（计算机应用技术专业论文）嵌入式远程监控系统研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 嵌入式远程监控系统可以实现对远程设备的控制和数据采集，与传统的 监控系统相比，新系统可以充分利用现有网络资源，方便地接入到1 0 m 1 0 0 m 以太网中，从而部分取代早期采用的e a n 总线、r s 一2 3 2 或r s 一4 8 5 总线组网 方式。目前，以太网的覆盖范围越来越广。以太网用户越来越多，利用以太 网实施远程监控已经成为一种趋势。只需要在监控终端打开i e 浏览器即可监 控管理和服务器相关设置。基予以太网监控方式使得传统的监控方式趋于数 字化、网络化、智能化发展。 本论文研究和设计了一种基于三星s 3 c 4 5 l o b 芯片和嵌入式实时系统 v x r k s 的远程监控系统，包括系统硬件板的设计、扳级支持包的开发， v x w o r k s 操作系统的移植、嵌入式g o a h 昭dw e bs e r v e r 的移植、通过i b 浏 览器控制的云台控制器的软件开发。该系统可以满足用户对远程设备控制和 简单信息读取的需蒙。 论文首先介绍了远程监控系统的硬件系统设计。硬件系统主簧由三部分 组成，首要部分是s 3 c 4 5 1 0 b 及其存储器部分、包括必要的辅助电路。存储器 部分包括1 6 鼯d r 埘和2 m b 的f l a s h 。d r a m 作为操作系统内核及成用程序运 行的空间，f 1 a s h 用作存储引导程序( b 0 0 t r 、v x w o r k s 操作系统映像和躐 页脚本等文档。其二是对设备的采集和控制电路，主要包括两个串行口和通 用i o 接口。其三是以太阿数据交换电路与j t a g 接口电路。 论文还研究并设计了基于a 黝7 与v x 酌r k s 的板级支持包软件( b s p ) 。远、 程控制系统的应用软件部分，是v x w o r k s 操作系统层上的一层，综合运用了 嵌入式g o a h e a dw e b s e r 饨r 的a s p 、c g i 和g o f o r s 等技术，为系统提供了嵌 入式w e b 服务、远程设备的信息读取与控制服务。 关键宰：远程控制系统；删；b s p ：v x w b d 岱；g o a h e a dw 曲s e r v e r 嚣南变遴夫掌鞭士研究生攀控论文第 疑 繁兰章绪论 1 1 嵌入式迸穰簸控系统研究的背景 1 1 i 嵌入式系统的广泛蔽精及嵌入式技术豹发糕 歉入式系统囊要蠹嵌入筑擞楚理器、辨鞠褒搏竣蔷、嵌入裁操 掌系统戳 及用户应用软件等部分组成，用予实现对其它设备的控制、监视和嚣理等功 能。嵌入式系统驻应褥为中心，激计算辘技术为基确，软件硬 率碍剪裁，对 功裁、霹嚣蛙、戏本、俸羁、凌糍鸯严糖要求，属专簿诗算撬豢绞。特裂逐 年来，计算机网络的飞遮发展，也给嵌入式系统的发展泣入了新鲜活力。 嵌入式技术静发袋大致缀蘑了疆个酚袋，第一蹬毅蹩墩擎慧片为核心浆 霹编程羟案4 器系绞；第二睑段燕娃嵌入援e p u 为基差| l 、默燕单撵佟袭统为梭 心的嵌入斌系统：第三阶段疑以嵌入式操作系统为标志的嵌入斌系统；第四 除段麓骧j n t e r n e t 必标恚翡歉入式系统。嵌入式系统的投心部 串是各秘粪爨 的嵌入式楚理器”1 。嵌入式慈统较律经历了涎个发鼹除敷，一楚妻嚣以汇编 语言编制成的软件，= 是嵌入式实时操作系统r t o s 。而以v x w o r k s 、n u c l e u s 、 w i n d o w s 蹬等先代表戆嵌入筑蜜时爨幸睾系统瑷在已在嵌入式系缆中占据了妻 流软储的地位。 目前，嵌入式设甜不断深入人们的日常生活。这种系统几乎涉及到了生 活静燕建落落，镪捶魄予囊巽p 3 、￥p 4 、s 渊o 路圭器、p 激、手壤、攘礞盎、 汽车电子、电磁妒、媳梯、安全鬈统、自动嫠货机、医疗仪器、体纛醺、盎 动取款机等。 这些形形色散的嵌入式墩建以独立敷翅为主，不蒜簧建立按臻嚣瓣络a 但一些嵌入式应用，如各种i c 书收费系统、安防监控系统多采熙e 心总线， r s 2 3 2 或r s 4 8 5 总线缎网，需舞单独布线，也不能利用现肖以太网阏络资源。 l 。1 2 嵌入式设簧的联网技术 隧羞现场总线技零的发麓，尤其是工业阻太隧的目濑兴起，嵌入式设备 能够赢接上两并接受控制成为技米发展的一种必然趋势，加上以太辩的广泛 覆盖摹娃接入点的不瞬增长，利用以太网蹦终爨源实藏避瑕监控也成为可毙。 鳓瞎实现嵌入式控制设备联网的方棠有“： ( 1 ) 将一个，j 、韵髓b 服务器作为r t o s ( 嵌入式实时多任务操作系统) 酌一 西溺交通大学硕士研究生学位论文第2 嚣 部分，使现场设备具有w e b 功能。 ( 2 ) 采用寒速徽处理器，磐d 鼹等，在单片撬惹绫主实瑗# 勰功齄。 ( 3 ) 片上系统s o c ( s y s t e mo nc h i p ) 赋当前电子技术发展热点，也是嵌入 式系统发展的一种最新形式。 1 1 3 滚入式撩 睾系绞鳃发震与嵌入炎较律嚣发 a 黝提供了非常好的机遇捺动那些熟悉8 位或1 6 位机的开发人员学习并 应用3 2 位处理器，同时让更多的嵌入式软件开发人员开始从事嵌入式操作甍 统及痰爆较传的拜发。嵌入式操作系统魄嶷瘸使褥强p i p 协议钱、嵌入式文 件系统以及用户豳形界面的蜜现更加系统化、规范化，更重要的是，它可以 大大增进产品的性能，那些支持嵌入式实时系统( r t o s ) 的a r m 产品要比用8 位、1 6 位掘变季晷鬟掘右鼹g l 力。 市场上酌嵌入式操柞系统种类繁多，最常见的有v x w o r k s ，w l n c e ， u c l i n u x ，u c o s i i 等。它们的发展也经历了这样几个阶段。1 ： 第一阶段；嚣操作系统的嵌入算法除段。这个除段也可以称为单片枕算 法段，处理效率较低，- 存储容爨较小，几乎设有用户接口，适合于各类专用 领域中的控制。代码可以用犯编语言，也可以用c 语富来实现，程序运行后清 除内农。 第= 簖段：以嵌a 式e p u 为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统。 c p u 种类繁多，但支持硬件底层的驱动比较少，开发人员还需要做太量的驱 动开发= ：e 作，由于系统开销小，运行效率较高；操作蓉撬具有一是蛉扩展性， 僵兼誊性院较差；开发软件较专盈，用户彝瑶不昭发好。 第三阶段：通用的嵌入式实时操作系统阶段，以嵌入式操作系统为核心 的嵌入式系统。能运行大多数的微处理器上，兼容性较好、内核小、效率嵩， 款俘和鞭动静横袋仡强，荔予扩展；具备文件帮嚣蒙管理、设备支持、多经 务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大嫩的应用程序接口a p i ： 嵌入式应用软件丰蛮。 嵌入式软释豹开发方蟊，哭要嵌入或操 # 系统胃疑暝裁遗移褴弱硬襻平 台上，接下来的软件开发工作效率就会提黼。宿主机上的嵌入式歼发由l i n u x 向w i n d s 平台转移，某些嵌入式操作系统还支持面f 趣对象和可视化的开发。 语言上，麸语害+ 过渡，嫒懂连运芎亍脚本和第三努软释平台，如j 靠v a ， 代码熨用性和移植褒得更简单，也渐渐改变了从头开发嵌入式软件的局面， 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 蕊 开发方法慢慢地象统他。 1 1 4 嵌入式远程黢控系统图内外瑷攘 诞程簸控是潮内外研究的前沿课题，翻内外都震升了积极的研筑。1 9 9 7 年1 月，酋厢基予i n t e r n e t 的远程监控诊断工作会议出颧坦福大学和麻省联 工学院联龠主办，会议主要讨论了有关远程渡控系统开放式体系、诊断信息 规程、传输协议及对阁户的合法戳制等，并瓣未来技术发展作了展颦。由斯 坦福大学和麻省瑷工举院合作开发基于i n t e r n e t 的下一代远程监控诊叛示 范系统，逮个系统得猢了制造业、计算机业和仪器仪表她的s u n 、h p 、b o e i n g 、 n t e i 、轴嘲等1 2 家夫公司的热浦支持穰遵力配台，最瓣这些公嗣熬同擢赶 了一个实验性的系统t o s t b e d 。t e s t b e d 用嵌入式w e b 组网、用实时j a v a 和 b a y e s i a n t 初步形成在i n t e r n e t 范围内的信息靛控和诊断接理。 舞辨，许多援舔缀缭，豁 擗。s 矗( m a c h i n ei n f o r i l a t i o n 融n 8 9 e m e n t 一 0 p e ns y s t e ma lli a n c e ) 、s m f p t ( s o c i e t vf o rm a c h i n e r yf a il u r e 陌e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、e d 鞠( c o n d i t i o n 渤n i t i o na ne n g i n e e r i n g 溉n 8 9 e n t ) 等，遣绦绘俸了关予通过瓣络避行设备蓝控与敲簿诊辑咨诲鲍 研究工作，并制定了一些信息交换格式和标准。 许多大公司氇在德们麴产品孛船入了i n t e r n e t 的功稚，如b e n t l e y 公司 夔诗舞撬程线设套遥抒鳖测鬃统阮t 酬8 n a g e r 2 0 0 ，掰戬溪过弼终渤杰数据交 换( n e t d d e ) 的方式向远程终端发邀设备运行状态信息； n 8 t i o n 8 li n s t r u m e n t s 公司瞧在窀的产潞l 曲w i n d o w 8 c v 敬及l a b v i e w 串 妾翼入了翔终遥最处理模块，黢疆霹鞋逶 毫w 张、f i p 、e m a i l 方式在阚络莲溪 内进行监控数据的传送“，。 来来潮络蓝控豹壤念可潋l 舞结为这样凡句话：箍控管瑾要这翻”鞲”，朗 妊嚣一个授投者( w 泌8 v e ) 在经秘瓣候错h e n e v e r ) 、媛舞遮点( w h e r e v $ r ) ，熊 通过任何一种手段方式( h o w e v e r ) ，获取任何一个被控对象( 人或 锈) 知h i e h e v e 力静侄释信意( w h 8 t e v e 而( 强僚、声音、数攒等) ，形残个蔫 度蟹裁托熬宠冬瓣鹱按网，这就燕寒来簸控熬理怒模式； 目前蹦内嵌入式遗程监控难处于刚剐进入剥快速成长期，虽然目前市场 圭也麓苓少支持嬲终簸控懿产品，迸摇穰络摄像枫，弼终程鬏黢务器，掰r 筹，逑合予较大的企擞帮学校等攀位使鼹，毽8 2 够雠较低的成本秘较低鲍凌 耗走入千家万户避需簧很长的时间。用户对嵌入式产品的网络化的要求还处 西南交通大学颂士掰 究生学位论文第4 页 予视级除段，曩声嚣求不够遗甥，淡费溪念也不残熟。 。2 嵌入式远程监控系统矫究酌意义 经济的发震键镬装人镪将爨动佳兹各秘技术不凝应越至生溪、安辫孛。 传统的零她模搬姣控方式运灏不艴满足大范嗣、远燕璃监控的懿求。照着互 联网的大筒积覆盖，近程监控b 经渗透到教育、政府、娱乐场所、臁院、酒 痿、运动场键、城市治安、家庭等多秘镶域。嚣蘸的嵌入式监控篆统，整合 了嵌入式癀服务器的些技术，舆毒较强盼实对性，良好的交互性等特点， 并成为个低功耗、黼集成的远程网络控制中心。用在蜜防中，w 以随时得 到各处的安防信息；用于家庭中，可以在经傅时闻、饪砖地点查嚣挣控案4 家 里的所商惰息电器与姥感器。 与传统的监控方式稳沈，瓣络盏控已缀显示娃j 宅独有的优势： 凡是有网络的地方就能橡建网络监控系统，从磷节省了毒线、线路 维护费用。 w 癜接通过i n t e r n e t i n t r 8 n e t ( 企戴内部两) 避行网络通信、数据交 换，实现远程缌态、参数修改等。 减少了诸如湖蓑、代理服务器等中间环节，降低了安装的难度。 对于搜爱密来滋，璃络蕊控还不蹙辩空魏敲潮。 操作方式的便捷性已经越过早期技术，特别是基于w e b 的嘲络监控 歇件与早期的软件相比，幽c s 模式走向b s 模式，篇户其需要打 群测菱嚣帮霹完成攥棒。 现场设备通信速率和通信倍道的利用率大大提高。 基于i p 的网络蓝靛被韭羿认为是未来远程监控的主簧趋势。下代互联 掰( 黼n ) 按术将会对潮络监控产玺匿文豹嚣蛹，譬蘩的瓣络鉴控还采塌兹燕 i p v 4 地址，i p v 4 的地址资源是有限的，如果在网络监控中运用i p v 6 网络协 没，让每个控制点拥有嗣定的l p v 6 遣址，褰施髓控静o s 嗣软件开发将更蠢 矮。隧整技零匏茇爨，寒来魏弼终菠控胃巍接转送爱豫倍惠、多媒体信息， 也就意味潜高清晰、离解析度多媒体信息的实时传输成为可能，我们也正在 向这个方囱不断努力。 西南交通太学硕士研究生学位论文第8 淡 幂3 3 v 嗽压正常。一个大电骞期一个小电蜜势联起寒健用，大瞧签按臻4 低频 于扰，小电容捧捌麟颇于抗，以褥燕f 较穗寇的线牲媳愿输豳，翔鹫2 2 所示。 露各2 累缝电淫模块奄鼯原理鹫 童2 2 系统籽钟惑路葛复 壹电舔设计 根据s 3 c 4 5 1 0 b 的最高工作频率为5 n m h 2 相片内p l l 电路的工作方式， 滚择l o 溅 毪靛有漾菇撼，妇嚣k 3 辑示。i o m 觳有源菇振麴输窭缝过片内静 p 糙。奄鼹5 嵇频，产燕系统王撵频攀5 0 m z 。蠖翅撩鼗燕撼经p l 毛产整王挎 频率的方式霹以酶低褒鬏干扰，键是其它幽霪p 疆，电路型微楚耀辩熬常用芋 敷。在使用倍频的情况下，s 3 c 4 5 1 0 b 的外部设鬣电路如下，第c l k s e l ( 8 3 脚) 炎低嗽平，v s s 5 4 鼢鞠f i 琳嚣r ( 5 5 脚) 搂一个8 2 卸躺电容，蓉誊搜使麓 s e m 鞋z 蠢潆磊振爨播上强l 辩i 线，臻图2 1 4 辑录，潮辩c p 耵端f i 聪藏辫需 要作改动始嚣2 5 掰示。 醴2 _ 3l 溉似z 商瓣晶撤 篷2 - 辛薜j 鹱p l l 电路魏娩圈2 5 没宠时钟频率礞理黼 守 w 鹅辩歪落丈攀鞭磷窕嶷攀经谂文辩 3 獗 定义如袭2 - 1 2 所豕 引辫 皂称功能撼逮 ld e d数攘竣渡检粼 2r x d 数掇接收 3t x d 数搬发进 4d 强 数据终端难善好 5 g n d接她 l 6d s r 敢据设备 ， 燃 谆袋发送 8c t s蒲陵发送 9r l 摄铵指示 最2 2 袋s 3 2 c 锑辫髭义释搓述 蔡究成基本的串行通信功能，只需要黜( d 、t x d 和g n d 即可，由乎 r s 2 3 2 。e 标准所定义豹高、低憩警和s 3 e 4 s l o b 系统的0 v t t l 电路所定义 约赢、戴邀乎信号究全不厨，l l 豹探准逻辑“l ”黠废2 3 ，3 v 彀乎，耩 准逻辑“o ”对应0 o 4 v 电平，而r s * 2 3 2 一c 标准采用负电平逻辑方式，标 准遥辑“l ”对威3 v ，i 5 v 电平，标准逻辫“旷对建+ 3 1 5 v 畦平。两者通 信就必须通过电平转换，一般袋趱m a x 3 2 3 2 。 设计中的串行电路图如图2 1 3 所示，网为本设计中，需要两个串行口， 一个用于控制台显示输入输出，男一个瓣予云台控制，均用虢线日 出。因藏 匿中帛礤l u 越疆o 谤i 分采用燃3 2 3 2 电平转换詹罨l 出。串口2 ( u a r t l ) 部分宜接引出，并在u a l x d 0 和u a 0 处加了两个串口数摄指示灯如图 2 。1 4 所涿。 衰2 皓两缴串行群的电路鲧理瑶 西辩交通大擘硕士研究生掌位论文第j8 页 。b e ye ：f # e i 搿嚣8 p 敬t 选辑菜单p r o c e s s o v i e w s 瞻r y 涟矮，爨臻存绱器鬻韬，在存 蠹器 起始遗垃横输入s o r a m 的淤射起始地齄：0 x 0 0 4 0 0 0 0 0 ，数据嚣应箍永s d r 椭 牵的蠹昝，此时爨嚣冢鲍爨窖为一些随戢数。双毒蒸零的往一数摆，输入赫 赫绥，翔输入0 x a a ，藩对应的存镶单元髓蒸确显示嚣才输入静数据，噩l j 表鹗 s 豫艏存德器毒蕾难常工棒。簌连续静4 个字节输入o x a a ，然篇释输入0 x s + 捡测3 2 位数据是器正确传竣，装熬中蛉巢一位或死霞数擐出现错误，剐嚣嚣 捡鸯数撂线。这耱控溅懿乐琏跫0 x 怂静二避巷序剥楚l o l o l o l 0 ，褥0 x 5 5 龄 二避铡夸剃是瓢8 i 雒0 l 越，这撵，所鸯像豹黼释状态豁胃戳被潺试劐。 2 t 3 、5l o l o o m b 蛰s 以太阚接口瞧路黪测没 系统选择了r t l 8 2 e l 瑟为搠终瓣耪理鼷蕊持，该蕊拷巍l o 鼢p s 耱l 鼢泌 琢境下菠卷工终，在鬓据扳主秘黪络羧疆樱美靛有五个臻d 撂示灯，分嬲表 示l i nk f u l ld u p l e x ，l o a c el o o a c t ，c o l l i s i o nl e d 。程上电并连接 上髓络电缆( 霹标投墨变按概斓涟使用案遴网络电缱，如聚积圣 舞辊樱连饕簧 谴髑双瓣澍联残的媾况下，l i n k 点亮，i 罐藏1 0 粼搬暴l 髓会患裁，势蠢 规律地闪烁。如果发现只有1 0 m 状态下可以工作露1 0 0 m 状态下不可以工作， 需要检查r t s e bs l 脚榈连的电阻，是否过大，一般霹麟逑括】，叛2 ? k 的范 围。鳃暴l 工褥攫拳灯不嶷，褥要鲻承波嚣捡测一下与r t l 8 2 0 l 跳相凌瓣 2 5 m 晶掇是否正常工作。 2 4 疆韩设计牵酌芙键漓惩 2 。4 1 褥要注意的c p u 器驻簧引脚 s 3 e 娟l o b 共裔2 0 8 只脚，q f p 封装，g l 脚分布比较规律。襻储嚣的地蛙 线和数据线分衣在蕊片豹一侧，嬲络接黯鞠串行口矜密焱一觏，在意线画p e b 时根据此布局可以恰当的安排外侧器件，使布线简单一然。 在设计翟标授君尊，嚣要熏点注意班下鲢僚号线： ( 1 ) l i 髓娆：大端小端模式建撵；l 脚。离彀平封摩小螭摸蕊，骶甑平对应 大端模式。在奉系统中鹰用的是小端模式，引脚缎过一个上挝电阻到 懿电平。 ( 2 ) f l l t e r ：零旋用中使用了p l l 电路，此日 脚釉g 闯需蔡接个8 2 0 p 的电窑。 嚣爨交遗大学磺磷变生攀位论文第2 。拳 雾螫囊囊鬻馨潋蕤囊篓霪囊 鞘：i 囊毳霎囊雾鬟冀纛蘩鞋霎雾签羹 $ 。i 剿彩蜜戳剐雾疆鞭臻善娶瓤遂意；誊纂蕈；羁利刚 爹努引囊驺 ；聪薹| j 蠢蓑叁j 国壤豢凝瑟醛篓麓馑毒。掣麓篙嚏曼謦i 醚强錾蘸澎。胡繁叠，强州j 幽翟。蟊譬争豪纛酲醚鬟蕊麓蔼驾蠹挚蠹翱 朝强鲶理5 。 涌一羹霪露缮支持慕餮霪。辩震魏簦。霭鎏豢甍i 黔耱敦传、事富豹网 络 支持、与p o s l 3 + l b 兼密、多舨零的b s p 支持、霸户可怒剃攮 鐾系绞瞪 件、可艇性强、实时性强、支持雾任务、抢占调度、任务间的通信与同步支 持、设计了任务与中龋闻的邋傣椒裁、辩发笔调试环境魄较友好。 缺陷鸯：v x w o r k s 目藏支持的p p p 协议骞一定鲍趟鼹性；任务闻的避擦 机制不够究善，目前支持管i 麓( p i p e s ) 、苴斥信号量( m u m a le x c i u s i o n ) 、共事 数据结鞫( s h a 托dd a 埝s n 艄s ) 、消息献剐( 斟e s s a g eq u e s ) 、信母餐 ( se m 鼬o r 龆) 、套竣掌( s o c k e t s ) 及信号辏i g n 啦$ ) 。骰不支持邮藕( m 越糟o x 嘞霸 事件( e v e n t s ) 。开发环境t o m a d 0 巾项目管理能力不够，依赖于m a k e f i l e 文件， 容翳造成转s p 筒工程韵配鬣不能阍步贾薪；v x w 蕊韵技术支掩不是，b 辨 的移植嚣鞭相黉长豹学习朝攀撞。 二、u c l i n u x 操作系统 u cl 融k 是嵌入式“n u x 的一个分蠢，是“锌对徽控镣领域简设计鳇 li n “系统”。u c l i n 是一个究垒符合国州娼p l 公约的操傩累绕，完全弹 放代码，现在由l i n e o 公司支持维护。u c u n u x 从l i n u x2 o ，2 4 内梭派生而 寒，澄装了主浚l i n 粼的绝大帮努特攮。它燕专门铃对波有删翡e p u ， 并羹为嵌入式系统徽了诗多小掇纯的工律，滔用予具有很少肉存躐f i a s h 的 嵌入式系统。u c l i n “是为了支持没有m m u 的处理器丽对标准l i n 慨进行 修菱，形成了一个菇嶷饶豫滟、代码紧凑酌嵌入式l i n 戤，绦窜了l i n u x 翦大 多数豹饶患：稳定、蠢妊靛裁翦撼、优秀鹄鞫络功麓、完备豹靖备耪文释系 统静支褥、戳及貅准率富韵a p l 等。 hc 毛l n 馘代码瓣熬轶互联嬲受赞获褥，h e 毛i 8 包含毛遗“常赠翡a p t 经过撩译，离援小子5 i 2 x ，簌含其它蕴静鼢擦痒蒙统霞璃约粥描潞。支持 嚣南交通大攀颂士研究擞学位论文第2 6 页 同时s d r a m 中先后会存在两种内存布周方式，即用b 0 0 t r o m 运行时的内 存布局和vx*。rks逡幸亍时的内荐蠢局，如图33和图34所示“”。 u s e r r e s b r v e d m 酬 8档eserveds y ；孙y s l 拥痒。p ( ) sy8memtop()髓h i g h a d r s r a 也l 0 w - a d r s l 燃a l 一l 筑舰一a s 图3 3 8 ( m r 咖运行时啤内存布局 謦标援主豹内襻包含嚣帮分，一部分是f l a s h ，勇一都势是s 0 r 捌，本系 统分别使用了s s t 3 9 v f l 6 0 1 和h y 5 7 v 6 5 1 6 2 0 。目标板加电后，首先运行b o o t r o m 中的引导程序，b o o t r 傩引导撵序完成必要的最小硬件韧始化，并把b o o t r o m 妻身静一部努代鹦簿燕裂l i 矗m 懿起始逵蛙为戤j 铺一a d 醛懿蟪方。然螽穰 据启动参数从启动设备加栽v x w o r k s ，并把v x w o r k s 的映像拷贝到 r a m _ l 0 虬a d r s 为开始内存空间。翌争4 孛。s y s t 女e r y p o o l 蹩￥x 鞠r k s 彝应瓣程事运行辩冒撩终、使用的内存空间。w d 耻p 0 0 l s i z e 内存区域用于v x w o r k s 中调试代理任务进 激轧serve轧g掰m c m o p 。i耶b 撺o 。ls i z 8 ￥x g o k s 栅d 矗pplication( t e j t d a t a b s s ) initials t a c kr e s e r v e d s y s p h y s m e m t ( ) s y s e 孵筇f ) r l l l o l a d r s l 0 c l j 眦l o c l a d r s 蛋和4 ￥x 霹。r k s 运盼瓣翦内存毒焉 行模块的动态如载，如果投有配置】i f d b 代理。该内存将并入系统内存池。 西南交逋犬掌硕士研究生学位论文第3 4 页 翔一30船r棚靛德蜘始纯遴辚4 j 。2 呶w 糖k s 靛扁礁过程分掇 懿上掰述，￥x g o 摭s 豁蒺攀嫡动曩装8 r 糯波像酌s 导，v 艚o r b 靛像是经过连接戆、竞按静、手鼙撂串帮运霄髂= 迸谁l 代鹅。 ￥x w o r k $ 有翻糖类型鲍妖豫，分剐照搬w 。r 虹、v 殚o r k s j o m 、 v删镕媳，resid馘t、vxgorksjo攘c娜rs。vx#ob爨在r躺中运行秘 vxworks炊像，vxworksj是巍r摊书扁幼r鼎运行静vxworks漱像，不嚣 要8 ( 黼r 涮的辅璐，￥x r 媳一r o m 鹣s i d e n t 照谯r 蹦中癌动并在r 翎中运行 驹v x w o r k 8 映缘，也不器爨b t r 溅辅助，v x w o r k s f o m e 瓣弦e s s 楚v x w o r k s r n 珊的压缩格斌。出2 土主凡静粪登的￥x # o r k s 的壤像，避稽餐置要么在r 蕊牵，要么在r 麟率，不同豹姨豫寝动颁净不同，褪怒差剐弗不大，主要髂现在设籀擞电墓黢 初的启动葶胡始化代鹞上。逶行予r 渊中的v x w o r k s 不馊鼹s y s i n l t ( ) ，薅 运行予黜巾懿v x g o r 酶将审调瘸8 y s i n i t ( ) 劳初始讫r 麟，s y s i n i t ( ) 静翁 虢是复证处壤器，执行簸少的俘必簧翁硬体耪始忧。 4 1 2 1 程r o m 中运行的v x 投其扁动j 蠛廖 在r 涮串运抒熬v x 轷o r k s 蹩蘩疆缭姨像，开始帮觚r 淄麴蓠媳壤开始 执行( 魏辩8 t r 酬映豫誊接集成予r 戚类擞鼬v x g o r k 8 羧像率) ，v x w o r k s 的d a t a 段复制割r a m 的l 0 c a l j 0 w 。a d r s ，t o x t 段留糕r 删并在r o m 执行。 趣 h i 蒌 酬 兰嚣 嚣蒸耍逶穴攀硕士獗究生拳德论嶷嚣3 5 黉 这耪穷忒蛉执行使麓应用程序青受大韵内存空阊，毽蔗逡鼋亍速麓懂。藏对扁 磷蹶痒魏下“”： 文棒r 。m ! n i t 。s 巾鹃r 。 【i i n i t ( ) 啼文傅b o o t i n i t e 孛瓣# o s t a t ( ) 净交 牛u 鲥e o 埘i g 。e 巾始u s r l n i t ( 审s y $ 瓤l 糠( ) 专u s r k e r n e l l n i t ( ) 审 k e n e r l i n i t ( u s r 晒o t ，) 。 莲+ 。2 2 寝耗氏m 审逡行酌v x 黻赦莛稿动顺序 在r 删中运行麴v x r k s ，逡行瓣的b o 。l r 雠秘v x r 埝映缘憨艨绩莽 存储于r 渐孛魏，辩簧对张鼢r k s 璇像解撬缡，菸熬t 雠t 敷帮d 8 t 8 蔽拷贝 戮l a l 。渊一a 源s 中，执行s y s n i t0 ，然嚣虢到r a m 躺首娩垃汗始运行 v x w o r k s 。在r a m 中运行的v x w o r k s 的启动顺序如下： 文释r i n l t 。s 中靛r o m j n io ( ) _ 文终b o o t ! n i t 。c 中的 秣s t 甜t ( ) 专s ，s 繇b ，s 审静s y s j n i t ) 专变僻u s r e f i 积e 串的 u s r i n i t ( ) 每s y s f i n i t ( ) 专u s r k e r n e l i n i t ( ) k e r n e l i n i t ( u s r r o o 乜) 。 4 ，1 2 3v x 铷矗s 稿动中涉及剽鹣关键灏数功髓麓贪 r o 瓣孙j t ”4 ：冀：残辩c p g 基本落存器嚣枣嚣始诬，焚率辫，燕辩e a e b e ， 初始化f 1 8 s h 和r a m ，僚存启动类裂。 r o i f l s t 豁t ( ) ：完娥掩r 掰巾静软椽鬣裁劐黻m 中，榱据r 测熊类型 r o m s t 簖t ( ) 究藏鳃逛缝或复割豹霸作。r 盎串瓣鬟躲蜷缝褒e o n 爨g 。h 串蠡 r 洲- h i g h o d r s 措怒。 u s r l n i t ( ：保存s 饕类型蒋惠，宽娥撵捧蓉绫蠹援新辩酌掰奢磺棒鬣置， 然螽赢韵搡佟系统内挟，将控铡投变鲮操稼系统。其体痰窖毯括翘始缀 e a e h e ，b 8 s 敬清零谮肖蕊定所有束初始他的凝煎必须以o 为初始值，来初 始豫的变鼹谴子b s 8 敬) ，勰贻识巾龋悬蠡袋，耪始忧系统骥l 串环壤。 s y s 黼i n it ( ) ：宠娥澍襄动攥佟系统内竣耩辫环境静朗贻他。 沁r n e r n i t ( ) ：裙始纯多任务环境，然艏将控黼权交给操作系统。 u s r b t ：视始他 内幕绕，安装驱动势秘贻纯硬络蒸缝。 毒1 3 毽黯镪鹣嚣靛方法等b 饿瓣酬麓鬈成 本带塞簧奔绍舒辩翎m 芯背s 3 妫s l 编及f l a s h 芯片s s t 3 9 v f l 艿o i 对 燃t m 7b s p 模搬进行巢傣修改。 在“t a r g e t n i g ”下，建盛鑫蠢静8 s p 强豢，鞠a l i x h c h t t p 和 b s 轧姨e b t t p 。将毅8 l l 瓣录文磐嫠涮弼a 弧一x j t 锄。祷艨w r 轴渣r m ? 藩 西南交通穴学硕士研巍生攀位论文第4 0 凝 中一个难点，也是一个重点。以下几点怒本设计中b s p 开发中所遇到的关键 处： 帮始 b s p 谴斌瞎崽 罄 吨“黑舔”落薅窿 1 如何选择合趱的b s p 模板。 2 熟俺针对翌掇援赞爨存靼f 1 8 鼎芯片，修改襻锉系统熬疆 牛参数，鲡 地址宽度、瞧存大小、p l a s h 存健器大小，冀选等。 3 ，选择加载v x w o r k s 的方式，如设定嘲络参数、串日控制台，v x w o r k s 穗动时熬蠹券设萋等。 4 瓣簸与最小系统无关豹驱动，尽鬣减少错误，邂步增加功靛。 缀过对b s p 认识和初步修改，现对b s p 的基本开发过程总结如下： l 。曾先设矍系缓坯境( 翅下裁方式秘潺渡策略等) ： 2 编写预内核镪始化代码； 3 戆耩耳赫机调试代瑾鼢b ( 审日或网络) 与开发环境下t o r n a d o 工具的 递接方式： 4 廖动最小的v x r k s 内拨加载系统时镑支持、安装中断； s 完成b s p 摄供所有蓥颁的硬件环境支持( 铡如霸络支持蒋) ： 霭南交避文拳黻士礴究鸯喾位谂交第4 强 6 搬理、测试b s p 并编写开发文档 4 。2v 删妁r k s 枣h h e f f s 文羚黎统黔建嶷 由予f i a s l i 存储器具有体积小，耗电省，非易失存储的特性嵌入式系 统多搜麓f l 嚣l l 存鳍溺传程搭。农本毕娩设计中，辩a s h 襻储器酾存储内容包 鸯三个帮势，一个蹩b 1 0 8 曲煞二个燕v x 矗s 搽俸蘩统浃撩文箨，避商 一个是g o a h e a dw 曲8 e m r 的工穰映像以及用户网页及脚本。 魏a s h 存穑嚣每w w o 矗s 酌畿疆是本设计麴关键一环，如巢稻户可敬力- 便 造臻缀张a 盘存糖嚣，藏爵鞋对v x 文s 搽箨系统舞缴，也霹黻将震户瓣零 或网页文件写入f l a s h 。而t r u e f f s ( t r u ef l a s hf i l es y s t e m ) 为种类繁多的f l a s h 存诺设备提供了统一翁头设备按勰，势强其商可重入、线程安全翡特点，焱 持大多数流行嚣e p u 鞠絮，蹩m w 姆或e g # 公霹尧v x w 酶捺 馨系统定剩豹。 本设计的攘要一环是在s s t 3 9 v f l 6 0 l 上移植t r u e f f s 文件系统。 基予v x w a 巍$ 懿轴e f 勰文律系统建藏螽，就褥戳艨在w 溺d o m 搡 睾系 统下对骥擞操绍一样，进弦鼗器黪拷炎、测狳戳及文髂携建立褥捺佟。本繁 重点介缁1 m e f 黼的文件系统结构以及在s s t 3 9 v f l 6 0 1 ( n o r 芯f l a s h 慧 片) 上熬实瑷。 n o r 秘n a n 玲怒现在謦场上两释生甍匏# 暴失阕券技术。l 勰、l 于1 9 8 s 年首瘫开发出n o r f i 鑫s h 技术，惯底改变了麟先有e p r o m 和e e p r o m 一统 天下黪局艇。n 0 建麴! 卷点楚芯片蠹挟嚣x l p f e x e c 拇囊p b l c e ，遮撵痘建鞭 序可以蛊攘在f l a 幽内运行，不必再把代鹞读到系统r a m 审。n o 疑的传辕 效率裉搿，在1 4 m b 的小容擞时具有徽瀚的成本皴盏，因此在嵌入式系统 中褥n 广1 泛黪应耀。 4 2 1 邵f s 文释累统结椒麓介 靳u e f f s 由3 藩蜜现口；翻译层( f t l ) ，硪d 藩和c k e t 屡缀成，狮 匿舢3 所衣。 翻译屡( 盯l 主黉实现1 h e f f s 和d o s 鹣之间的藏缴变互功携，落也包禽 了控铜f l 髂h 躬浃浃射、磨损控制、碎背翻牧和数据究攘性检耱等功能。舔 前霄3 种不同的翻译屡模块霹供选择，选择的标准遐报攒f l 碰l 赍腰采用鲢 工艺换定，这三种转荆是n o r 型、n a n d 型和s s f d c 溅。 m 鞠i 臻( m e “m r y 豫如。酶g yd r i v e r s ) 功能奎蘩燕窑现对翼体豹f i a 曲 器藏交避大攀磷士醋究整拳位论文蘩4 2 爱 进行读、写、擦、识别筹驱动，劳设置慧f l a s h 密援撼荚的一些参数。强赫。 国e 秀发癸壤下的转黪趣孛邑经镪含了支持热t e l ，a m d 鞋及s 瓣s g 帮分 f l a s h 蕊靖瓣醚薯蛰屡驱动。赫瓣芯片器器檄据蕊片豹搽律摆令篱耩编篝瓣d 驱动，可以根摄个标准的驱动模块进姆修改以适会辫簧。 s o c 妇t 屡则为县抟硬蚀提擞接珏服务，鼹实瑗电捱控裁、基蟪皱设鐾、 霉檬护控制等。 以上三部分，通常要做的z 作就是后鼹鼷。 | 渤。文件幕统i ht m e f f s 文件系统 麴译层 耐硒艨l | s k e t 廖l 搿 3h h e f f s 定袢蒜鲢屡次绻辩 4 2 2s 8 t 3 9 v f l 6 0 l 芯片中的t f f s 文件系统的实现 4 。2 ，2 ， b s p 中穗关文件的粥嚣 针对s s 弱9 v f l 6 0 l g 涮8 y t e ) 开艇并醚萋t r u e f f s ，开发环境为 t o m a d 0 2 2 1f o ra r m 。在移植t f f s 中涉及的相关文件：i d e 开缴环境安装 鞲录下韵施耀e 删蝴施，下魏默认源支 孛t 魅e o n 螽g i c 需要备份，再将萼 s s t 3 9 v n 鳓相对虚纳 僚n 虹g c 文件放予该错录；b s p ( 在本毕业设计中为 b s px h c 觚p ) 目泉下的需要添加s s t 3 9 v f l 6 0 ，c 和s y s t 馈c 遮两个文件；b s p 目 最下必矮修改豹文释还有n 蠡参h 文件鞍m a 妇霸l e 文停。 ( 1 ) 巷鼯审c o n f i 瑟h 文释豁配凝 为了方便调试m 驱动，需簧在c o n f i g | h 文件中定义相关的宏。包含 了辎荚塞菇编译褥捌酌v x 融派s 的秘始健代码谲瘸穗国w ( ) 来创建管理 瓤f 鹳掰糯要豹络捣帮垒蜀窝蕊，并为f i a s h 设备注辑s o c k e t 组件驱动， 莽通过解轿奄t 舔d w ( ) 桶关联韵符母( s m b o l s ) 将与骶u e f f s 相关功能酾数连 接至# v x w 攮s 浃髂中，翔格菇纯 l 嚣s h 功能蠛d e v 孙蝴) ，剑建静鹋f 鹳块 竣备t 憝融斌h 利罄( ) ，绑定块浚器粥d 婷s 臻髓础f 瑙辩o n 盎g ( ) 等。e o 琏g h 变件中静糨哭宏定义如下： 褥蠢交遥大孥酸童疆舞爨喾佼论交第螅瑟 # d e f i n ei n c l u d e j f f s # i f d 艚i n c 嘁t p 抟 翻e f i 弛愆疆瓣善黼d 醒鼹 # d 硝j n el n c l u d e j f f s j h 0 w # d 酊i n ei l q d g 。s 勰，睾d o s f sf i i es y s t 女 嚣幽爨群i 藏j 黼姆蹲寰疆鞭攫辫声s 蛔车铺t i n e 睾粕rg 辩镪f a o i l i t e s 髟 # d 甜i n ei n c l u d 氏t l 。f t l # d e 戥n ei n e l 糖k 屯s y s 勰 # d 心i i 滁髫b j ! s & 疆 0 # e n d i f 乖i n c w 0 班脚s f s 划 ( 2 ) s y 鼎糯。c 静鼯链 为了变簿曩鞠 黼，每一争b 辩疆象下粼叠须惑窘一个s ，热毽隆文孛 。 玄梅静u e f f s 薪育的层( 舔译澄，s o 出啦精和硪d 蘑) 链接副一怒并鞠 v x w 弛绑定。阂就，盛矮壤瓣迭个文体并决定哪一释糙鞭) 和懿译艨模块 盛该毽禽裁强鹣皆；瑟在姆嬉溆。孛繁媛； 瓣b 烈l 黼埔t 姒￥i 嵇胁s s f 3 洲辫湃b 糕瓣$ ， # d “i i 髓删0 e ，l 鞭l一雕l 懿滞箍 罄酾 i 韩e 瞰s 琏鼻盎s 嚣麟静础5 0 0 瀚) 撵l 辜酶羹辅t 鼠融2 5 疆2 醚冀襻醛$ ， 蝴o 0 瓣l0 00 0 0 游o 。0 0 辩第箱键鬣l 为跳过0 8 确e 蓬 ， # d e f n ef s 默s l e( 0 哟0 i 0 0 0 ) 拳f 1 8 s h 靛l f 翳定髂系统太小1 7 鞭$ # 如f i n e # 瓣勰一8 u 鼹s 0 x 。1 0 0 臻潞玲地齄空淘飙l 鞭爨整饕嚣鲶影 # 翻 i n 章f 强s 蚋0 漩j i 殛( 钕e o i 粼玲魁a 霸静狂辩文群l 系统穴枣l ，? 蕊夥 其他强关鲍m 槽d 娃v e r 镪露头都# u n 如f 掉，固i l 霉蹴义f l a s h 穰琴统中的 鉴避缝帮犬枣。热絮岛s p 基最下浚毒$ 骶取弗文终，鼹么霹潋旋菸稳b 黯 嚣录下撵强令辩甫，熬螽敲土避修竣，秃荧内容霹珏誉雳修改。 ( 3 ) t 热c o n f i 晷c 的黻黧 接下来爨要修改缫删参。襄黪，奠? 方蠖譬囊，涟常将s 删鼬锨莛s ，翼 最下演变律拷煲戮箝s p 蠡录下，熬嚣秀骰密穆蒗；在斟黜n 6 黟建。荫 m t d t a b l e n 表中加入如下语句： 唪e 媳e r 骼 秣t 8 t ”$ i v l 6 潮辩l d e n t i 盼p 鞋8 酶v o i ： 嚣纛交通大举硕士蓊宠燮擎位论文蘩4 4 凝 # i f d e fi n c d k 瓣鞋l v l 6 0 l v l 8 0 般d i 如n t i 幻， # e n d i f 最斌就是将岛f 1 8 s h 相关m t d 驱动热入到b s p 娥屯h 姊下鲍m 赡镰l e 申a 即： 鹱a c 麟x 墨殳矗= s s t 3 9 v f l s 0 。岳 4 。2 2 ，2t h e f f s 中s o c k e t 鼷与m _ r d 艨驱动的舆体实现 在1 粕e 鞭s 舆体寰瑷鲶过程中，一般用户涎需故动鼹释层，只簧凝握爨 汪的硬 孛环耀进行粼饕瓣可。s o c k o l 层秘拔心是一个数摇缝搀强s o c k 髓，藏 映f l a s h 芯片在c p u 空间的映射。m t d 层也宥一个数摄结构f 乙f l a s l ，反映 f l a s h 芯片的物理将链，一般用户嚣要根撬鼻邑麴硬 牛对这2 个数攒绻稳和其 糍关代鹤进行改动秘移辕。 ( 1 ) s o c k e t 层驱动程序的实现f 2 2 】 1 ) 在s y $ t f f s 。c 斡s y 嘏f f s 轴i t ( ) 中注珊s o c b t 鼹数，即r 翻r e 醣s t e r ( ) 涵数。 l 0 c a lv o i ds y s t f f 8 i n i t ( v o i d ) ( r f a r e 西s t e r ( ) ； j 2 ) 编写s y s t f f s i n it 函数，初始化s o c k e t 层数据结构，涟册相应的处 璞泌数。 l o c 矗lf 龉t a t u sr f 魏r e g i s t e r ( v o id ) f 强。c k 雠v o l = 髓s o c 抽t o f ( n o 雠融i v e s ) ： i f ( n o o f 秘i v e s 弘豫i v 鹤) r e t u r n ( f l t 0 0 妇吖c o m p o n e n t s ) ： t f 始s o 赡e t 【n r i v e s = 4 r 融： v o l 。s e r i a l 耩o = n o o f o r i v e s ： i f ( n 。o 囝r i v e s = 。o ) v o l 。w i n d o # 曲8 s e 矗d d r e s s = f l a s h8 a s a o r s 1 2 ； e l s ei f ( n o o f 瓣i v e s = = 1 ) i w i n d 。w 油a s 髓d 积e s 8 = f l a s h8 0 0 ta d 黼 1 2 ： 黼南交通丈学硕士研究擞学位论文第4 5 页 n 0 0 f d r i v e s + + ： af il li n 翔n c t i o np o i n t e r s 章 v 0 1 c a r d d e 垤c t e d 。r f a c a r d d e t e c t e d ： v o l ，v c c o n= r f a v c c o n ；