嵌入式Linux在高速数据采集系统中的应用研究

摘要

将Linux应用于嵌入式系统是当前嵌入式领域研究的一个热点.该论文探讨了嵌入式Linux系统的开发方法,并完成了基于嵌入式Linux的高速数据采集系统.开发基于嵌入式Linux的应用必须首先解决如何构建嵌入式Linux操作系统.在构建过程中通常会面临以下几个问题:如何引导、是否需要虚拟内存、文件系统的选择以及如何消除嵌入式系统对磁盘的依赖.在认真研究了上述几个问题后,论文给出了在带有Compact Flash卡的PC/104系统中构造嵌入式Linux系统的具体方法与关键步骤.Linux设备驱动程序是Linux内核的一部分,从本质上讲,它是常驻内存的低级硬件处理程序的共享库.Linux设备驱动程序在Linux操作系统中至关重要,它的缺陷严重时可以直接导致系统的崩溃.论文分析了Linux设备驱动程序的基本工作原理,讨论了开发中经常会碰到的内存管理、中断处理、I/O端口、以及DMA处理等问题.高速数据采集系统主要完成实时数据采集和数据存储.其中如何解决数据传输是保证系统实时准确的采集数据、保存数据的关键.传统的以CPU为中心的程序控制方式难以满足高速数据采集系统的需要,论文采用DMA方式实现数据传输,由硬件代替软件,大大提高了数据传输速度.可见,构造基于PC/104的嵌入式Linux系统,并将其应用于工业测控等领域,在技术上完全可行.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1嵌入式操作系统

1.2 Linux用于嵌入式操作系统

1.3本论文研究的内容及章节安排

第二章Linux内核分析

2.1 LinUX内核概述

2.2 Linux内核的抽象结构

2.3进程管理

2.3.1进程

2.3.2进程间通信机制

2.4内存管理

2.5文件系统管理

2.5.1 Linux文件系统结构

2.5.2虚拟文件系统(VFS)

2.5.3/proc文件系统

2.6设备驱动管理

2.6.1 Linux的设备管理

2.6.2设备驱动程序与内核的接口

2.7网络管理

第三章构造嵌入式Linux系统

3.1系统硬件平台

3.1.1嵌入式处理器分类

3.1.2 PC/104总线简介

3.1.3 PC/104模块SysCentreModule/SPT

3.2构造嵌入式Linux系统的几个关键问题

3.2.1如何引导

3.2.2是否需要虚拟内存

3.2.3文件系统选择

3.2.4消除嵌入式Linux系统对磁盘的依赖

3.2.5嵌入式Linux的实时性

3.3构造嵌入式Linux系统的关键步骤

3.3.1建立开发平台

3.3.2构造嵌入式内核

3.3.3创建根文件系统(root file system)

3.3.4安装引导程序

第四章Linux设备驱动程序编写

4.1 Linux设备驱动程序概述

4.1.1 Linux设备驱动程序概念

4.1.2 Linux设备驱动程序特点

4.1.3 Linux设备驱动程序组成

4.2 Linux设备驱动程序基本实现方法

4.2.1 LKM(Loadable Kernel Module)实现机制

4.2.2 Linux设备驱动程序的工作原理

4.2.3字符设备驱动程序的基本方法

4.3 Linux设备驱动程序需要解决的一般问题

4.3.1内存管理问题

4.3.2中断处理

4.3.3 I/O端口

4.3.4 DMA处理

第五章数据采集系统的设计与实现

5.1数据采集系统设计

5.1.1系统实现方案

5.1.2数据采集卡的选择

5.2软件实现流程

5.3用DM7520实现A/D转换

5.4 DM7520数据采集卡驱动程序的开发

5.4.1 file operations结构的初始化

5.4.2模块初始化和模块卸载

5.4.3 file operations结构中入口点的实现

5.4.4驱动程序的编译与加载

5.5数据采集系统运行结果

第六章总结与展望

致谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明