Linux2.6内核到ARM嵌入式平台的移植及实时性测试

摘要

随着集成电路技术、计算机技术的迅速发展,嵌入式系统逐渐应用于科学研究、工程设计、日常应用等各个领域。 本文以国家“863”计划支持的项目“家庭用保安机器人”中央控制单元开发为背景,在此基础上对嵌入式Linux操作系统在嵌入式硬件试验平台的三个关键问题进行了讨论：第一是Linux2.6内核的实时性改进：第二是Linux2.6内核到基于ARM9的嵌入式硬件平台的移植,构建一个可用的ARM+Linux嵌入式试验平台；第三是在该平台上开发可应用于Linux2.6内核的设备驱动程序,并利用所开发的驱动程序对该硬件平台的实时性进行测试。 提高Linux操作系统的实时性一直是国内外计算机领域研究的热点问题。本文对Linux2.6内核进行了深入研究,详细地分析了影响内核实时性的主要因素,以及Linux2.6内核相对于Linux2.4内核所作的改进。针对如何建立嵌入式Linux的操作环境,本文研究了嵌入式Linux系统所要解决的四个问题,包括：交叉开发工具的建立、引导加载程序的建立、内核的配置和建立、以及根文件系统的建立。同时,在AT91RM9200硬件平台上,移植了Linux2.6内核,建立了一个可用的开发平台。 此外,在搭建的开发平台上,针对Linux2.6内核设备驱动程序开发的变化,开发了相关的设备驱动程序,开发的驱动程序能够满足所需要的功能需求,并在此基础上对该平台进行了测试,与Linux2.4内核进行了基于实时性的对比。实验结果表明,在搭建的硬件平台上,Linux2.6内核比Linux2.4内核在实时性方面有了显著的增强,能满足实时性要求更高的任务需要。

目录

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第一章绪论

第一节选题意义

第二节嵌入式系统概述

1.2.1嵌入式系统定义

1.2.2嵌入式系统的特点

1.2.3嵌入式系统的分类

1.2.4嵌入式系统的发展趋势

第三节ARM处理器概述

1.3.1 ARM处理器的应用及特点

1.3.2ARM9系列

1.3.3目标板硬件平台

第四节嵌入式Linux系统

1.4.1典型的嵌入式操作系统

1.4.2嵌入式系统选型

1.4.3嵌入式系统软件环境的组成

第五节本文的内容和组织结构

第二章Linux2.6内核的实时性研究

第一节嵌入式实时操作系统

2.1.1实时操作系统

2.1.2嵌入式实时操作系统

第二节Linux2.6内核的实时性增强

2.2.1可抢占内核

2.2.2有效的调度程序

第三节Linux2.6内核实时性不足及改进

2.3.1 Linux2.6在实时方面的不足

2.3.2 Linux2.6实时性改进方案

2.3.3总结

第三章Linux2.6内核到目标板的移植

第一节交叉编译环境的建立

3.1.1下载源代码

3.1.2编译binutils

3.1.3第一次编译gcc

3.1.4交叉编译gllibc

3.1.5第二次编译gcc

第二节U-boot的移植

3.2.1 U-boot的介绍及系统结构

3.2.2 U-boot的启动过程及工作原理

3.2.3 U-boot的移植

第三节内核的配置和移植

3.3.1获得Linux内核源码及补丁

3.3.2内核的配置和修改

3.3.3内核的编译和加载

第四节根文件系统的建立

3.4.1嵌入式Linux文件系统简介

3.4.2根文件系统的基本结构

3.4.3根文件系统的配置和使用

第四章基于目标板设备驱动开发及Linux2.6实时性测试

第一节 设备驱动程序的设计

4.1.1设备驱动程序概述

4.1.2设备驱动程序原型设计

第二节设备驱动程序实现

4.2.1 USART设备驱动程序实现

4.2.2 PIO设备驱动程序实现

第三节Linux 2.6内核系统实时性测试

4.3.1操作系统实时性的主要指标

4.3.2测试方案及结果分析

第五章总结与展望

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果