基于ARM的无线通信平台开发及USB驱动程序设计
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摘要
随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分，并成为近年来新兴的研究热点。ARM9TDMI是一种高效、低功耗的RISK处理器，以该内核为核心的S3C2410X是一款基于以太网应用的高性价比16／32位微控制器，非常适合嵌入式产品。文本提出并研究了基于ARM-Linux的嵌入式产品平台，完成了系统的硬件和软件设计、实现了操作系统的裁减和移植。并且系统充分利用ARM处理器高性能、低功耗、低成本的优点，扩展平台通用接口，为今后开发基于该平台的应用系统提供了捷径。
Linux由于其代码开放性以及强大的网络功能等特点，在许多的嵌入式网络设备中有着广泛应用，与其他的嵌入式操作系统相比，具有着更多的优势。因此本课题将其作为硬件平台的操作系统，并在这个系统中实现Linux的一些基本操作。论文中介绍的硬件和软件平台也可以为实际应用提供很好的开发起点。
USB作为一种总线技术，已经得到快速的普及和应用，本文实现了Linux操作系统下USB驱动程序的编程设计；此外，本文将嵌入式技术与无线通信技术结合起来，实现了基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。
归纳起来本课题具体工作如下：
1)调研了国内外嵌入式系统开发的现状和发展趋势。并且详细论述了基于ARM-9处理器的硬件结构、嵌入式操作系统以及开发流程。
2)详细研究了Linux在ARM-9硬件平台上的移植。包括移植环境的建立、BootLoader的制作、Linux的裁减和移植、根文件的制作等。
3)详细分析并开发了Linux下USB驱动，包括主机控制器驱动以及设备驱动等内容。
4)基于ARM-9嵌入式微处理器，利用其性价比高，功能丰富，接口完善，可扩展性强等优点将移动通信技术与嵌入式系统融合在一起。实现基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。
With the development of computer technology, embedded system, being thecenter of interest in the rising research in recent years, has been becoming animportant component in this field. As a high-performance, cost-effective RISCprocessor, the 16/32-bit RISC ARM9TDMI developed by Advanced RISC Machines,Ltd has been included in Samsung's S3C2410X combined with many importantperipheral functions, such as ethernet controller, GPIO, etc, and therefore is an idealsolution for Ethernet-based embedded systems. In this dissertation, an ARM-Linuxbased embedded product platform is proposed, designed, realized as well asembedding a simplified Linux operating system in it. This system makes use of itspriorities of high-performance, cost-effective, low-cost,to extend its GPIO, to supplygreat convenience for its later developing.
The software is based on Linux, which has been widely applied in embeddedsystems because of its significant advantages, such as open codes and powerfulnetwork support, etc. The hardware and software introduced in this paper form aproduct platform, which has been ready for future applications.
As a kind of bus technology, USB has been applied in more and more fields.This dissertation realizes the design of USB drivers under Linux operating system.Furthermore, it combines with mobile communicating technology to realize todevelop the wireless communicating platform.
The main work of this dissertation could therefore be summarized as follows:
1) Learned the domestic and international current situation and development ofembedded system. This dissertation introduces the hardware structure, operatingsystem and developing flow of the processor based on ARM-9.
2) Researched the transplantation of Linux on ARM-9 hardware platform. Itincludes building the transplantation environment, making Bootloader, reducing andtransplanting Linux, making root files, and so on.
3) Developed the USB drivers under Linux operating system. It includes hostUSB drivers and slave USB drivers.
4) Combined the mobile communication technology with embedded system, tomake use of its high performance-price ratio, abundant functions and interfaces,strong extendings based on the ARM-9 processor, realizing developing the wirelesscommunication platform.
Linux由于其代码开放性以及强大的网络功能等特点，在许多的嵌入式网络设备中有着广泛应用，与其他的嵌入式操作系统相比，具有着更多的优势。因此本课题将其作为硬件平台的操作系统，并在这个系统中实现Linux的一些基本操作。论文中介绍的硬件和软件平台也可以为实际应用提供很好的开发起点。
USB作为一种总线技术，已经得到快速的普及和应用，本文实现了Linux操作系统下USB驱动程序的编程设计；此外，本文将嵌入式技术与无线通信技术结合起来，实现了基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。
归纳起来本课题具体工作如下：
1)调研了国内外嵌入式系统开发的现状和发展趋势。并且详细论述了基于ARM-9处理器的硬件结构、嵌入式操作系统以及开发流程。
2)详细研究了Linux在ARM-9硬件平台上的移植。包括移植环境的建立、BootLoader的制作、Linux的裁减和移植、根文件的制作等。
3)详细分析并开发了Linux下USB驱动，包括主机控制器驱动以及设备驱动等内容。
4)基于ARM-9嵌入式微处理器，利用其性价比高，功能丰富，接口完善，可扩展性强等优点将移动通信技术与嵌入式系统融合在一起。实现基于ARM-9处理器的无线通信平台的开发。
With the development of computer technology, embedded system, being thecenter of interest in the rising research in recent years, has been becoming animportant component in this field. As a high-performance, cost-effective RISCprocessor, the 16/32-bit RISC ARM9TDMI developed by Advanced RISC Machines,Ltd has been included in Samsung's S3C2410X combined with many importantperipheral functions, such as ethernet controller, GPIO, etc, and therefore is an idealsolution for Ethernet-based embedded systems. In this dissertation, an ARM-Linuxbased embedded product platform is proposed, designed, realized as well asembedding a simplified Linux operating system in it. This system makes use of itspriorities of high-performance, cost-effective, low-cost,to extend its GPIO, to supplygreat convenience for its later developing.
The software is based on Linux, which has been widely applied in embeddedsystems because of its significant advantages, such as open codes and powerfulnetwork support, etc. The hardware and software introduced in this paper form aproduct platform, which has been ready for future applications.
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1) Learned the domestic and international current situation and development ofembedded system. This dissertation introduces the hardware structure, operatingsystem and developing flow of the processor based on ARM-9.
2) Researched the transplantation of Linux on ARM-9 hardware platform. Itincludes building the transplantation environment, making Bootloader, reducing andtransplanting Linux, making root files, and so on.
3) Developed the USB drivers under Linux operating system. It includes hostUSB drivers and slave USB drivers.
4) Combined the mobile communication technology with embedded system, tomake use of its high performance-price ratio, abundant functions and interfaces,strong extendings based on the ARM-9 processor, realizing developing the wirelesscommunication platform.
引文
[1] 张大波等．嵌入式系统原理、设计及应用．北京：机械工业出版社，2005：44-62
[2] 沈连风等．嵌入式系统及其开发应用．北京：电子工业出版社，2005：22-35
[3] 刘峥嵘等．嵌入式Linux应用开发详解．北京：机械工业出版社，2004：62-70
[4] Rich Grehan等著，许汝峰译．32位嵌入式系统编程．北京：中国电力出版社，2001
[5] Jonathan W．Valnano[美]著，李曦等译．嵌入式微计算机系统：实时接口技术．北京：机械工业出版社，2002
[6] 陈渝等．源码开放的嵌入式系统软件分析与时间．北京：北京航空航天大学出版社，2004：192-205
[7] 邹思铁．嵌入式Linux设计与应用．北京：清华大学出版社，2002
[8] 前导工作室译．Linux系统管理大全．北京：机械工业出版社，2003
[9] 胥静．嵌入式系统设计与开发实例详解—基于ARM的应用．北京：北京航空航天出版社，2005：36-52
[10] 毛德操，胡希明．Linux内核源代码分析．杭州：浙江大学出版社，2000
[11] 李善平，刘文峰，王焕龙等．Linux与嵌入式系统．北京：清华大学出版社，2006：42-56
[12] 周明德．微型计算机系统原理及应用．北京：清华大学出版社，2002：97-105
[13] 李驹光等．ARM应用系统开发详解—基于S3C4510B的系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，2003
[14] 陈颐．ARM嵌入式技术实践教程．北京：电子工业出版社，2005
[15] 张弘．USB接口设计．西安：西安电子科技大学出版社，2003：75-93
[16] 萧世文．USB2.0硬件设计．北京：清华大学出版社，2006
[17] 倪继利．Linux内核分析及编程．北京：电子工业出版社，2005
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[19] Alessandro Rubini、Jonathan Corbet[美]著；魏永明等译．Linux设备驱动．北京：中国电力出版社，2004
[20] 马伟．计算机USB系统原理及其主／从机设计．北京：北京航空航天大学出版社，2004
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[24] 探矽工作室．嵌入式系统开发圣经．北京：中国铁道出版社，2003
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[28] 贾智平，张瑞华．嵌入式系统原理与接口技术．北京：清华大学出版社，2005
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[30] 田泽．嵌入式系统开发与应用实验教程(第二版)．北京：北京航空航天大学出版社，2005
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