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          基于嵌入式Linux系統的遠程監控模塊設計詳解

          ? 2018年09月16日 10:54 ? 次閱讀

          ?引言

          嵌入式系統是“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”(devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。從中可以看出嵌入式系統是軟件和硬件的綜合體,還可以涵蓋機械等附屬裝置。目前國內一個普遍被認同的定義是:以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,軟硬件可裁剪,適用于應用系統,對功能、對可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。

          系統的主要功能是通過計算機可使遠程專家和相關技術人員在異地通過系統的客戶器端監控多臺設備的運行狀態。系統在設備端的服務器端不僅僅承擔一些實時檢測系統狀態的任務。嵌入式系統的核心,是控制、輔助系統運行的硬件單元。范圍極其廣闊,從最初的4位處理器,目前仍在大規模應用的8位單片機,到最新的受到廣泛青睞的32位,64位嵌入式CPU

          1 系統硬件設計

          ARM7TDMI核心的S3C44BOX作為微處理器芯片,系統硬件框架結構圖如圖l所示,其電路原理圖如圖2所示。

          基于嵌入式Linux系統的遠程監控模塊設計詳解

          1.1 存儲模塊設計

          系統的FLASH采用的是HY29LV160,容量大小為2M字節,充當S3C44BOX的程序存儲器,其內部存放啟動代碼、uclinux內核、以太網MAC地址以及應用程序等。HY29LV160的單片存儲容量為16M位(2 M字節),工作電壓為2.7 V~3.6 V,采用48腳TSOP封裝或48腳FBGA封裝,16位數據寬度,可以以8位(字節模式)或16位(字模式)數據寬度的方式工作。在本系統設計過程中,考慮到uclinux操作系統帶應用程序的最大容量不會超過l_7 MB,因此,Flash采用大小為2MB的FLASH存儲器就可以滿足系統的需求。DRAM采用的是HY57V641620,用于設置程序堆棧和存放各種變量。HY57V641620存儲容量為4組x 16 M位(8 M字節),工作電壓為3.3 V,根據系統需求,可構建16位或32位的SDRAM存儲器系統。但為充分發揮32位CPU的數據處理能力,系統采用32位的SDRAM存儲器系統,共16 MB的SDRAM空間。

          Flash 是一種創作工具,設計人員和開發人員可使用它來創建演示文稿、應用程序和其它允許用戶交互的內容。Flash 可以包含簡單的動畫、視頻內容、復雜演示文稿和應用程序以及介于它們之間的任何內容。通常,使用 Flash 創作的各個內容單元稱為應用程序,即使它們可能只是很簡單的動畫。您也可以通過添加圖片、聲音、視頻和特殊效果,構建包含豐富媒體的 Flash 應用程序。Flash 特別適用于創建通過 Internet 提供的內容,因為它的文件非常小。Flash 是通過廣泛使用矢量圖形做到這一點的。與位圖圖形相比,矢量圖形需要的內存和存儲空間小很多,因為它們是以數學公式而不是大型數據集來表示的。位圖圖形之所以更大,是因為圖像中的每個像素都需要一組單獨的數據來表示。

          1.2 網絡接口模塊設計

          系統的網絡接口芯片采用的是RTL8019AS。它是一款10 M以太網芯片,能夠為系統提供以太網的接入。RTL8019AS數據總線寬度為16位。因此設計中將IOCS16B引腳上拉。RTL8Ol9AS內部集成了兩塊RAM。一塊16 kB,地址為0x4000—7FFF;一塊32字節,地址為0x0000一Ox001F。16 k的RAM用作收發數據的緩沖區,一般將0x4000—0x46FF作為發送緩沖區,0x4700—0x7FFF作為接收緩沖區。RTL8019的中斷輸出INTO與S3C44BOX的EINTO端相連。

          I0S2上拉,其它懸空,當RTL8019AS的引腳懸空時,引腳的輸入狀態為低電平,里面有一個100 kΩ的下拉電阻,因此IOSO,IOSI,I0S3均為低電平,芯片的I/0基址是200H。片選AEN接處理器的nGCS5也就是Bank5,因此RTL8019在系統中分配的地址范圍為:0xoa000000—0xoc000000。由于數據總線寬度為16位,處理器的A1連接8019的SA0,20F001是網卡濾波器,內部包含一對低通濾波器和一對隔離變壓器。

          基于嵌入式Linux系統的遠程監控模塊設計詳解

          2 系統軟件平臺的構建

          uclinux表示micro-control linux.即“微控制器領域中的Linux系統”,是Lineo公司的主打產品,同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系統而設計的。它已經被成功地移植到了很多平臺上。由于沒有MMU,其多任務的實現需要一定技巧。

          uclinux經過對標準Linux內核的改動,形成了一個高度優化的、代碼緊湊的嵌入式Linux,雖然它的體積很小,但uclinux仍然保留了Linux的大多數的優點:穩定、良好的移植性、優秀的網絡功能、對各種文件系統完備的支持,以及標準豐富的API,適合遠程配置模塊的建立。

          系統采用GNU的套件arm-elf工具鏈:arm—elf-tools-20030314.sh建立對uclinux進行編譯的交叉環境。將arm-elf-tools-20030314.sh拷貝到根目錄,運行安裝:

          sh arm-elf-tools-20030314.sh即可對uclinux進行編譯和移植了

          交叉編譯成功后,在uClinux-dist/目錄下產生images目錄,其中包含的3個二進制文件文件image.ram,image.rom和romfs.img。

          3 系統軟件設計

          系統的軟件是實現遠程配置模塊的核心,首先編寫bootloader的過程,以優化系統在開發板上的執行,然后實現了應用程序以及設備驅動程序的開發。應用程序的開發主要是基于Socket應用程序的編寫。

          3.1 Bootloader的設計

          Bootloader的設計主要是為了在系統上電復位之后,將系統程序執行跳轉到系統內核的執行地點。針對這個主要的功能,必須對微處理器的內核以及其他部分進行初始化以及其它的功能擴展,Bootloader它主要完成了以下幾個過程:

          (1)建立中斷向量表

          (2)初始化各種處理器模式

          (3)引入特殊變量

          (4)初始化memory

          (5)代碼復制

          完成了系統的硬件初始化過程后,將CPU使用權交給了操作系統,從而完成了。Bootloader的最終目的。

          3.2設備驅動程序開發

          Linux對設備的操作Linux系統訪問設備就像訪問文件—樣。例如打開設備使用系統調用open(),關閉設備使用

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          Android雖然建立在Linux內核之上,但是他對內核進行了一些擴展,增加了一些驅動。比如Bind...

          發表于 2018-09-09 09:10 ? 88次閱讀
          Linux內核與Android的關系

          嵌入式web server boa在S3C241...

          修改Makefile文件,找到CC=gcc和CPP=gcc -E,分別將其改為交叉編譯器安裝的路徑

          發表于 2018-09-09 09:07 ? 78次閱讀
          嵌入式web server boa在S3C241...

          關于Linux操作系統中LKM的優勢與不足研究與...

          Linux系統開放源代碼、系統漏洞少,在面對病毒和黑客入侵時能提供更好的安全性和穩定性,基于以上這些...

          發表于 2018-09-08 10:51 ? 65次閱讀
          關于Linux操作系統中LKM的優勢與不足研究與...

          關于嵌入式Linux在PMP消費類電子產品上的應...

          Linux 是一種適合于嵌入式系統的開源操作系統,可以高效地處理各種復雜的任務。從基于TI DM32...

          發表于 2018-09-08 10:47 ? 61次閱讀
          關于嵌入式Linux在PMP消費類電子產品上的應...

          如何制作一個基于linux 2.6.19內核的小...

          ARM9 S3C2410微處理器與Linux的結合越來越緊密,逐漸在嵌入式領域得到廣范的應用。目前...

          發表于 2018-09-07 17:09 ? 110次閱讀
          如何制作一個基于linux 2.6.19內核的小...

          從RTOS到嵌入式Linux的應用移植步驟以及相...

          在過去幾年中,Linux成功地取代了一些最主要的傳統RTOS(實時操作系統)平臺,成為了各種各樣的...

          發表于 2018-09-07 16:47 ? 103次閱讀
          從RTOS到嵌入式Linux的應用移植步驟以及相...

          開源是Linux成功的核心要素

          Linus 還評論了他作為 Linux 維護者的角色以及為開發者社區發展所能做或應該做些什么。“作為...

          發表于 2018-09-06 16:52 ? 237次閱讀
          開源是Linux成功的核心要素

          關于四種實時嵌入式Linux操作系統的對比分析淺...

          本文對四種實時操作系統(RTOS)特性進行分析和比較。它們是:Lynx實時系統公司的LynxOS、Q...

          發表于 2018-09-05 17:39 ? 210次閱讀
          關于四種實時嵌入式Linux操作系統的對比分析淺...

          關于嵌入式系統的特點和Linux內核的實時應用分...

          Linux本身為分時操作系統,其系統目標為較好的平均響應時間和較高的吞吐量,而實時系統則主要考慮任務...

          發表于 2018-09-05 17:25 ? 114次閱讀
          關于嵌入式系統的特點和Linux內核的實時應用分...

          嵌入式FPGA能隨時更改RTL的靈活性,將改變芯...

          芯片設計人員今天面臨的最關鍵的問題之一是在設計過程中實時重新配置RTL,甚至在系統中也是如此。不幸的...

          發表于 2018-09-05 16:58 ? 131次閱讀
          嵌入式FPGA能隨時更改RTL的靈活性,將改變芯...

          慧榮科技FerriSSD嵌入式存儲解決方案,有哪...

          慧榮科技今日宣布推出其專為車載信息娛樂(IVI)系統設計的汽車級PATA及SATA FerriSSD...

          發表于 2018-09-05 09:19 ? 613次閱讀
          慧榮科技FerriSSD嵌入式存儲解決方案,有哪...

          用嵌入式系統作為中間件的現場總線遠程監控系統

          嵌入式技術和Internet技術的緊密結合,將會在工控領域得到越來越廣泛的應用,是新一代控制網絡發展...

          發表于 2018-09-05 08:19 ? 713次閱讀
          用嵌入式系統作為中間件的現場總線遠程監控系統

          利用語音識別技術和嵌入式系統交叉研究是語音識別的...

          語音識別技術就是能使計算機“聽懂“人類的語言,然后根據其義來執行相應的命令,從而實現為人類服務。隨著...

          發表于 2018-09-04 17:23 ? 147次閱讀
          利用語音識別技術和嵌入式系統交叉研究是語音識別的...

          東芝推出全球最小嵌入式NAND閃存產品,可用于各...

          新產品符合最新的e.MMCTM標準,適用于各種廣泛的數字消費產品,包括智能手機、平板電腦和可穿戴設備...

          發表于 2018-09-04 10:30 ? 88次閱讀
          東芝推出全球最小嵌入式NAND閃存產品,可用于各...

          怎么才能更好的理解嵌入式操作系統Linux實時化...

          Linux支持PowerPC、MIPS、ARM、DSP等多種嵌入式處理器,逐漸被用于多種關鍵性場合。...

          發表于 2018-09-03 17:44 ? 151次閱讀
          怎么才能更好的理解嵌入式操作系統Linux實時化...

          低成本彩屏顯示方案

          基于i.MX RT系列高性能跨界處理器設計的一款高性價比視頻播放解決方案。實現了在嵌入式微處理器上的...

          發表于 2018-09-03 17:39 ? 387次閱讀
          低成本彩屏顯示方案

          什么是嵌入式Linux內核調試技術?嵌入式開發又...

          近年處理器技術發展速度加快,嵌入式領域發生了翻天覆地的變化。特別是網絡的普及,消費電子異軍突起,嵌入...

          發表于 2018-09-03 17:38 ? 120次閱讀
          什么是嵌入式Linux內核調試技術?嵌入式開發又...

          KASAN是如何實現檢測的?如何根據shadow...

          shadow memory檢測原理的實現主要就是__asan_load##size()和__asan...

          發表于 2018-09-03 15:00 ? 296次閱讀
          KASAN是如何實現檢測的?如何根據shadow...

          如何使用STM32設計嵌入式以太網控制門禁系統

          門禁系統主要由意法半導體公司的主控芯片STM3H、Microchip公司的以太網控制器ENC28J6...

          發表于 2018-09-03 11:06 ? 489次閱讀
          如何使用STM32設計嵌入式以太網控制門禁系統

          一位嵌入式工程師的面試經歷

          同樣工作5年,我實在自愧不如。或許是因為嵌入式太繁雜,一個公司一種開發模式,導致我個人的積累有些單薄...

          發表于 2018-09-03 09:42 ? 470次閱讀
          一位嵌入式工程師的面試經歷

          怎樣成為嵌入式工程師

          很多嵌入式初學者認為,學嵌入式,就是學習ARM,就是學習開發板。買一塊開發板,然后在上面“移植”u-...

          發表于 2018-09-03 09:29 ? 361次閱讀
          怎樣成為嵌入式工程師

          教你用ARM嵌入式設計視頻監控系統

          目前,嵌入式系統在視頻監控中的應用越來越廣泛。伴隨著網絡的強大功能,視頻監控更側重網絡監控方案,要求...

          發表于 2018-09-03 08:39 ? 662次閱讀
          教你用ARM嵌入式設計視頻監控系統

          物聯網有哪些操作系統?物聯網操作系統匯總

          首次被翻牌的重點版塊包括:物聯網芯片(計算芯片、通信芯片為主)、授權頻譜物聯網網絡、非授權頻譜物聯網...

          發表于 2018-09-01 09:04 ? 2961次閱讀
          物聯網有哪些操作系統?物聯網操作系統匯總

          如何在眾多Linux內核版本中選擇最適合你最穩當...

          Linux Kernel 的穩定分支維護者 Greg Kroah-Hartman 近日在其個人博客上...

          發表于 2018-09-01 08:59 ? 420次閱讀
          如何在眾多Linux內核版本中選擇最適合你最穩當...
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