嵌入式操作系统移植的可视化配置技术研究
摘要
目前，嵌入式系统发展迅速，它的应用已经深入到社会生活的各个领域，大至航天飞机自动导航系统，小至移动电话、智能家用电器。嵌入式系统的发展前景广阔，吸引了越来越多的公司和个人参与其研究和开发。在嵌入式系统开发过程中，嵌入式操作系统在特定目标板上的移植是主要的工作之一。传统的移植方式要求开发人员对操作系统的结构和机制有深刻的了解，针对目标板的硬件特征，对操作系统中与硬件相关的源代码进行修改。这个过程周期长，并且难度高。简化和加速嵌入式操作系统移植，对嵌入式系统开发具有重要的意义和实用价值。
采用可视化配置技术，通过在图形界面上输入硬件配置参数，利用源代码自动生成程序，尽可能多的自动化生成硬件相关的源代码，简化和加速嵌入式操作系统移植。
本文先对嵌入式系统的软硬件做了介绍，然后介绍了嵌入式环境下的可视化配置技术。之后分析嵌入式系统中几种嵌入式处理器(ARM、MIPS、PowerPC)的体系结构和启动初始化流程，研究其可视化配置；接着分析几种嵌入式操作系统(μC／OS-Ⅱ、嵌入式Linux、VxWorks)在特定目标板上的移植，研究其可视化配置。在上述实际工作和分析研究的基础上，给出了可视化配置技术的实现方法和源代码自动生成的规则与方法，并实现了一个基于ARM的初始化引导加载程序的可视化配置工具。最后，对本文所做的工作进行了小结并提出了有待解决的问题。
Nowadays, embedded system developed rapidly. It was used in every field of social,among which are the field from automatic navigation of space shuttle to the field ofmobile phone and intelligent home electrical appliance. More and more companies andindividuals were abstracted by it. In the progress of an Embedded System developed,porting Embedded Operating System to the target is one of the most important works ofall. The traditional porting method requests the developers have comprehensiveknowledge on architecture and mechanism of Embedded Operating System, and modifythe code of Embedded Operating System relative to the system hardware according to thetarget. This period will be long and tough. Making the porting be easy and rapidly will bequite significant and worthy to the developing of Embedded System.
The measure that using the visible configuration technology (inputting hardwareconfiguration parameters by the graphic interface), and taking advantage of the sourcecode auto-generated procedure to generate the source codes as many as possible (whichare related with the specified hardware), could greatly simplify and accelerate the portingof Embedded Operating System.
This article first gives a description about the software and hardware of embeddedsystem,and then gives a description about the technology of visible configuration in theenvironment of embedded system generally, third analyses three kind of architecture andbootloader of embedded processor(ARM, MIPS, PowerPC) and corresponding visibleconfiguration, forth analyses three kind of porting method of Embedded OperatingSystem (μC/OS-Ⅱ、Linux、VxWorks) and corresponding visible configuration, fifthprovides the approach of implementing the visible configuration. It also gives a visibleconfiguration tool based on ARM bootloader. Finally, the article gives a view of thefuture of the visible configuration in the porting of Embedded Operating System.
采用可视化配置技术，通过在图形界面上输入硬件配置参数，利用源代码自动生成程序，尽可能多的自动化生成硬件相关的源代码，简化和加速嵌入式操作系统移植。
本文先对嵌入式系统的软硬件做了介绍，然后介绍了嵌入式环境下的可视化配置技术。之后分析嵌入式系统中几种嵌入式处理器(ARM、MIPS、PowerPC)的体系结构和启动初始化流程，研究其可视化配置；接着分析几种嵌入式操作系统(μC／OS-Ⅱ、嵌入式Linux、VxWorks)在特定目标板上的移植，研究其可视化配置。在上述实际工作和分析研究的基础上，给出了可视化配置技术的实现方法和源代码自动生成的规则与方法，并实现了一个基于ARM的初始化引导加载程序的可视化配置工具。最后，对本文所做的工作进行了小结并提出了有待解决的问题。
Nowadays, embedded system developed rapidly. It was used in every field of social,among which are the field from automatic navigation of space shuttle to the field ofmobile phone and intelligent home electrical appliance. More and more companies andindividuals were abstracted by it. In the progress of an Embedded System developed,porting Embedded Operating System to the target is one of the most important works ofall. The traditional porting method requests the developers have comprehensiveknowledge on architecture and mechanism of Embedded Operating System, and modifythe code of Embedded Operating System relative to the system hardware according to thetarget. This period will be long and tough. Making the porting be easy and rapidly will bequite significant and worthy to the developing of Embedded System.
The measure that using the visible configuration technology (inputting hardwareconfiguration parameters by the graphic interface), and taking advantage of the sourcecode auto-generated procedure to generate the source codes as many as possible (whichare related with the specified hardware), could greatly simplify and accelerate the portingof Embedded Operating System.
This article first gives a description about the software and hardware of embeddedsystem,and then gives a description about the technology of visible configuration in theenvironment of embedded system generally, third analyses three kind of architecture andbootloader of embedded processor(ARM, MIPS, PowerPC) and corresponding visibleconfiguration, forth analyses three kind of porting method of Embedded OperatingSystem (μC/OS-Ⅱ、Linux、VxWorks) and corresponding visible configuration, fifthprovides the approach of implementing the visible configuration. It also gives a visibleconfiguration tool based on ARM bootloader. Finally, the article gives a view of thefuture of the visible configuration in the porting of Embedded Operating System.
引文
1．符意德．嵌入式系统设计原理及应用．第1版．北京：清华大学出版社，2004
2：金敏，周翔，金梁．嵌入式系统—组成、原理与设计编程．第1版．河北：人民邮电出版社，2006
3．张湘，肖建．嵌入式系统和嵌入式操作系统．中国机电一体化网，2004
4．马文华．嵌入式系统设计与开发．第1版．北京：科学出版社，2006
5．Micbael Barr著，于志宏译．Programming Embedded System in C and C++．第1版．北京：中国电力出版社，2001
6. William Stallings. Operating Systems: Internals and Design Principles[M] Fifth Edition. Prentice Hall, 2004
7. Derek Palmer. Lowering the Cost of Linux. Embedded Marketing Specialist Xilinx, Inc. 2006
8．田泽．嵌入式系统开发与应用．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2005
9. Dominic Sweetman. See MIPS Run. Ist edition. Morgan Kaufmann, 1999
10. PowerPC Architecture Book. http://www.ibm.com/developerworks/eserver/articles/archguide.html?S_TACT=105AGX52&S_CMP=cn-a-l
11. A developer's guide to the POWER architecture. http://www.ibm.com/developerworks/library/l-powarch/index.html?S_TACT=105AGX52&S_CMP=cn-a-l
12．PowerPC体系结构开发者指南．http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-powarch/index.html
13．AIX PowerPC体系结构及其溢出技术学习笔记．http://www.xfocus.net/articles/200406/711.html
14. Dipto Chakravarty, Casey Cannon. PowerPC—concepts, architecture, and design. 1st edition. New York:Computing McGraw-Hill, 1994
15. Programming Environments Manual For 32-Bit Implementations of the PowerPC irchitecture. Motorla, 2001
16．廖日坤．ARM嵌入式应用开发技术白金手册．第1版．北京：中国电力出版社，2005
17. s3c44b0 datasheet. Samsung
18. s3c2410 datasheet. Samsung
19．杜春雷．ARM体系结构与编程．清华大学出版社．第1版．北京：清华大学出版社， 2003
20．Jean J．Labrosse著，邵贝贝等译．MicroC／OS-Ⅱ The Real-Time Kernel Second Edition．第2版．北京：北京航空航天大学出版社，2003
21．任哲，潘树林，房红征．嵌入式操作系统基础μC／OS-Ⅱ和Linux．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2006
22．黄燕平．μC／OS ARM移植要点详解．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2005
23．linux源代码树．http://www.linuxdiyf.com/viewarticle.php?id=41185
24．刘淼．嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2006
25．孙天泽，袁文菊，张海峰．嵌入式设计及Linux驱动开发指南—基于ARM9处理器．第1版．北京：电子工业出版社，2005
26．孙琼．嵌入式Linux应用程序开发详解．第1版．北京：人民邮电出版社，2006
27．孙纪坤，张小全．嵌入式Linux系统开发技术详解：基于ARM．第1版．北京：人民邮电出版社，2006
28．Linux嵌入式系统与硬件平台的关系．http://blog.csdn.net/andyzx/archive/2006/04/14/662549.aspx
29．嵌入式系统简介二 嵌入式C. http://caivi.bokee.com/viewdiary.13946427.html
30．华恒嵌入式Linux技术论坛．http://www.hhcn.com/cgi-bin/topic.cgi?forum=3&topic=158
31. The Linux Kernel Archives. http://www.kernel.org
32. sourceforge, http://sourceforge.net/
33．田军营，韩建海，马志荣．μClinux源代码中Make文件完全解析—基于ARM开发平台．第1版．北京：机械工业出版社，2005
34．周启平，张杨，吴琼．VxWorks开发指南与Tornado实用手册．第1版．北京：中国电力出版社，2004
35．李忠民，杨刚，顾亦然，刘尚军．ARM嵌入式VxWorks实践教程．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2006
36．王金刚等．基于VxWorks的嵌入式实时系统设计．第l版．北京：清华大学出版社，2004
37．周启平，张杨．VxWorks下设备驱动程序及BSP开发指南．第1版．北京：中国电力出版社，2004
38．Wind River著，王金刚，苏琪，杨锡励译．VxWorks BSP开发人员指南．第1版．北京：清华大学出版社，2003
39. WindRiver Systems Inc. Tornado BSP Training Workshop. Version 1.0.2.1998
40. WindRiver System Inc. VxWorks BSP Developer's Guide5.5.2002
41. WindRiver System Inc. rornado User's Guide2.2.2003
42．Raj Kamal著，陈曙晖等译．Embedded Systems Architecture，Programming and Design．第1版．北京：清华大学出版社，2005
43．Qing Li著，Carol ine Yao助编，王安生译．Real-Time Concepts for Embedded Systems．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2004
44．郑灵翔．嵌入式系统设计与应用开发．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2006
45．孙红波，陶品，李莉，刘瑾等．ARM与嵌入式技术．第1版．北京：电子工业出版社，2006
46．胥静．嵌入式系统设计与开发实例详解—基于ARM的应用．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2005
47．马维华．嵌入式系统原理及应用．第1版．北京：北京邮电大学出版社，2006
48．魏忠，蔡勇，雷红卫．嵌入式开发详解．第1版．北京：电子工业出版社，2003
49．张茹，孙松林，于晓刚．嵌入式系统技术基础．第1版．北京：北京邮电大学出版社，2005
50．陈笠，田捷，王金刚．嵌入式软件开发技术．第1版．北京：国防工业出版社，2003
51．Todd D．Morton著，严隽永译．Embedded Microcontrollers．第1版．北京：机械工业出版社，2005
52．周立功等．ARM嵌入式系统实验教程．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2005
53．魏洪兴，胡亮，曲学楼．嵌入式系统设计与实例开发实验教材．第1版．北京：清华大学出版社，2005
54．探矽工作室．嵌入式系统开发圣经(第二版)．第1版．北京：中国铁道出版社，2003
55．王力生，仇志付，唐军敏．嵌入式操作系统的通用硬件抽象层设计．单片机与嵌入式系统应用．2006(10)：5-7
56．王涛，张伟良，冯重熙．嵌入式系统硬件抽象层的原理与实现．计算机应用．xdsfc2001(10)：26-28
57．Drew嵌入式系统开发．http://www.embhelp.com/drew/
2：金敏，周翔，金梁．嵌入式系统—组成、原理与设计编程．第1版．河北：人民邮电出版社，2006
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