基于ARM与CAN总线的嵌入式系统软硬件平台的研究与实现

摘要

近年来，嵌入式系统产业发展极为迅速，已经广泛用于移动计算设备、网络设备、工业控制、信息家电、娱乐设施、医疗器械等领域。嵌入式系统的迅猛发展，使得Linux在应用领域也得到了广泛应用。因而，嵌入式系统与Linux的结合将会有很好的发展空间。 本课题目的是设计一种基于ARM与CAN总线的通用硬件开发平台并完成系统硬件的调试和系统软件以及CAN总线驱动的编写。该系统继承了ARM7系列处理器高性能、低功耗、低成本的优点，充分考虑到用户的需要，采用模块化的设计方式，扩展了多种常用外部设备接口，为将来各种可能的应用提供了完善的硬件基础。本文从硬件方面和软件方面对所做工作进行了详细说明。 在系统的硬件设计方面，采用模块化设计方式并充分考虑到高速PCB设计与模拟信号和数字信号的干扰情况，自主开发设计了通用开发平台。该系统主要包括最小系统开发模块、数据采集模块和CAN传输模块。 在软件方面，本文重点描述了系统软件的构建和驱动程序的编写。系统软件包括BootLoader移植、uClinux移植、iffs2在NORFLASH中的移植以及CAN总线驱动程序设计，其中本文从嵌入式Linux驱动程序的构建，加载，编译都做了详细介绍，最后给出MCP2510驱动程序的详细开发步骤和调试。 本文所讨论的基于ARM与uClinux的硬件开发平台的开发技术是通用的，可用于其它项目的开发，对其它嵌入式的应用系统开发有重要的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景及研究意义

1.2国内外嵌入式发展状况与趋势

1.3嵌入式系统简介

1.3.1嵌入式系统的产生

1.3.2嵌入式系统的定义与特点

1.4本论文的研究思想和主要工作

1.5本章小结

第二章ARM体系结构和CAN总线简介

2.1 ARM体系结构

2.1.1 ARM微处理器的工作状态

2.1.2 ARM处理器数据类型和大小端存储模式

2.1.3处理器模式

2.1.4 ARM微处理器寄存器组织

2.1.5异常与异常向量

2.1.6 ARM微处理器的指令结构

2.2 CAN总线介绍

2.2.1 CAN总线概述

2.2.2 CAN的通信参考模型

2.2.3 CAN总线的信息协议格式

2.2.4位定时

2.3本章小结

第三章系统总体设计

3.1系统总体设计架构

3.2系统硬件设计规划

3.2.1 CPU处理器选择

3.2.2存储器

3.2.3外设

3.3系统软件规划

3.4本章小结

第四章嵌入式系统硬件设计

4.1电源接口电路

4.2复位接口电路

4.3存储接口电路

4.3.1 NOR Flash接口电路设计

4.3.2 NAND FLASH接口

4.3.3 SDRAM接口电路设计

4.4 LCD接口电路

4.5 UART接口电路

4.6 JTAG接口电路

4.7数据采集模块设计

4.7.1 SHT11的内部框图与测量原理

4.7.2 SHT11结构特点

4.7.3温度和湿度的计算

4.7.4数据采集模块接口电路

4.8数据传输模块设计

4.8.1 CAN总线接口电路

4.8.2以太网接口电路

4.9硬件系统的调试

4.10本章小结

第五章BootLoader概述与Blob移植

5.1 BootLoader概述

5.1.1 BootLoader的概念

5.1.2 Boot Loader的主要任务与典型结构框架

5.2 BLOB移植分析与实现

5.2.1 Blob简介

5.2.2 Blob在S3C44B0上的移植

5.3本章小结

第六章嵌入式uClinux的构建与移植

6.1嵌入式uClinux系统概况

6.1.1 uClinux功能介绍

6.1.2 uClinux启动过程分析

6.2编译uClinux内核

6.2.1交叉编译环境建立

6.2.2内核移植步骤

6.2.3内核的加载运行

6.3 uClinux下文件系统的实现

6.3.1 JFFS2文件系统实现过程

6.4本章小结

第七章嵌入式系统驱动程序设计

7.1 Linux设备驱动程序概述

7.1.1 Linux设备驱动程序功能

7.1.2 Linux设备驱动程序分类

7.1.3 Linux设备驱动框架

7.1.4 uClinux设备驱动程序编写规范

7.1.5如何将设备驱动程序加入内核

7.2嵌入式Linux下的字符设备驱动程序设计

7.2.1 Linux字符设备驱动程序接口

7.2.2 static关键字的重要性

7.2.3嵌入式uCLinux驱动程序的模块化程序设计

7.3 uClinux下的CAN总线设备MCP2510驱动设计

7.3.1 SPI接口时序

7.3.2 MCP2510初始化

7.3.3 MCP2510中断初始化

7.3.4 MCP2510接收过波器设置

7.3.5 MCP2510数据的发送和接收

7.3.6 MCP2510总线驱动测试

7.4 uClinux下应用程序的设计

7.5本章小结

全文总结

致谢

参考文献

在学期间公开发表论文及著作情况