统f 门舭务 7 i j i ；他抓ij t f j 州川：托k | _ j 虚拟内存，个艰1 。m o l i l 、r f jj ：ij 户t , a 1 7 1 ，h i l l ，与i k 标准兼辑的| 卅络系统吼段j 、训i i ” 发| _ j ：l ： v x w o l k s 址l i i i i j 瞅入武系统锄! 战i 馊川最广泛、i l ij 1 1 i “串蜮“f l f j 系统：州，多种处 f - q ! 器，m ix 8 6 、i 9 6 0 、sl i l ls p a r c 、m o i o i o l am c 6 8 x x x 、m i i s1 4 x 0 0 0 、) w i ：i | ) ( 1 “饥 它枉i 删络麻j i j ，i ：, l k ：p 2 n 等方而表现十分出色，尤其是它的实叫性j 集成行发j d ；j 0 i v x w o l k s 本身则采川，g n u 的编泽羽i 渊试器。 2 ： ： 选择嵌入式i 。ir l i l x 操作系统 ，l 一述专川操1 1 系统均属h 削k 化产r l i 一，价格昂贵：，1 。匕们荇竹帅代f | j 5 小公小 使得每个系统上的应川软仆与其它系统都无法兼弈。把乩山r 这种土j m 生导敛j | ；j ! l k l | ) ! 入式系统托剥箨种殴符的支持方面存： 0 r 人的问题，使得刘它们的软什移机变得 mb l ；l f l l 。 i _ i j l k f e 的i 跌八操f i 系统，。1 7 1d cj , i 台l s l ! 1 1 叫、7 淡八，川发琐1 1 - i t 使川1j 0 纠：向- w f 1 系统刷反，l i n u x 操作系统在近j l , i 迅猛发艘州_ ：断成熟，除n h 络胍务7 , 1 、王l 、群坎_ 、 - - i ip c 蜒i ：f i 领域| r f ( j 进展引人| | ( j i 外，它柏i 淡入式i 5 箭和实i i 、j 心j i i 领域l k 4 t , i ；b 7 _ 、i f i ，ii n l l x1 _ 作系统通地f l ，i 现，给i 投入式开发一带来了新的7 f 二机，1 1 1 。l ，i n u xi ：1 身讲多优辨，呲引j 汁彰 发商的h 光成为l 淡入式擞作系统晌新宠。 i ，i l l l l x 之j 行以在嵌入式系统订丁场j 二取得如此快的发展，与其自身f n 优良4 j ：f l i y i t i 小l ” 圳的芰系- 1 支持多种 咂仆体系 2 | ：= | 山操”：系统，源4 t t i s y l 放 3 | j j 核功能强人，高教，稳定，多任务 4 良盘的嘲络支持 s 支持人i _ i ：n 边硬什改裕，高度模块化 6 ，众多f r ：j j _ 发支持及完善的开发- i 具 i , i n u x f * ) 技术支持及讨论r 分丰寓，l i n u x t ”户遇到问题时可以通