基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的设计与研究

摘要

随着信息技术的发展和数字化产品的普及以及Intemet广泛深入的应用，从消费电器到工业设备，从民用产品到军用器材，嵌入式系统己被广泛的应用到网络、手持通信设备、消费电子和自动化控制等各个领域。嵌入式系统的广泛应用和发展潜力使其成为21世纪的应用热点之一。为了学习、研究和使用嵌入式技术，国内许多高校都在开展或计划开展嵌入式系统教学。因此，研制基于ARM的嵌入式系统教学实验系统已迫在眉睫。 本文在分析了各种嵌入式教学实验系统功能的基础上，提出并研究设计了一款基于ARM的嵌入式系统教学实验系统。本文概括地阐述了嵌入式系统的概念、设计流程、发展趋势，分析了嵌入式系统教学开展的必要性。根据实验系统的需求分析、功能规划和教学内容安排，设计了一个基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的硬件平台，详细论述了硬件平台的设计及实现过程，同时给出了电路原理图。研究了嵌入式操作系统的启动和移植，包括嵌入式操作系统的选型、系统引导程序Bootloader的设计与实现、嵌入式操作系统uCLinux内核的移植。以嵌入式网络为应用背景，分析了嵌入式Boa服务器的程序结构，修改并实现了嵌入式Boa服务器。在Boa服务器的基础上，设计并实现了远程控制嵌入式系统I/O端口的应用程序，实现了通过浏览器控制A/D转换器进行模拟信号采集并获得采样数据的功能。 实验结果表明，所设计的基于ARM的嵌入式系统教学实验系统达到了预期的设计目标，能够满足嵌入式系统教学实验的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1嵌入式系统

1.1.1嵌入式系统概述

1.1.2嵌入式系统的设计流程

1.1.3嵌入式系统的发展趋势

1.2课题研究的意义及内容

1.2.1课题研究的意义

1.2.2论文研究的内容

第二章基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的硬件平台设计

2.1基于ARM的嵌入式系统教学实验系统的总体设计

2.1.1需求分析

2.1.2教学实验内容安排

2.1.3总体设计

2.2基于ARM的嵌入式系统教学实验系统硬件整体设计

2.2.1硬件选型

2.2.2主要芯片简介

2.3硬件平台详细设计

2.3.1电源电路

2.3.2复位电路

2.3.3晶振电路

2.3.4 NOR FLASH电路设计

2.3.5 PSRAM电路设计

2.3.6 NAND FLASH电路设计

2.3.7 CF卡电路设计

2.3.8网络接口电路设计

2.3.9键盘及LED显示电路设计

2.3.10 LCD接口电路设计

2.3.11串行接口电路设计

2.3.12 A/D转换器电路设计

2.3.13 JTAG调试接口电路设计

2.4本章小结

第三章嵌入式操作系统的启动和移植

3.1嵌入式操作系统的选型

3.2 uCLinux简介

3.3嵌入式Linux开发环境

3.4 Bootloader程序的设计与实现

3.4.1 Bootloader概述

3.4.2 Bootloader程序的设计与实现

3.4.3 Bootloader的下载

3.5嵌入式操作系统uCLinux的移植

3.5.1 uCLinux移植到LPC2210

3.5.2 Linux内核配置

3.5.3 Linux内核编译

3.5.4制作根文件系统

3.5.5制作CF卡启动盘

3.6本章小结

第四章嵌入式Web服务器的设计与实现

4.1嵌入式Web服务器概述

4.2方案设计

4.2.1实现嵌入式Web服务器的硬件解决方案

4.2.2实现嵌入式Web服务器的软件解决方案

4.3嵌入式Boa服务器的实现

4.3.1 Boa服务器的概述

4.3.2 Boa服务器在uCLinux下的移植

4.3.3 CGI技术在嵌入式Web服务器上的实现

4.4嵌入式Web控制实例

4.4.1 A/D数据采集驱动程序设计与添加

4.4.2 html交互界面的设计

4.4.3 rc脚本

4.4.4 CGI程序设计

4.5程序运行结果测试

4.5.1测试过程

4.5.2实验结果分析

4.6本章小结

第五章总结与展望

在学期间公开发表论文及著作情况

致谢

参考文献

附录