基于单片机的嵌入式系统研究与实现

作     者：师明珠 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李思昆

授予年度：2002年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：嵌入式系统 嵌入式操作系统 单片机 微内核 任务划分 D-FLOW模型 

摘      要：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁的专用计算机系统。近十几年来，嵌入式系统的发展异常迅速，嵌入式操作系统作为嵌入式系统的核心，其应用也越来越广泛，尤其在手持设备、信息家电领域更加突出。但嵌入式系统以及嵌入式软件设计技术仍旧处于起步阶段，仍旧未能形成一套完整、有效、通用的开发方法和规范。 本文通过基于单片机的GPS定位移动通讯端机的研究与实现，对嵌入式应用系统软件设计中的几个关键技术、基于单片机的微内核研究与实现、嵌入式系统应用软件集成测试的一种模型进行了研究。 随着嵌入式系统应用复杂性的不断提高，嵌入式软件在系统中所占的比重不断增加，软件开发已经成为开发嵌入式系统的重要制约因素，良好的软件体系结构和合适的开发方法，对于系统开发的成功具有重大的意义。本文通过GPS定位移动通讯端机的研究和实现，运用嵌入式操作系统作为应用系统软件设计的基础平台，对嵌入式应用系统软件设计中的几个关键技术进行了研究。 嵌入式操作系统是嵌入式应用系统的灵魂，它担负着任务调度、任务控制、任务间通信与同步、资源管理、存储管理等重要任务，但嵌入式应用系统的专用性决定了嵌入式操作系统的通用性是非常低的，为了片面追求其通用性，结果往往是嵌入式操作系统的性能不能满足应用的需要。因为系统专用性能和其他功能方面的需求，使嵌入式操作系统必须具有各自独特的特点。 嵌入式系统应用功能需求的增加和系统设计复杂性的增大，一方面，系统设计和实现越来越离不开嵌入式操作系统作为底层支撑平台;另一方面，嵌入式操作系统的非常低的通用性和日益缩短的嵌入式产品上市时间的矛盾日益尖锐。嵌入式操作系统的性能和效率已经成为当今嵌入式操作系统研究的热点。面对这样的应用需求和设计实现矛盾，急需提出一种新的微内核结构。本文以单片机微内核EOS51的研究和实现为例，提出了一种行之有效的微内核体系结构。 由于嵌入式系统软硬件设计的独立性，因此嵌入式系统行为模型的合理性、软硬件接口定义的有效性等问题只有在集成测试阶段才可以得到验证。本文最后给出了嵌入式系统软硬件集成测试的一种方法构想，对系统的早期开发和后期集成都有一定的指导意义。 本文的研究对嵌入式应用系统的开发和设计有一定的实践意义和借鉴意义。