嵌入式船用黑匣子数据存储系统

摘要

该文以船舶用VDR(船舶航行数据记录仪)黑匣子为背景详细介绍了一种基于ColdFire 5307处理器、嵌入式操作系统uClinux和大容量NAND FLASH存储芯片的网络数据存储系统.目前,随着电子技术的发展、半导体技术的提高,以FLASH为主的固态大容量存储器已成为大容量存储系统的主流解决方案.而在各种FLASH存储器中,NAND FLASH型存储器以高密度和更快的擦写速度在大容量储存应用中更具优势.在系统软件方面,嵌入式操作系统的应用使得软件的编制更加灵活,系统的性能更加可靠和稳定.在系统资源允许的情况下,高速、低功耗的微处理器和功能强大但代码精简的嵌入式操作系统的结合使用成为大多数复杂系统的主要解决方案.我们在控制系统中使用Motorola公司的32位高性能微处理器ColdFire 5307,结合uClinux操作系统,并以韩国三星公司的128M x 8 Bit NANDFlash芯片K9K1G08U0M为存储单元以及Realtek公司的RTL8019AS 10M以太网卡构成嵌入式网络存储系统.按自定义的传输协议从以太网络接收传输过来的数据流并以一定格式存储起来.论文中主要阐述了整个系统的硬件组成和软件框架.硬件组成部分包括ColdFire 5307主控制模块的总体架构,SDRAM、Boot Flash ROM、JFFS FlashROM、10M以太网接口和Nand Flash大容量存储模块等的实现细节.软件部分包括驱动和操作系统的分别阐述.其中着重介绍了ColdFire 5307系统中NANDFlash驱动的开发细节和实现技巧.当然还包括uClinux操作系统的移植和应用代码的开发.最后,该文详细介绍了该网络存储系统所采用的数据流接口协议以及存储系统的管理、配置、容错、备份等过程.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研制背景与目的

1.2工作环境与要求

1.3现状与发展前景

1.4论文内容安排

第二章系统总体概述

2.1系统总体方案设计

2.1.1关键问题及解决的办法

2.1.2嵌入式处理器和操作系统的选型

2.1.3存储芯片的选用

2.1.4数据传输接口的选用

2.2系统总体架构

第三章系统硬件实现

3.1基于Motorola 32位处理器Coldfire 5307的主控系统

3.1.1 CPU简介

3.1.2 BootStrap部分

3.1.3主控系统外围器件

3.2基于NAND FLASH的大容量存储系统

3.2.1 NAND FLASH型存储设备简介及其与NOR FLASH的区别

3.2.2三星公司的NAND FLASH芯片K9K1G08UOM

3.2.3存储系统和主控模块的接口部分

第四章系统软件实现

4.1基于ColdFire 5307的BootLoader的编译和开发

4.1.1 dBUG运行流程简析

4.1.2 dBUG中添加自己的用户命令

4.2 uClinux的编译、运行和GDB调试环境的建立

4.2.1系统环境的建立

4.2.2 uClinux的编译和下载

4.2.3在uClinux下添加用户程序的实现

4.3存储系统的驱动实现

4.4 Linux设备驱动的添加

4.5 Linux套接字简介

4.6网络传输及通信协议的实现

4.6.1系统网络设置

4.6.2系统的协议命令接口

4.7系统用户界面及系统配置

4.7.1存储系统配置

4.7.2用户接口界面

4.8系统存储管理

4.8.1配置信息存储和读取

4.8.2分区指针存储和读取

4.8.3数据读取、擦除和校验

4.8.4存储系统坏扇区信息存储和读取

4.8.5系统信息备份

4.9网络软件编程实现

第五章系统运行和测试

5.1客户端测试软件

5.2系统运行测试报告

5.3总结

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢