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在嵌入式技术领域,为了提高开发效率,芯片制造商、设计方案供应商、软件公司,以及终端产品制造商在软硬件协同设计的基础上,都致力于扩大嵌入式软件平台的使用范围。软件平台不仅能够有效地封装硬件层的差异,向上层应用开发提供统一、易用的接口,而且使软件复用成为可能。这样可以运用嵌入式软件平台进行多品种应用开发,从而大幅降低嵌入式应用开发中的人力成本和时间成本,大幅提高开发效率。未来几年,嵌入式软件平台将成为嵌入式开发中的主流。
在上述背景下,作者展开了构建通用实时操作系统VxWorks软件平台的分析和研究。本文首先对基于VxWorks操作系统的软件平台进行了分析,然后介绍了在HiMai701开发板上构建VxWorks软件平台的基本方法。HiMai701嵌入式开发板使用了基于ARM7TDMI核的S3C44B0X处理器。作者在攻读硕士学位期间,最终实现了VxWorks软件开发平台的主干部分,其功能包括:串口通信、TCP/IP网络通信、文件系统、图形用户界面等。本文主要内容如下:
1. 分析了VxWorks操作系统的实时调度机制、异常处理机制、内存管理机制、高速缓存机制等,并针对VxWorks操作系统的内存分配管理介绍了三种改进方案。
2.介绍了板级支持包BSP的概念和结构。以作者在HiMai701开发板上完成的BSP开发、调试以及测试工作为基础,详细描述了进行BSP开发的具体步骤、调试方法和技巧。本文提出和实现了一种避免反复烧写BootRom的BSP调试方法。重点分析了VxWorks和S3C44B0X处理器在异常处理上的冲突并介绍了两种具体解决方案。
3.阐述了VxWorks中为分解数据链路层和网络层而引入的MUX接口。并以作者已经编程实现并通过验证的以太网接口卡RTL8019AS的驱动程序为例,描述了如何实现基于MUX的网络驱动程序。
4.分析了TureFFS的实现原理,包括虚拟块机制、损耗均衡机制、碎片回收机制、错误恢复机制等;并以作者在Flash芯片Intel 28F320J3A上编程实现的文件系统为例,说明如何利用TrueFFS实现文件系统。文中还给出了对基于TrueFFS的文件系统的性能分析和比较。
5.分析了WindML组件的体系结构,并以作者在HiMai701开发板上编程实现的LCD驱动为例介绍了开发WindML图形驱动的具体方法。