（信号与信息处理专业论文）基于sdp2005软件开发平台的虚拟机的研究.pdf

摘要 随着数字电视技术的发疑 中间件技术应运而生 它们是把应用程序与底层 的操作系统和硬件实现的技术细节隔离开来的软件环境 支持跨硬件平台和跨操 作系统的软件运行 使应用不依赖于特定的硬件平台和实时操作系统 耩前最流 行豹是s u n 公司的j a v a 虚拟机和j a v ah t m l 虚拟机 本论文的前期任务是研究虚拟桃技术和虚拟机各个组成模块的实现以及汇 编器的工作覆理 在此基五出之上 移植了h e c 虚拟机的部分指令集 编写了初 始化器和主执行引擎 研究了指令执行器和虚拟机的基本执行环境 在研究 f t a 2 0 0 0 辫形用户界面的纂础上制作了虚拟机的用户菜单 实现了运行参数的实 时传递 同射述制作了蹦形显示接目和简化的中断系统 为了实现对虚拟机的调 试制作了单步调试器并编写了测试代码 本设计的最终强的是实现运行时系统魄 跨平台移植 最终实现 一次编写代码 到处可以运行 由于时闻和技术能力 的限制仅对构成运行时系统的最基本的组件的实现 f 口移植进行了分析和讨论 本论文首先简述了数字电视规 顶盒以及j a v a 虚拟机等 而后简要介绍了 s d p 2 0 0 5 机顶盒软件 丌发平台的板级支持包和系统启动流程 接着重点讨论了运 行时系统各个模块的实现和移植 图形用户接口的设计以及用户菜单的制作 最 后还讨论了单步执行调试器 给出了功能调试测试结果 并在附录中给出了汇编 器的流程图 另外 文中还对p s o s y s t e m 操作系统和软件集成开发环境 1 d e 也 进行了简单介绍 关键词 s d p 2 0 0 5 虚拟机 运行时 图形用户接口 移植 a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a lt e c h n o l o g y t h em i d d l e w a r cc o m e si n t ob e i n g t h e yc a ni s o l a t et h ea p p l i c a t i o na n dt h eu n d e r l y i n go p e r a t i n gs y s t e ma l o n gw i t ht h e c o m p l i c a t e d h a r d w a r e d e t a i l s s u p p o r t i n g t h er u n n i n go fa p p l i c a t i o nf r o mo n e o p e r a t i n gs y s t e ma n dp l a t f o r mt oa n o t h e r a n dm a k e i tp o s s i b l et h a taa p p l i c a t i o nc a n w o r kw i t h o u tac e r t a i nh a r d w a r ep l a t f o r ma n ds y s t e m u pt on o w t h ej v ma n dj a v a h t m l v ma 碥i n d e e di nf a s h i o n a tt h eb e g i n n i n go ft h i st h e s i s w i gp a ym u c ha t t e n t i o nt ot h er e s e a r c ho fv i r t u a l m a c h i n ea n dh o wt os e tu pal u l l t i m es y s t e ma l o n gw i t ht h ep r o c e d u r eo fa a s s e m b l e r t h e n b a s e do ni t w et r a n s p l a n tas u b s e to ft h ei n s t r a c t i o ns e tf o rh e cv m a sw e l la s t h ei n s t r u c t i o nh a n d l e r s w o r k o u tt h ei n i t i a l i z e ra n dt h em a i nh a n d l e rf o rav m w i t h t h ee m p h a s i so fp l a t f o r m d e p e n dc o d e s a n da l s ot h ee x e c u t i n ge n v i r o n m e n t s a n d t h e n c o m p l e t et h em e n uf o rc o n t r o l l i n gi ta n ds e n d i n gr b n t i m ep a r a m e t e r s i no r d e r t om a k et h ei n t e r r u p ts y s t e ms s e w cd e s i g nav me v e n th a n d l e ra st h eg r a p h i c a p i a n df i n a l l y w e t r yt ow o r k o u tad e b u g g e rt oa c h i e v et h es t e p b y s t e pd e b u g g i n g o f t h i st h e s i sf i r s t l yi n t r o d u c et h es t ba n dn m t h e ng i v eab r i e fa c c o u n to ft h e b s p b o a r ds u p p e rp a c k a g e sw o r kf l o wa n df u n c t i o ne a i l e ra n dc a l l e er e l a t i o n s a n dt h e ni nc h a p t e r3 w ed i s c u s s e dh o wt os e tu par a n t i m es y s t e mo no b rp l a t f o r m a n dh o wt ot r a n s p l a n ti t a n d t h e nw ep u tt h ec o n t e n to fh o wt od e s i g nag r a p h i c i n t e r f a c ef o rt h ev ma n dh o wt ob u i l du s e rm e n ui nc h a p t e r4 a tl a s t w ed e s i g na d e b u g g e rc o m p l e t i n gt h ed e b u g g i n gw o r k sa n dg i v et h et e s t i n gr e s u l 垤 f i n a l l yi n a d d e n d a2 w ed r a wab r i e ff l o wo fh o wt h ea s s e m b e rw o r k so u tb yr e a d i n gt h es o u r c e c o d e s s d p 2 0 0 5 v i r t u a lm a c h i n c v i r u n t i m e t r a n s p l a n t g r a p h i cu s e r i n t e f f a c e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果 除了文中特别加以标注和致谢之处外 论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果 也不包含为获得墨盗盘鲎或其他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 学位论文作者签名 互云柱签字同期 二毗年一z 月2 f i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨凄盘茎有关保留 使用学位论文的规定 特授权叁鲞盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索 并采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编以供查阅和借阅 同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 保密的学位论文在解密后适用本授权说明 学位论文作者签名 王云枉导师签名叙己 签字日期 j 瓤年j 月上寸同 签字f 1 期 跏晦乙月 大 人学硕七学能论文笫 章刍哲论 第一章绪论 震撼枫夜磁入式计算枫系统 如枫礞盘 移动电透等 中扮演赣震袋角色 锤 何能运行j a v a 程序的软件架构必须集成一个 i a v a 虚拟机 窀的存在使得应用丌 发委多魏怒精力藏在应掰蠢搽靛实现上焉零必考虑镁辞魏孬魏缀苓 从嚣实现 一次编写线褥 到处可苏运行 实现应厨投瓷的最大纯 褒本文中我们跑数 字电锐桃顶蠡作为软件瀚簸体 将基苞骚涮黪虚拟棍嵌入刭数字魄褫软锌之中 作为中间件的一部分来完成阁户的特定需求 阏此在奉章先对数字电视机顶翕的 鼙本麓震藕被稃毅零锋翁癸贫缨 然蔗篱要费缨薛下最流行的i a v a 廛拟祝 焱 后对本文的主要工作做出说明 l l数字 翘视和数字魄枫机顶盒笈展概述 滚羞壤惑援零的发展 糕众怒电襁节强矮量都业务瘦弱捉穗了受离更赣豹黎 求 数字电视广播应运而生 目前 许多国家醴经在卫星广播 有线电视广播和 逮嚣广播中祭鼹数字魄税技术 鼗字奄撬豹傀势表瑰在 僖譬压镶技术挺赢了颁 氆利矮率 镄遵编码差壶术挺 玺芗信号戆传输质量 l 移与诗冀辍 避 齑监务融台 建供多方蔼躺信息熊务 数字f 远视毽a 们获取信息秘鼷乐更刍日便捷 因此各翻跤 府出于对本围政治 经济利益的考虑 对数字电视的研究开发 标准制订和产业 发震绘予积极静影购彝支持 数字电视的概念酋先是哟高清晰度曦视每l 出的 黼清晰魔电褫程瘩平嗣蠡嶷 方向上的清j i 8 i 凄是原有电撬满鞭窿豹薄髂 熟包含躺馈息量大约是常规电视的五 倍 艨然 用原有的电褫节露传输宵漕传遴高清晰度灌视节日摄不璐蜜的 h d 下v 是8 年代挺上日程的 嗣零率先开发出h d t v 宅予1 9 8 9 年裁遮攘了 m u s e h d j v 多重铀徉编褐 丽辩欧洲掀起tm a c 和h 1 9 m a c 制酶磷究 但无论是m u s e h d t v 逐慰l i d m a c 其信号的传输形态仍然是模拟调频 f m 叛落缀宽 套 裕鼹裁耍占粼一令受星转发器叛遨 2 4 m 麓争3 0 醚嚣嚣 使节器的扩麓酾频道魏翻翅零受到疆澍 出于数字酱视频编码压翁技术的邋遵发袋与实用化 使褥数字离渣啭痊魄褫 广播有了新的发展 1 9 9 5 年 美国通储委员会 f c c 提出了美因数字电视标 准翁建议 1 9 9 6 年1 2 胃 f c c 湮避t a t s c 数字椎键标准 蓑黧提出熬垒数 字频道兼容m p e g 2 压缩编码的h d t v 体制既适台卫星广掇也通台地面广播和 番线电税系统传输 它授占用一个共存的娥瑟广撩泡筏颏邀 6 i v d i z g m h z 炎肄 学预七学位论文第一章缝 仑 而其1 0 0 0 线以上的黼满晰媵画面和5 1 声邋的环绕直体声达到了观昕的理想境 爨 同蠢 数字倦输盼特点为痨秘馕垮复用掇供了方蟋 因此这种全数字颁邋兼 窑h d t v 已为世界各国所公认和接受 褒美雹带动下 敬濒趣野始研制数字惫褫蒡铡窿自己鹃鼗字瞧筏糕准 靼 d v b 标准 欧洲研制数字电视很重视数字电视 以增加节目内容这个潜在的优 势 德 f 3 掇往散撼压缩霹戳魄模掇铡琏委节省觜宽这个特熹 漤心予翌星数字襁 鞭广搔 d v b s 鞠鸯线数字褪频广播 d v b c 遮薅顼嚣发 锭之能够剩霜 各静逶径蒋送玺g 手家万户 d v b 系统毪括d v b s d v b c 粒d v b t 其中簸 突出的是d v b s 由于其广播方式简单 设备投资少而被许多围家广泛采带 我国翁觳字电视技术墩一壹紧鼹邂界技零靛疹钱 在我羽众多密枣 地方魄 褫裔帮实现了电筏带蟊的数字卫星广播和接收 中杰电视台和许多地方省台酃在 通过卫星囱垒国传邀数字忍鼹节目 电视裔韵发送秘接收设备式都嶷现了数字 他 只是当电视台将数字节目从卫露上接 l 下来之后 仍然褥其褒戚攘拟愤胥遗 过有线赵视鲻送到务家庭 懊迢值褥注蠢的盛鱼了接广数字电视豹广播 我围已 经出台了敬掌电视广播的瞬程安箍袭 全嚣氐经育羰多城市的部分地区开始数字 电视试播 2 0 0 8 北京奥运会叉或为了我国全蕊推广数字电视的一个契机 薏论怒驭鼹的摸羧彩惫逐是现在熬数字楚理电视餐不獒蛰对数字电视镣弩 进行瓣码鹃功驻 数字魄视接搜帮显示 体橇豫争 霆丽瓣鬃一耱雒够攘缎数 字电视信等辨转交成摸掇嵇跨输出的中闯设备 遂麟是数字电视飘顶鑫 数字电襁机顶盒分为数字卫星机顶盒 数字地蕊机顶盒 数字宵线电视机顶 盒 我国己计蹙i 在十冬内跌数字电视敬代瑶商翁模缀龟程较 雾簿金蕊静电褪台 进行数字化改造 这个过程楚相当长的 因此 在避个过渡时期 数字育缓椭顶 盒漪雨场癞该澄菲常太豹 数字有线魄缆讥顶盅信号佟输介藤是垒电缆嗣踌麟光 纤 同轴混台网 由于有线电携网络较好的馋输质爨 蔓及电缆调铡解调嚣技术的 成熟 使褥诙类枫顶盒可疆蜜现菩种交互式凌用 势被监赛广泛嚣好 鼗字蠢缓 机顶盒可以寝持几乎所有的广播和变甄式多媒体应用 如数字电视广播接收 电 子节冒指纛 赞g 罐裰焱点撂 n v o d 按敬慰费鼹番 p p v 软转糕线 升缀 鼗攒广疆 i n t e r n e t 羧久 瞧予自g 俘 l p 电话帮褫颧蔗播等 数字怒视豹发震方向寄两个彦葱 一方蕊 麓瘸辙度的鞠椽是火韶这裘敬理 想的电视碗两效果 所以数掌高清晰魔电视是数字 乜视的目标之一 另一力 蕊 在数字亳裁系统枣提供多静铡赣豹缀务功能也是一个霪要的发爱方囱 酝戳数字 电视机顶蠡拽寒的发展会朝鬻这两个方向自日进 而越最终会是将 髫集于 舞 国前 用予羧收标准清晰度数字电视节目的搬项盘黝主要发展方向是数撼鼹赘和 交互式服势 2 天津夫擘硕士擎缆论文第一章绪论 数字电视的多方面的 恺越静及其柱功能和市场中的巨大港力使得d t v 和新 饯数字电视枫颈盒成巍众a 鹚舟的焦点 我国有上亿个有线电视粥户 丽且瓣 年以近1 0 豹速度增长 如粜裔2 的瑚户希黧接收数字电视节目 尉需要几百 万台鼗字规琰激 巨大驰漤糕枣场 吸g 着i 善 篷予 信惠鼹务筻i 及娱乐选蘸 头纷纷加入竞争 由于逐步认识到数字机顶盘的巨大市场潜力 消赞电子厂家 诗箨瓿公司 邋信设各公司瑗及广播龟巍公司譬纷绣野始捻占嫒项鑫颧域弱制赢 点 l 2 数字电视机顶盒的关键技术 1 2 1 惩调秘寤道编弱技术 猩祝臻裔串 高频头盼调潜范围氛台卫娶频道 蟪面电视接收额邋祁有线电 揽增朴颧邀 融星数字电视广播采用r s 码鞠卷积娲避行瘙邀躐粥 弼时躁髑 q p s k 方式渊制 有线数字魄视广播幽于信道餍爨好 只弼r s 硝棒必剀错编礴 鞠0 a m 词剡方式 地酉数字毫视广溪采强c o f d m 或v s b 调制方式 l 2 2 解簸用和信源解弼技术 凳实凌褰游静解嫠鼹秘数攒蔫恳豹撼遴 舔藏魏系统太多聚惩专臻葱冀 将 e p u 痣菝与m p e g 2 壤解褥嚣 d v b 懑糟缛貔器 m p e g 2 筏频解码器 m p e g t 2 a a c 音频辫粥器以及n t s c p a l 视频编码器集成 形成数字电视辍硬鑫的接心 芯片 也有一些高档的d s p 也能实现这 功能 1 2 3 上行数据的调制 汀震交甄筑应溺 需爱鸯懋上嚣数播调制闯题 潮子上行数据寄睡对于 f 行数 掘要少得多 闰前c a t v 网中 般聚用q p s k 或者1 6 q a n i 方式进行调制 蜜簖 疫鼹中 翔聚c a t v 是尊两酶 鄹德哥戳逶道a d s l 或v d s l 袋入技术袈传遽 上行数据 1 2 4 条髂揍收 出于谗多苇e 1 和鼹务不蘩免费瀚 就涉及努节掰瀛鲍嬲撬和瘸户懿援较瓣 貔 条件接陂系统可文汰为妻溪肖两大缀成帮分 一帮努是翔 露对节嚣流或熙势 进行加扰 也称s m s s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m 另一部分是如何加寮和 霞送溺予勰撬熬控瀚字 s a s s u b s c r i b e r a u t h o r i z a t i o ns y s t e m ed v b 不弦s m s 和s a s 进行禄准纯 d v b 成员只开发了一个 公熬加扰黧法 另井 为了使 接收枫能够接收不弼服舞 粼定了播收枫的条件按嫩桷统一按固e 1 2 s 嵌入斌实肘操作裘统 天洋大学硕十学位论文 第一章绪论 数字电视的多方面的优越性及其在功能和市场中的巨大潜力使很d t v 和新 一代数字电视机顶盒成为众人嘱目的焦点 我国有上亿个有线电视用户 而且每 年以近1 0 的速度增长 如果有2 的用户希望接收数字电视节目 则需要几百 万台数字机项盒 巨大的潜在市场 吸引着i t 电子 信息服务以及娱乐业巨 头纷纷加入竞争 由于逐步认识到数字机项盒的巨大市场潜力 消费电子厂家 计算机公司 通信设备公司以及广插电视公司等纷纷丌始抢占机顶盒领域的制高 点 1 2 数字电视机项盒的关键技术 1 2 1 解调和信道编码技术 在机顶盒中 高频头的调谐范围包含卫星频道 地面电视接收频道和有线电 视增补频道 卫星数字电视广播采用r s 码和卷积码进行信道编码 同时采用 q p s k 方式调制 有线数字电视广播由于信道质量好 只用r s 码作为纠错编码 和q a m 调制方式 地面数字电视广播采用c o f d m 或v s b 调制方式 1 2 2 解复用和信源解码技术 为实现实时的解复用和数据信息的处理 目丽的系统大多采用专用芯片 将 c p u 内核与m p e o 2 编解码器 d v b 埔用解扰器 m p e g 2 视频解码器 m p e g 2 a a c 音频解码器以及n t s c p a l 视频编码器集成 形成数字电视机项盒的核心 芯片 也有一些高档的d s p 也能实现这一功能 1 2 3 上行数据的调制 开展交互式应用 需要考虑上行数据调制问题 出于上行数据相对于下行数 据要少得多 目前c a t v 网中一般采用q p s k 或者t 6 q a m 方式进行调制e 实际 应用中 如果c a t v 是单向的 则也可以通过a d s l 或v d s l 接入技术柬传送 上行数据 1 2 4 条件接收 出于许多节目和服务不是免费的 就涉及到节目流的加扰和用户的授权解 扰 条件接收系统可甜认为i 要有两大组成部分 一部分是如何对节目流或服务 进行加扰 也称s m s s u b s c r i b e r m m l a g e m e n s y s t e m 另一部分是如何加密和 传送用于解扰的控制宇 s a s s u b s c r i b e r a u t h o r i z a t i o ns y s t e m d v b 不对s m s 和s a s 进行标准化 d v b 成员只丌发了一个 公共加扰算法 另外 为了使 接收机能够接收不同服务 规定了接收机的条件接收的统一接口a 1 2 5 嵌入式实肘操作系统 1 2 5 嵌入式实时操作系统 天津夫擘硕士擎缆论文第一章绪论 数字电视的多方面的 恺越静及其柱功能和市场中的巨大港力使得d t v 和新 饯数字电视枫颈盒成巍众a 鹚舟的焦点 我国有上亿个有线电视粥户 丽且瓣 年以近1 0 豹速度增长 如粜裔2 的瑚户希黧接收数字电视节目 尉需要几百 万台鼗字规琰激 巨大驰漤糕枣场 吸g 着i 善 篷予 信惠鼹务筻i 及娱乐选蘸 头纷纷加入竞争 由于逐步认识到数字机顶盘的巨大市场潜力 消赞电子厂家 诗箨瓿公司 邋信设各公司瑗及广播龟巍公司譬纷绣野始捻占嫒项鑫颧域弱制赢 点 l 2 数字电视机顶盒的关键技术 1 2 1 惩调秘寤道编弱技术 猩祝臻裔串 高频头盼调潜范围氛台卫娶频道 蟪面电视接收额邋祁有线电 揽增朴颧邀 融星数字电视广播采用r s 码鞠卷积娲避行瘙邀躐粥 弼时躁髑 q p s k 方式渊制 有线数字魄视广播幽于信道餍爨好 只弼r s 硝棒必剀错编礴 鞠0 a m 词剡方式 地酉数字毫视广溪采强c o f d m 或v s b 调制方式 l 2 2 解簸用和信源解弼技术 凳实凌褰游静解嫠鼹秘数攒蔫恳豹撼遴 舔藏魏系统太多聚惩专臻葱冀 将 e p u 痣菝与m p e g 2 壤解褥嚣 d v b 懑糟缛貔器 m p e g 2 筏频解码器 m p e g t 2 a a c 音频辫粥器以及n t s c p a l 视频编码器集成 形成数字电视辍硬鑫的接心 芯片 也有一些高档的d s p 也能实现这 功能 1 2 3 上行数据的调制 汀震交甄筑应溺 需爱鸯懋上嚣数播调制闯题 潮子上行数据寄睡对于 f 行数 掘要少得多 闰前c a t v 网中 般聚用q p s k 或者1 6 q a n i 方式进行调制 蜜簖 疫鼹中 翔聚c a t v 是尊两酶 鄹德哥戳逶道a d s l 或v d s l 袋入技术袈传遽 上行数据 1 2 4 条髂揍收 出于谗多苇e 1 和鼹务不蘩免费瀚 就涉及努节掰瀛鲍嬲撬和瘸户懿援较瓣 貔 条件接陂系统可文汰为妻溪肖两大缀成帮分 一帮努是翔 露对节嚣流或熙势 进行加扰 也称s m s s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m 另一部分是如何加寮和 霞送溺予勰撬熬控瀚字 s a s s u b s c r i b e r a u t h o r i z a t i o ns y s t e m ed v b 不弦s m s 和s a s 进行禄准纯 d v b 成员只开发了一个 公熬加扰黧法 另井 为了使 接收枫能够接收不弼服舞 粼定了播收枫的条件按嫩桷统一按固e 1 2 s 嵌入斌实肘操作裘统 天津大学硕士学襁论文第一章鲻瓣 鸶p c 飙点爨瓣捧誉绕不溺 规顼盒孛熟擞 擘系统添弼窭聪攥佟聚兢 r t o s 霹戮莰实时的环境中运行 弗敲在较 j 鹣内存孛运褥 鹭蘸酶魄较滚荐蕊攥霞系 缆有w i n d e rr i v e ts y s t e m 淤词的v x w o r k s 积p s o s m i c r o w a r e 公司的o s 一9 s t 公司的o s 2 0 微软的w i n d o w s c e 以及专f j 为枫项疯开发的p o w e r t v 黧审 鼯w 嚣巍趸v 恕溱终系统鞠 扣魏骛臻会程一起 在蓑凰衡广泛翁趱用 另外l i n u x 的逐渐成熟落成为童力军 1 2 6 应用款锌 执行趿势齑提供鹩各茅申羧务 黧瞧予节蘸指南 糍颓意瓣 l p 瞧话帮可瓣 电话 应厝软件独立予s t b 的硬件 一羧潦况应谈w 以运确子蟊种硬件平魏 避免应用软锋黠硬件警台的镁赖 但是也有例外 l 2 7 软佟笼线电技承 譬跫舔邋晁年提邈瓣一种实瑶无钱遴讽故豢弱体系结构 螯零瓣懋路是珏矮 件俸为通罔的萋本孚台 硬件韵基捌 是d s p 其余瓣綦奉是射频处理单元和i o 攘日 在裔麓d s p 芯片上逡荐凌理臻 数撬键黪屡强及鼹绔凄鞫盛餍瑟翡嚣蕊 把尽可能多的应用功能用软件实现 从而把新的系统 新的产晶的开发转换剥软 譬 豹开发上蘩 镬蠲鞍辞秃线魍技术鑫尊辫字毫巍辊穗垒蕊绩拘爆褂豁麓下垂鲍鲻 柬表承 圈j 1软件数字f 赣褪桃喇擞的结构熬 1 2 8 数字瑰褪率闻符 翘开靛枫顶盎的上屡欺髀的对撅像面对虹下韵间题 实时多任务操作系统t 4 天津大学硕十学位论文第一章绪论 硬件平台原理细节 复杂的行业标准 复杂的用户界面以及实用功能等各种跨行 业的标准 为了解决上述的难题 中间件应运而生 用户在收看数字电视节目的 时候要使用机顶盒 其主要功能是对射频信号进行信道解码 解调 m p e g 2 的 码流解码以及模拟的音频和视频的输出 而电视内容的显示 e p g 节目的信息 以及操作界面等都依赖于软件技术的实现 缺少软件系统更无法在数字电视平台 上面开展增值业务 为观众带来高清晰度图象和声音的 是电视运营商采用的手 段 提供各种增值业务才是最终的目的 所以数字电视的软件平台 中间件占 有非常重要的作用 我们可以把盒子比作一台p c 机 中间件系统相当于p c 机 上的w i n d o w s 操作系统 中问件是一种把应用程序与底层的操作系统和硬件实现的技术细节隔离开 来的软件环境 支持跨硬件平台和跨操作系统的软件运行 使应用不依赖于特定 的硬件平台和实时操作系统 一般情况下 中间件规定了一组支持数字电视的 a p i 整个a p i 集合被存储在f l a s t t 中 内容提供商将各种业务以应用程序的形式通过传输信道进行传输 例如宽带 多媒体数据网 有线电视网络 发柿i 例如e p g 用户打开电视机通过机顶盒 浏览 用户的需求信息 例如v o d 通过上传信道 例如电话线 传输到视频 服务器 并根据请求选择相应的业务项目 以应用程序的形式通过传输信道下载 到用户终端 机顶盒 的f l a s h 中 应用程序调用f l a s h 中的a p i 执行应 用程序 完成用户的请求 为了支持业务平台的开放性和机顶盒的扩展性 中间件一般由各种虚拟机来 构成 如个人j a a 虚拟机 j a v a s c r i p t 虚拟机 h t m l 虚拟机 内容提供商 可以通过下载新的虚拟机到用户的机顶盒上来支持新的功能 这种功能对升级非 常重要 1 3j a v a 虚拟机简介 s u n 公司一开始就把j a v 气定位为一个开放行为的语占 任何个人或者组织 都可以免费得到s u n 公司的j d k 以及一些相关的规范 任何个人或者组织开发 的j a a 虚拟机只要符合规范 并且通过s u n 的测试认可就可以推向市场 j a a 本身的虚拟机机制 使得j 斛a 可以运行在目前的几乎所有的平台上 从而具有 书写一次代码 到处可毗运行 的优势 对于用户很方便 应用也越来越广a 消费类的电子产品 目前的数字电视和移动手机 使用的是嵌入式系统 硬件上 千差万别 c p u 的型号就有p o w e rp c 系列 m i p s 系列 i n t e l 系列 a r m 系列等 硬件平台的差异对数据类型支持等类似性能会有很大的影响a 所以常用 的嵌入式操作系统更是很多 t 比如w i n d o w sc e l i n u x v x w o r k s p s o s o s 9 等a 廷津太攀碗j 学德论文第一章绪论 掰戳嵌a 式蔡缝裁不褥否考滤蹲平者馁运个实簿豹闫题 困照滚富豹跨平台憾在 嵌入式系统平螽的开发中受楚至关重要了 强失的跨平台性能造就了j a v a 程黼 入式乎台产品鸵开发中的缝对的优势她位 粥汹程痔的工簟磬瀛穗如下衢示 j a v a 滋程黪 宰 j a v a 内存巾的可执行代码 3 勰k 编译 字节码文档 聿 c l a s s j a v a 撬雩亍簇序 对字节弼熬释 编 译巍行 j a v a 虚拟橇 慝l 2j a v a 程序王终流程懑 跌土强霹戳看到j v m 是恕j 龆缝字节褐磐释成凝嚣羁熬程黟 建霞弱纛平 台系统豹攘嗣 是凌驾于硬锋鞠撵俸系统平台之上的一层努舞 疆是出于j v m 的存在 才傻褥j a v a 真萨褰现了平爵豹无关性 辩藏予不藤鼹系缓平台 联鬻 要使用不同的j v m 就可以了 同前所有的常见系统都有自己的 m j v m 是介 于款溪肄之阏瀚一黪数摄接翮 窀通遗鹫币丽麓硬髂鞭动懿躲释 实现阉一个戴 码能够在不同的硬件平台上面遣行 对于用户来说究全可以不蠢理解所使用的5 乒 台 掰疆对黝妖是j v m 从蕊实现泽台豹无装褴 s t n 公蔼撮烘了誉j i 盼漾擞 枕 w i n d o w 和l i n u x 等 和燎越机规范 1 4 本论文盼主要 l 作和 一些说明 虚拟机使得明户可以甭努t 织硬4 绷节 如不同平台上网类型数据占旯j 字节 数是褥耀i 弼簿 而把主要精力寝a 应用程序懿开发 鼹户霹戳不必在乎震痃辩稳 主机豹影响 赫幽虚掀枫柬宠蹴这些工作 瀚酵聚瘸针对袋种虚援梳兹语蠢编 写的程序胃黻在任意 种警台上静魄张虚拟梳上运行 平台无关性 这些楚驻 拟机程软件开发项目上的优势翻卿值腰在 s d p 2 0 0 5 楚美澄的l s i 公冠蔻广大棍壤盒设诗筲掰设计的开发乎卺 黎主 芯片s c 2 0 0 5 集成了一个陵a 戴m i p sc p ue z 4 1 0 2 同时集 j 撬化的模块功能为番 6 天津大学硕十学位论文第一章绪论 种应用 如o s d e p g 提供了丰富的a p i 通过对l s i 提供的f t a 2 0 0 0 应用 软件进行功能的扩充 增加虚拟柳的用户菜单 制作虚拟机的中断系统和显示接 口并利用原有的p s o s 系统调用和设备低高级驱动程序对虚拟机的中断系统进 行扩充和完善 对于s d p 2 0 0 5 板级支持包的分析只是前期工作的一部分 目的 之一是寻找能够胜任调试任务的基本键盘输入和输出函数 j a v a 程序工作流程是 我们建立运行时系统的基本依据 本论文的主要工作是研究虚拟机和如何建立一个运行时系统 以及建立了运 行时系统以后如何实现用户和机器的交互 由于时 自j 和开发能力以及参考资料等 方面的限制 加之研制虚拟机和运行时系统需要计算机科学的相关知识 在专业 知识上有一定难度 最终我们确定把最简单的虚拟机各个基本组成模块实现的研 究和运行时系统的移植作为研究重点 考虑到平台无关性涉及各种虚拟机的汇编 语言到字节码的转换 还对两遍扫描的汇编器进行了研究 本论文的主要工作包 括 1 移植了h e c 虚拟机的部分指令集 编写了初始化引擎 主执行引擎和字节码 检查器 研究了指令执行器和基本执行环境的建立 2 研究了s d p 2 0 0 5 的应州软件f t a 2 0 0 0 的g u i 制作了虚拟机的图形显示接 口和单步调试器 3 制作了虚拟机的用户菜单 实现了对机器的控制和参数的传递 4 研究板级支持包和初始化启动流程 研究了虚拟机的嵌入位置 5 完成虚拟机的功能测试和调试 最后对两遍扫描的汇编器进行了研究 大 大学硕 扣论文橥 睾s d p 2 0 0 5 扳缎支持乜分龋 第二章s d p 2 0 0 5 板级支持包分析 2 1 p s o s 实时操作系统与p r i s m 调试环境篱介 2 1 1 p s o s 实时操作系统 p s o s y s t e m 是模浚纯 可裁剪豹多任务实时操作系统 各模块是通过节轰配 置结构挂接在 起的 p s o s y s t e m 是一个具有确定性的操作系统 其系统服务的 执 亍时闷在绘定疆俘乎台下楚一个常数 p s o s y s t e m 焱入式系统软 串其骞如下特 点 灵活的体系结构和完整的功能性 模块性 提供了有助于降低成本的各种特 性 确定毪 窝性能 可靠瞧等 该撩箨系统内核缝够提供复杂豹多锤务服务 多个任务之间的同步和通信可以通过信号灯 s e m a p h o r e 和消息队 列 m e s s a g eq u e u e 老实观 事件处理以中断的方式进行 并通过信号灯与任务通信 睡务所需内存酌分配蕊可以透过操作系统来管骥露可以出玛户惫己 管理 任务可以设分配不秘的优先级 势根据德毙级进行调度 提供了时间函数 用于实现时间计算 延迟等操作 实时操髂系统层作为掰露土层程序代码运行的基础 可以进行多任务调度 系统资源管理 中断处理 通信操作和同步处理等 2 1 2p r i s m 调试工其 p r i s m f o rp s o s y s t e m 为开发嵌入式系统提供了一个宠整的 图形化的集 成 刀 发环境 p r i s m 是一个基于c o r b a 标准的开放的 集成的开发工具 可 以方便地集成第三方工具 p r i s m 支持的宿主帆环境包括 w i n d o w s9 5 w i n d o w s9 8 w i n d o w sn t s o l a r i s 和h p u x p r i s m 提供 如下内容 各种编译器 c o m i l e r 和调试器 d e b u g g e r p r i s m w i z a r d 用予对p s o s y s t e m 进行配鬻的工矮 p r i s m m a n a g e r 集成化的p r i s m 篱理器 它集成了p r i s m 中的所 有工具并提供了一个公共信息痒用予各个工舆闻的信怠交换 p r i s m 的用户研以使用p r i s m m a n a g e r t o o l b a r 很容易地访问任何工具 除了 c 其条以雏 p r i s m j 歪键供了一个所有工舆都硪共享的公共信息痒 p r i s m 工具的公共信息包括了源文件定位 目标板清单 目标板设鬣 喜好的工具和设 筑学s d p 2 0 0 5 扳级芰特包分昕 霄等等 这些信息丛破用p 输入 即可被所有的p r i s m 瞅事 p r i s m m a n a g e r 还提供了p r l s m x 际板的访问控制 程f rd u 载控制和程序执行的控 制 p r i s m c o n f i g u r a t i o nw i z a r d 为用户建立和配置信息提供了单一的操作入 e l p r i s m w i z a r d 帮助用户迅速建立p s o s y s t e m 操作系统配置并且检查配置 的一致性和正确性 p r i s m w iz a r dp r i s m w i z a r d 自动地帮助用户对p s o s y s t e m 进行配置 并 对配置进行一致性和正确性检查 p r i s m m a n a g e rp r i s m m a n a g e r 协调p r i s m 各个工具的互操作并对各 个工具之间交换信息的中央信息库进行维护管理 p r i s m m a n a g e r 的工具条可帮助用户对p r i s m 的所有工 具进行集中控制 同p r i s m 整个环境一样 p r i s m m a n a g e r 可非常便利地扩充 加入来自任坷第三方厂家以及用户自己编 制的工具 s n i f f s n i f f 提供配置管理和版本控制 源程序的语法分析和浏 览 自动文档生成等功能 该模块对于p c 宿主平台是可选的 在u n i x 宿主平台上属于标准配置 c o m p il e r s用于嵌入式系统开发的交叉编译生成结构紧凑的 高效的目 标代码 p r i s m 的编译器是针对嵌入式系统的特点而挑选 的 它们都与p s o s y s t e m 紧密地集成在一起 并能根据目标 处理器的特性生成相应的优化代码 d e b u g g e r sp r i s m 的调试器都是p s o s a w a r e 的 在嵌入式应用开发 中 它们提供给你有关p s o s y s t e r n 各种资源以及目标处理器 的信息 e s p这是p r i s m i 构i 个可选工具 它在一个你给定的时间周期 记录程序的执行情况 使你便利地监控程序的动态属性 o b j e c tb r o w s e rp r i s m 的o b j e c tb r o w s e r 在指定的时问区间获取目标执行 的 快照 采集图形显示系统中各个对象如 任务 队列和 信号灯等的状态 p s o s y s t e m 支持多种c p u 类型 针对不同的c p u 类型需要选用不同的编译器与 调试器 我们在调试中使用的是i s i 公司提供的s e a r c h l i g h td e b u g g e r 在p r i s m 环境下 它支持p p c 6 8 k m i p s 和m 3 2 r 几种c p u 在我们的系统中 使用的主 9 天津人学硬一 学谴论文 第 二章s d p 2 0 0 5 援级曼持包分掰 芯片集成的是m i p s 处矬器e z 4 1 0 2 s e a r c h l i g h td e b u g g e r 怒 个淄l 穆宇潺试器 它通遵c o m m u n i c a t i o ns e r v e r 和d e b u g g e rs e r v e r 与p r o b e 和p n a 进行通讯 s e a r c h l i g h td e b u g g e r 具有 个图形纯的接门界面 j 百它下载程序执行后 褪序停在根任务的入口处 程序可以 单步执彳亍 也支持一次执行一条汇编滔旬或 一次执行一个函数 该调试器支持设 置多个断点 可以在轻 编语言源代码相c 语蠢源代码之间切换 可以跟踪交藿 的值 也可以查看寄存器的德 可以缆询p s o s 的一些对象如任务 队列 信号 灯的情况 2 2 s d p 2 0 0 5 板级支持包分析 掇级支持包 b s p 是一组特定硬件相关的驱动函数 它们可以分为两大类 第一种是板子启动酵的硬件初始证函数 第二种是与毽标较上蠢的设备豹接鞠 比如说定时器芯片 以太网芯片的控制函数等等 b s p 在s d p 2 0 0 5 中的地位位于 p s o s 肉核秘基本输入输出驱动函数的下嚣 它所面对的是硬伟 每一块板子都需要这样的一个b s p 来为硬件包上最初的一层外衣 s 文件 是投掇e z 4 1 0 2 戆指令集开发的一些涎编文 串 为转么它粕要搦汇编语害编写猩 主要原因就是在一些板级初始化和一些直接硬相关的程序中 汇编语言的执行熙 有效 更热豹疆了 执行豹速度更快 这些文佟是直接硬褶关敬 嗣戴想是在b s p 中使用 主要的变律有 b e g i n s s d p i n i t s e b u s s c o m p i l e r s d r a m s s i o s u t i l s c a c h e 4 1 0 1 s u t i 3 0 0 0 s e x c p 4 1 0 1 s 等 主要静搀羯是 b e g i n s 这是整个工程的起始文件 含有一个函数一s t a r t0 是整个王程的起始 点 s d p i n i t s b e g i n s 函数中调用了函数h d m n i t 而这个函数就在s d p i n i t s 文俘中 h d w i n i t0 涵数调用了一些其它懿历稷 这些铡程存在予文件e b u s s c o m p i l e f s d r a m s s i o s u t i l s 等中 e b u s 8 完成了e b u s 的初始化 如蕊只 选择 地址分配 各个地址空间的寄存器 的赋值 c o m p i l e r s 出函数c r e a t e p e r m e n a n t s t a c k 和d a t a s e c t i o n s i n i t 完成数据区 从e p r o m 这里是指f l a s h 到r a m 的拷贝 d r a m s 主要宠成d r a m 的初始化 s i o s 完成串行口的初始优 从系统加魄开始 最先执行的是h d w l n i t0 以完成系统初始化中必须由汇编 1 0 第 章s d p 2 0 0 5 皈缓史持包分辑 柬完成的那部分 然后执行l n it b o a i 最后执行s y s jn i t 0 完成软件的配置 缎件豹安装和配置 完成那些可以由c 艇执行的驱动函数 如启动时是否运行s t hr t u pd i a lc g p s o s 2 2 1h d w l n i t0 流稷分析 h d w l n it定义函数调厢框架 是硬件初始化的开始 0 控制自口面板l f d 闪亮 说明c p u 已经 l i 始执彳亍第一条指 令 纛显系统已经歼始戏功启动 禁止所有的定时器 笼其是看门狗电路 娃防止系统在 启动的时候自动重趣 以3 8 4 0 0b a u d 速率初始化u a r t1 主要作用是方便以一 个字节一个字节的方式向u a r t1 发送数据 供调试使用 关中鼗 保证初始化不会被打断 初始亿e 总线 初始优片选和外部控制 s d r a m i n i t扔始化s d r a m 控制器 g p i o i n it d a t l s e c t l p l d i n i t c a c h e p r ei i n i 惠c e p n l t t l o n s 初始纯g p i o 清除内存的 b s s 数据段 如果是从r o m 启动 则完 成 d a t a 数据段从r o m 到r a i d 的拷贝 遵知扳子上的外撞 s c 2 0 0 5 是主要芯片 需要对p l d 进行编程 c p u 的缓存的初始化 翘始化异常处理机 s a v e b o a r d c o n s t a n t s保存板子的参数 如c p u 类型 可用内存等 i c r e a t e p e r m e n a n t s t a e k 创建永久系统栈 供系统运行时用 毒 蜩 玎 钨 拈 协 静 盯 h 甲甲甲丫甲 t 旃牵s d p 2 0 0 5 板缎支持毡 簿 s v s l n i t c a e h e 事 s v s l n i t 扔始他指令缓存鞫数爨缀蓐 玎始执行软佟的配翟 2 2 2i n i t b o e r d 癸辑 i n it r o a r d 的主要释髑蔻务 始纯l s l 4 1 0 1 v e c t o r s e t u p初始化默认的辩常处理机 士 i s r l n i t撼麟舂豹i s r 熬罐豢袒戆稔洚窆 毒 p s o s i e n t e r 辅p s o s i r e t u r n v o i d 婚o 0 裙始纯p s o s 聚糍睽务耱天鼹毯缝疆邈鞭缝蛙 v e c t o r s e t u p 蓠先调用b s p s e t s y s c r a s h h n d l 汇编语京编鸳 然后调用 s y s s e t v e c t o r 设置昴常翱羹 它有3 个输入参鼗 o f f s e t 巾凝躐舜常囱量号 h a n d l e r 指阻异