基于ARM和μC/OS-Ⅱ的嵌入式应用系统的设计

摘要

随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术获得了广阔的发展空间，成为一个新的技术热点和发展方向。嵌入式系统以其广泛的适应能力和多样性融入了各个领域，在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。随着应用领域需求的不断提高，对其性能也提出了更高的要求。目前，基于32位RISC处理器和实时操作系统的嵌入式技术已经成为该领域的一个亮点。 本课题是以温度测控领域为应用背景，自主设计了一个基于目前公认的业界领先的32位微处理器ARM和嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的嵌入式应用系统，既可以满足实时高精度数据的采集和处理，又可以满足友好的图形人机交互需求。嵌入式ARM微处理器具有体积小、性价比高、功耗低、内核灵活和扩展性好等特点，已经遍及各类电子产品。而μC/OS-Ⅱ以其良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，也迅速在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地，并凭借良好的可靠性和卓越的实时性广泛地应用于各个领域。 本文通过对嵌入式系统总体结构的把握和对应用需求的分析，详细介绍了实现应用系统功能的硬件电路设计和具体的软件实现方案。系统的硬件平台是以微处理器LPC2210为核心，然后根据需求选择外围器件、设计功能模块，最后经过制板焊接和硬件调试而实现的。软件开发分为三步，首先通过移植操作系统μC/OS-Ⅱ搭建了一个平台；然后在此基础上，编写开发了各个功能模块的API函数库，使应用程序可以方便的调用；最后为了提供生动、直观的图形人机交互界面，还移植了μC/GUI，实现了操作系统上的图形用户接口，丰富和完善了该系统的应用功能。同时还给出了系统运行过程中选取的图例，较好地证明了系统功能的实现效果。 最后，对文章进行了总结，并对下一步的研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2嵌入式系统概述

1.2.1嵌入式系统定义

1.2.2嵌入式系统特点

1.2.3嵌入式系统的组成

1.2.4嵌入式系统的发展趋势

1.3课题研究内容

1.4本章小结

2嵌入式系统总体设计

2.1嵌入式系统的总体结构

2.2系统的设计流程

2.3系统的软硬件选择

2.3.1系统的硬件选型

2.3.2系统的软件选型

2.4本章小结

3应用系统功能的硬件实现

3.1硬件平台总体设计

3.2硬件平台具体实现

3.2.1电源电路

3.2.2复位电路

3.2.3时钟电路

3.2.4 JTAG接口电路

3.2.5存储模块设计

3.2.6数据采集模块设计

3.2.7时钟模块设计

3.2.8数/模转换模块设计

3.2.9人机交互接口模块设计

3.2.10串行通讯模块设计

3.2.11 IDE接口模块设计

3.3硬件平台的PCB设计

3.4硬件平台的调试

3.5本章小结

4应用系统功能的软件实现

4.1软件平台总体结构

4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植

4.2.1 μC/OS-Ⅱ操作系统的内核分析

4.2.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植条件

4.2.3 μC/OS-Ⅱ的结构以及与硬件的关系

4.2.4 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植步骤

4.3应用系统程序的开发

4.3.1温度传感器的软件设计

4.3.2时钟模块的软件设计

4.3.3串行通讯模块的软件设计

4.3.4人机交互接口模块的软件设计

4.4图形用户界面接口μC/GUI的实现

4.4.1 μC/GUI的特性

4.4.2 μC/GUI的结构

4.4.3 μC/GUI的移植

4.4.4 μC/GUI的图形界面设计

4.4.5建立GUI内核接口函数

4.5应用系统功能实现

4.6本章小结

5总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文