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基于StrongARM的嵌入式Linux实现与开发

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基于StrongARM的嵌入式Linux实现与开发

作者：杨静文华中科技大学

学位级别：硕士

随着计算机软、硬件技术的发展,特别是网络应用的不断普及,嵌入式应用在社会的各个领域越来越广泛和重要。对嵌入式系统的研究与开发成为当前的一个热点,嵌入式系统蕴涵着巨大的市场要求。在现有的各类精简指令集微处理器芯... 详细信息

随着计算机软、硬件技术的发展,特别是网络应用的不断普及,嵌入式应用在社会的各个领域越来越广泛和重要。对嵌入式系统的研究与开发成为当前的一个热点,嵌入式系统蕴涵着巨大的市场要求。在现有的各类精简指令集微处理器芯片中,ARM处理器Intel PCA架构系列的StrongARM嵌入式微处理器以其速度快、功耗低、外设接口丰富等突出优点得到广泛的应用,尤其是在掌上电脑PDA 等嵌入式便携设备中. 由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统已经成为嵌入式系统中最重要的组成部分。作为嵌入式应用的基础,操作系统的优劣直接影响了系统的性能、开发和应用。因此,嵌入式操作系统是当前嵌入式系统研究的热点所在,由于Linux操作系统的开放源码特性,国内外越来越多的人员开始研究如何将Linux应用于嵌入式系统。但是由于Linux并不是针对嵌入式应用而设计的,所以在Linux应用于嵌入式系统的过程中,需要解决一些嵌入式系统所特有的问题。本文首先分析了ARM系列处理器和StrongARM硬件开发平台的特点,在讨论了多种嵌入式操作系统的特点后,总结了Linux作为嵌入式操作系统的特性,研究Linux应用于嵌入式领域的关键技术:内核实时化、文件系统和存储管理。结合StrongARM开发平台,讨论了嵌入式Linux基于特定硬件平台的开发流程,包括交叉编译环境的建立、内核的配置编译、根文件系统的实现以及内核的引导加载,并对ARM Linux的启动代码进行了分析。最后,分析了RTP实时传输协议并提出三个改善实时传输性能的方案,在构建好的嵌入式Linux系统上完成实时音频传输系统。

关键词：嵌入式系统 Linux StrongARM 根文件系统 RTP

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基于ARM9的消费终端系统的设计与实现

基于ARM9的消费终端系统的设计与实现

作者：黄义杰兰州大学

学位级别：硕士

在科技日新月异的今天,现实生活中的电子设备越来越多,它们的存在使人们的生活更加方便快捷。电子消费终端作为嵌入式设备中的一员在人们的生活中扮演着重要的角色。在大型超市,各个学校和工作单位都能看见它们的存在,它为消费数据的管... 详细信息

在科技日新月异的今天,现实生活中的电子设备越来越多,它们的存在使人们的生活更加方便快捷。电子消费终端作为嵌入式设备中的一员在人们的生活中扮演着重要的角色。在大型超市,各个学校和工作单位都能看见它们的存在,它为消费数据的管理带来了极大的方便。现在大多数消费终端功能单一,定制拓展功能麻烦,通讯布线复杂,后期维护困难,这些不足都是需要改进的地方。本文针对当前国内消费终端的现状,提取当前嵌入式电子设备的优点,引入嵌入式操作系统设计一款智能的、方便定制拓展功能的消费终端。本文选用ARM9系列芯片中的S3C2416微处理器作为系统硬件核心,以STM32芯片为辅助芯片进行系统硬件设计;选用开源的嵌入式Linux操作系统作为软件设计的基础;以Qt Creator作为集成开发环境进行系统软件的设计;通过Samba、NFS服务器进行数据的共享;采用多线程编程方法对刷卡、数据处理、网络通信三个软件模块进行管理,使得系统运行更加流畅。通过引入ARM9与嵌入式Linux操作系统的架构设计的消费系统实现拓展功能非常方便,并且后期维护也很容易,它的优越性是现有大部分消费终端无法比拟的。本文针对现在以单片机为核心的消费终端的不足而提出改良的设计方案,采用ARM9加嵌入式Linux操作系统的方式来设计一款易于开发与拓展的消费系统。消费全过程用语音播放的方式清晰明了地进行提示;交易数据的存储工作由Sqlite小型嵌入式数据库完成;用以太网、WIFI二选一的通信方式替换掉布线复杂、维护困难的RS-485通讯方式。本文将对系统总体方案设计、开发环境的配置、系统硬件设计、系统软件设计、消费系统运行环境配置等几个核心部分依次进行讲解。

关键词： ARM LinuX内核根文件系统驱动 Qt

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嵌入式设备固件分析的关键技术研究

嵌入式设备固件分析的关键技术研究

作者：鲍庆国北京工业大学

学位级别：硕士

传统的针对嵌入式固件可能存在的一些恶意代码进行逆向分析研究都是在特定开发板硬件设备上进行。由于固件处理器架构类型具有多样性,要求固件逆向分析方法和分析工具必须具备可扩展性,适应多处理器架构平台。为了能节省硬件设备的成本... 详细信息

传统的针对嵌入式固件可能存在的一些恶意代码进行逆向分析研究都是在特定开发板硬件设备上进行。由于固件处理器架构类型具有多样性,要求固件逆向分析方法和分析工具必须具备可扩展性,适应多处理器架构平台。为了能节省硬件设备的成本和满足处理器架构多样性的需求,本文改进传统在开发板上进行逆向分析固件的方式,提出一种基于模拟器QEMU远程调试分析固件技术,可以让研究人员脱离开发板硬件设备束缚。在实际研究工作中,嵌入式设备固件是.bin格式的二进制镜像文件,设备固件是被固化在开发板上进行开发调试。由于嵌入式固件资源有限、固件中的操作系统内核地址采用的是直接映射方式,只能在特定的硬件环境下运行,所以这种内核不能直接在虚拟出来的仿真环境中使用。为了能够使嵌入式固件在仿真环境中运行以及满足多样处理器架构平台调试分析,本文提出一种新颖的方式,首先对嵌入式设备固件进行解析,通过自编译匹配固件内核类型,静态交叉编译的方式编译调试器,最后依据自编译内核挂载自制根文件系统实现仿真运行。此外,由于目标机端的QEMU虚拟机资源的限制,如果直接使用QEMU内置的GDB调试功能模块对被调试应用程序进行调试,则会造成目标机需要频繁的进行清除编译产生的缓冲块操作,导致调试过程中较差的用户体验、性能下降、操作不方便等情况。为此,本文提出编译移植轻量级调试代理工具GDBSERVER,并与GDB相结合,通过RSP协议进行通信,实现GDB+GDBSERVER远程调试方式调试固件中的目标程序。为了能够摆脱研究人员直接在QEMU上调试分析,本文采用桥接网络通信方式、NFS方式实现挂载文件,最终达到研究人员直接在宿主机上控制并调试目标机上应用程序的目的,这也解决了传统的直接通过串口通信或JTAG接口通信的调试方式不稳定、调试难度大等缺点。实验结果表明,通过本文提出的方法实现了研究人员在脱离开发板等硬件环境下,通过QEMU仿真硬件环境对嵌入式设备二进制固件仿真运行并动态远程调试应用程序。此外,本文改进了传统的分析固件机制,提出基于模拟器动态远程调试分析固件方案,创建了一个良好的逆向分析平台,增强了可扩展性,使调试过程从传统的“单一架构调试”模型向“系统级调试”模型转变。

关键词：嵌入式设备固件逆向分析 QEMU 根文件系统调试器

ARM及Linux嵌入式技术在指纹识别系统中的应用研究

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ARM及Linux嵌入式技术在指纹识别系统中的应用研究

作者：孙计伟太原科技大学

学位级别：硕士

随着计算机应用技术的不断发展，生物特征识别技术也越来越多的从算法研究逐渐过渡到应用的阶段，特别是指纹识别技术，近几年来随着嵌入式计算机技术的快速发展也广泛应用到生活中的各个角落，比如指纹签到系统、指纹门禁系统等领域。... 详细信息

随着计算机应用技术的不断发展，生物特征识别技术也越来越多的从算法研究逐渐过渡到应用的阶段，特别是指纹识别技术，近几年来随着嵌入式计算机技术的快速发展也广泛应用到生活中的各个角落，比如指纹签到系统、指纹门禁系统等领域。本文在对指纹识别技术、嵌入式Linux技术初步研究的基础上设计了一套基于嵌入式Linux的指纹识别系统。本文所做的具体工作包括：首先，根据阅读的相关文献，分析了现阶段指纹识别技术的研究现状及其未来发展的趋势。在对大量的文献阅读的基础上，提出了本文研究的必要性。其次，对指纹识别过程中的预处理算法进行了初步研究，包括指纹图像的归一化、方向场获取、脊线频率的获取、掩码图像的获取、指纹图像的增强、二值化、细化等算法。并用C语言在Linux系统中将上面提到的算法分别实现，由于现阶段处于功能设计阶段，所以在效果和速度之间进行了折中处理，采取了一些算法复杂度较低、运行速度较快的算法。然后把这些算法程序放到不同的类型的处理器中进行速度的测试比较，为后续的深入研究选择合适处理器做准备。在对指纹识别预处理算法研究的基础上，本文提出了一种以增强移植性的指纹识别系统设计框架，并在该框架下设计了一套指纹识别系统，该套系统在硬件上基于R305指纹识别模块、触摸屏、LCD显示屏、ARM9微处理器，软件上基于嵌入式Linux系统，用Qt作为图形操作界面。其中主要做了系统开发环境的搭建、嵌入式Linux系统在ARM9(S3C2440)处理器上的移植、含有Qtopia的根文件系统的制作、以及软件的开发等内容。

关键词：指纹识别预处理嵌入式Linux 根文件系统 Qt编程指纹识别框架

基于嵌入式Linux的电磁环境模拟器的设计与实现

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基于嵌入式Linux的电磁环境模拟器的设计与实现

作者：张楠南京理工大学

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在雷达使用中采用真实的电磁环境进行人员培训和系统的调试是特别困难的,故近年来,随着现代电子技术的发展,具有小型化、多功能等特点的电磁环境模拟器作为全面考核雷达设备的系统性能以及提高军队的战斗力的重要设备,在国内外受到越来... 详细信息

在雷达使用中采用真实的电磁环境进行人员培训和系统的调试是特别困难的,故近年来,随着现代电子技术的发展,具有小型化、多功能等特点的电磁环境模拟器作为全面考核雷达设备的系统性能以及提高军队的战斗力的重要设备,在国内外受到越来越多的重视,研究实现了基于ARM-Linux的电磁环境模拟器控制系统。首先,依据电磁环境模拟器总体功能的需求,提出了电磁环境模拟器控制系统的总体设计方案,然后设计基于AT91SAM9G20的电磁环境模拟器原理图,对电路的主要器件进行了说明。其次,对嵌入式Linux系统的移植过程进行了深入的研究,在搭建了嵌入式软件开发环境的基础上实现了U-Boot、Linux内核以及Cramfs根文件系统的移植。再次,详细阐述了Linux设备驱动程序的开发过程,根据系统硬件特点实现了PIO、SPI、总线、TWI、键盘和LCD显示器设备驱动程序。之后,依照电磁环境模拟器控制软件总体流程以及模块化设计的思想,编写了初始化模块、主循环模块、人机交互模块。最后,在实验室里对各个模块进行多次测试,解决了诸多存在的问题,并在之后外场试验中完美地实现电磁环境模拟器的各项功能,充分验证了整个系统软件模块的正确性。

关键词：电磁环境模拟 Linux移植根文件系统设备驱动 AT91SAM9G20

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基于ARM的嵌入式Linux的研究与实现

基于ARM的嵌入式Linux的研究与实现

作者：彭天玲中南民族大学

学位级别：硕士

随着计算机、通信及网络技术的高速发展,嵌入式系统已广泛地渗透到各行各业及人们日常生活的方方面面中。由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统成为了嵌入式系统中最重要的组成部分。而在各种嵌入式操作系统中,Linux凭借其代... 详细信息

随着计算机、通信及网络技术的高速发展,嵌入式系统已广泛地渗透到各行各业及人们日常生活的方方面面中。由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统成为了嵌入式系统中最重要的组成部分。而在各种嵌入式操作系统中,Linux凭借其代码公开、性能稳定、结构清晰等多方面的优势在嵌入式系统中被广泛地采用。因此,进行嵌入式Linux系统的研究和开发,具有重要的理论意义和现实意义。 ARM平台是目前使用广泛的主流嵌入式处理器体系结构。本文以32位ARM架构的嵌入式处理器S3C2410为硬件平台核心,详细地讨论了S3C2410处理器和系统的硬件组成。在此基础上重点研究了实时嵌入式Linux系统的构建和移植。论文的主要工作如下: (1)在对相关文献进行总结提炼的基础上,回顾了国内外对嵌入式Linux的研究成果,对标准Linux的实时支持方面作了分析,讨论了Linux实时性不强的原因;并指出了嵌入式Linux研究中的不足,为本文的研究做了铺垫。 (2)对构建基于ARM的Linux平台的软件环境和引导程序进行了研究与实现;为了提高定时器的精度,增加了细粒度定时器;引入了两种定时器模式:周期模式和一次模式,使得系统在实时系统中的应用更为可行。 (3)对基于优先级的单调速率调度算法和最早期限调度算法进行了深入的研究;并以这两种算法作为基础,设计实现了RMS和EDF调度器;对评判系统实时性性能的一些关键性指标进行了测试,测试结果表明改进效果良好。 (4)将改进后的Liunx内核进行裁减并移植到S3C2410上;设计并实现了嵌入式根文件系统。

关键词：实时系统嵌入式Linux 调度器移植根文件系统

基于uClinux的网络摄像机软件设计与实现

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基于uClinux的网络摄像机软件设计与实现

作者：陈福生电子科技大学

学位级别：硕士

随着计算机技术和微处理器技术的不断发展,嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年技术研究和应用的热点。在这些技术研究和应用中,ARM架构的微处理器占据着非常重要的地位。在过去的10年中,ARM体系结构已成为世界上... 详细信息

随着计算机技术和微处理器技术的不断发展,嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年技术研究和应用的热点。在这些技术研究和应用中,ARM架构的微处理器占据着非常重要的地位。在过去的10年中,ARM体系结构已成为世界上最受欢迎的32位体系结构。嵌入式uClinux是Linux的一个分支,是为无内存管理单元(MMU)的微处理器而设计的。由于uClinux是免费的开源操作系统,并且具有强大的网络功能,因此在中低端的嵌入式网络设备中得到了广泛应用。本文研究了基于32位微处理器W90N740CD(ARM7TDMI)和uClinux操作系统的网络摄像机。在实践的基础上,重点讨论了软件部分的实现,设计了应用于该平台的嵌入式软件。在介绍了该平台下的软硬件总体设计后,主要进行了以下几个方面的研究:1.详细研究了引导装载程序的作用及执行流程,设计实现了应用于该硬件平台的引导装载程序,并给出了设计步骤和实现方法。2.详细研究了根文件系统与uClinux内核的关系以及根文件系统的设计依据。根据实际应用的需要,设计实现了最终的根文件系统。3.研究了uClinux内核源代码的文件组织结构,对uClinux内核进行了移植。另外,还讨论了内核初始化的问题。4.通过比较多种常见的web服务器,选择了适合嵌入式应用的boa服务器,并讨论以此为基础的应用程序设计。最后,对实现的网络摄像机进行了性能测试并提出了改进构想。

关键词： ARM uClinux 引导装载程序根文件系统 boa服务器

嵌入式系统平台设计及其在人脸识别门禁系统中的应用

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嵌入式系统平台设计及其在人脸识别门禁系统中的应用

作者：曲芸芸北京邮电大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、通信技术的飞速发展和3C(计算机、通信、消费电子)的融合,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同... 详细信息

随着计算机技术、通信技术的飞速发展和3C(计算机、通信、消费电子)的融合,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同发展方向。论文的硬件平台采用基于ARM9的S3C2410X嵌入式开发板。ARM平台是目前主流的嵌入式处理器体系结构,S3C2410是韩国三星公司生产的一款基于ARM920T体系结构的高性能CPU,已广泛应用于嵌入式领域。本文首先介绍了ARM微处理器架构和S3C2410X处理器的主要功能,之后,详细描述了NAND Flash、JTAG、以太网和USB各接口单元电路的设计和实现。论文的软件设计主要研究了嵌入式Linux操作系统以及底层驱动程序的移植过程。在该部分中首先分析了嵌入式系统的特点、Linux在嵌入式应用系统中的架构及Linux系统的启动过程,然后详细论述了从准备交叉编译环境、Bootloader移植、内核移植、根文件系统的制作和移植,一直到设备驱动程序的移植的全过程,并在此基础上建立起一个可用的稳定的软件平台。经测试,系统可以成功地在目标平台上工作,为后续的应用开发提供了很好的开发环境。论文最后介绍了在已有的软件平台上实现的应用:嵌入式人脸识别门禁系统。人脸识别技术由于其很多的优势在生物识别领域发挥着越来越重要的作用。在该部分开始给出了整个系统的硬件连接图和软件框架图,并根据所要实现的功能将整个人脸识别门禁系统分为图像采集、图像传输、图像处理、接收动作四个模块。之后对每个模块进行了详细的论述,最后给出了整个系统的测试结果,系统工作稳定。

关键词：嵌入式 S3C2410X Bootloader 根文件系统人脸识别

排查CCPC主机文件系统使用空间异常增长故障

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金融科技时代 2011年第8期19卷 83-83页

作者：郭建海中国人民银行兰州中心支行

笔者是支付系统兰州城市处理中心（CCPC）的主机系统维护人员，在一次备份CCPC数据时，发现A机根文件系统（/）的空间使用率居然达到了99％!这是非常危险的，根文件系统空间占满可能会导致整个系统异常，必须立即解决该故障。由于情况... 详细信息

笔者是支付系统兰州城市处理中心（CCPC）的主机系统维护人员，在一次备份CCPC数据时，发现A机根文件系统（/）的空间使用率居然达到了99％!这是非常危险的，根文件系统空间占满可能会导致整个系统异常，必须立即解决该故障。由于情况紧急，只能采取增大根文件系统空间的办法，在IBM工程师的远程指导下，笔者将A机根文件系统增大了500M，然后查看系统各项进程，均无异常。

关键词：根文件系统使用空间异常 PC主机故障 CC 排查维护人员