基于ARM与VxWorks的数码电子警察系统的设计
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摘要
本文针对设计数码电子警察系统这一课题，研究了嵌入式操作系统VxWorks及其在ARM内核的处理器上的设计与开发技术。
本文主要做了以下工作：
首先围绕开发以SAMSUNG公司的ARM7TDMI核的S3C4510B芯片为核心的硬件平台，研究了如何针对系统的需求进行硬件电路设计，具体包括如何选取芯片类型，如何进行接口电路设计，以及在设计和调试过程中应该注意的问题等，实验结果证明该系统具有低功耗、功能强大、低成本的特点，充分利用了S3C4510B芯片提供的资源，并且满足了数码电子警察系统的需求。
其次开发了基于VxWorks的数码电子警察系统所用的板极支持包BSP，通过移植风河公司提供的板极支持包——WRSBCARM7，成功的开发出本系统所需的BSP，并且总结出了开发调试BSP的方法以及需要注意的问题。在嵌入式系统开发过程中，用户研发的首要任务是CPU初始化程序和硬件驱动程序的设计和实现，随后即可在嵌入式操作系统环境下开发自己的应用程序。因此本文重点研究了负责CPU初始化的BSP(Board Support Package)，包括其工作流程和主要文件的内容，总结出建立新的BSP的方法和设计实现BSP应该避免的错误。
本文还设计了数码电子警察系统所需的嵌入式WEB服务器，在数码电子警察系统中，通过使用web server，使得系统的开发和使用都方便灵活。通过浏览器，用户随时随地可以访问，维护嵌入式设备，给系统的使用提供了极大的方便，达到了预期的效果。
最后，设计了数码电子警察系统的软件结构，包括前端嵌入式主控部分任务的划分以及后端处理部分需要实现的功能，以及系统远程升级等。
本论文的研究开发工作是在实践的基础上完成的，成功地设计出以SAMSUNG公司的ARM7TDMI核的S3C4510B芯片为核心的嵌入式硬件系统，通过调试该硬件系统运行正常，并在此基础上成功地嵌入VxWorks操作系统，系统运转正常，并在该系统上实现了两种嵌入式的web server和数码电子警察系统的部分软件功能。
This thesis presents the design and implementation of a cyber police system based on embedded operating system VxWorks and RISC chip S3C4510B with ARM7TDMI core. Main works are explained in four parts respectively.
Firstly, a hardware platform, in which the S3C4510B provided by SAMSUNG Corporation is used as core chip is designed. The design strategy and corresponding problems solved during design, debug and implementation process are described. It has proved that this system has the following performance such as low consumption, low cost, high stability and high reliability.
Secondly, the Board Support Package (BSP) for desired system, supported by WRSBCARM7 which is provided by Wind River Corporation is designed and programmed, as one of the basic parts of application process, the CPU initialization code, hardware driver and user-application software etc. are carried out. Besides the details of designed BSP, the method and procedure of the design is presented as well.
Thirdly, the implementation of embedded Web Sever in cyber police system is introduced, through the web browser, not only the users, but also the developer is capable of accessing the system conveniently. Thus the developer can maintain the system, while the user can access the system anytime and anywhere.
Finally, the software frame of the cyber police system is discussed, concluding task partition and the function of the back-end system, the problem of upgrading the system at long distance is discussed as well.
本文主要做了以下工作：
首先围绕开发以SAMSUNG公司的ARM7TDMI核的S3C4510B芯片为核心的硬件平台，研究了如何针对系统的需求进行硬件电路设计，具体包括如何选取芯片类型，如何进行接口电路设计，以及在设计和调试过程中应该注意的问题等，实验结果证明该系统具有低功耗、功能强大、低成本的特点，充分利用了S3C4510B芯片提供的资源，并且满足了数码电子警察系统的需求。
其次开发了基于VxWorks的数码电子警察系统所用的板极支持包BSP，通过移植风河公司提供的板极支持包——WRSBCARM7，成功的开发出本系统所需的BSP，并且总结出了开发调试BSP的方法以及需要注意的问题。在嵌入式系统开发过程中，用户研发的首要任务是CPU初始化程序和硬件驱动程序的设计和实现，随后即可在嵌入式操作系统环境下开发自己的应用程序。因此本文重点研究了负责CPU初始化的BSP(Board Support Package)，包括其工作流程和主要文件的内容，总结出建立新的BSP的方法和设计实现BSP应该避免的错误。
本文还设计了数码电子警察系统所需的嵌入式WEB服务器，在数码电子警察系统中，通过使用web server，使得系统的开发和使用都方便灵活。通过浏览器，用户随时随地可以访问，维护嵌入式设备，给系统的使用提供了极大的方便，达到了预期的效果。
最后，设计了数码电子警察系统的软件结构，包括前端嵌入式主控部分任务的划分以及后端处理部分需要实现的功能，以及系统远程升级等。
本论文的研究开发工作是在实践的基础上完成的，成功地设计出以SAMSUNG公司的ARM7TDMI核的S3C4510B芯片为核心的嵌入式硬件系统，通过调试该硬件系统运行正常，并在此基础上成功地嵌入VxWorks操作系统，系统运转正常，并在该系统上实现了两种嵌入式的web server和数码电子警察系统的部分软件功能。
This thesis presents the design and implementation of a cyber police system based on embedded operating system VxWorks and RISC chip S3C4510B with ARM7TDMI core. Main works are explained in four parts respectively.
Firstly, a hardware platform, in which the S3C4510B provided by SAMSUNG Corporation is used as core chip is designed. The design strategy and corresponding problems solved during design, debug and implementation process are described. It has proved that this system has the following performance such as low consumption, low cost, high stability and high reliability.
Secondly, the Board Support Package (BSP) for desired system, supported by WRSBCARM7 which is provided by Wind River Corporation is designed and programmed, as one of the basic parts of application process, the CPU initialization code, hardware driver and user-application software etc. are carried out. Besides the details of designed BSP, the method and procedure of the design is presented as well.
Thirdly, the implementation of embedded Web Sever in cyber police system is introduced, through the web browser, not only the users, but also the developer is capable of accessing the system conveniently. Thus the developer can maintain the system, while the user can access the system anytime and anywhere.
Finally, the software frame of the cyber police system is discussed, concluding task partition and the function of the back-end system, the problem of upgrading the system at long distance is discussed as well.
引文
[1] VxWorks Programmer's Guide 5.4. WindRiver System, Inc.1999
[2] ARM7TDMI(Rev4) Technical Reference Manual. ARM Limited. 2001
[3] VxWorks BSP User Guide. WindRiver System, Inc.1999
[4] Wind Web Server Programmer's Guide 1.0. WindRiver System, Inc. 1999
[5] Tornado User's Guide(Windows Version)2.0. WindRiver SystemInc. 1999
[6] ARM Development Guide 2000-2001. ARM Limited.2000
[7] Network Protocol Toolkit User's Guide5.4. WindRiver System, Inc. 1999
[8] ARM Software Development Toolkit User Guide. ARM Limited.2000
[9] VxWorks 5.5 for ARM Architecture Supplement. WindRiver. Inc.
[10] Jack Ganssle&Michael Barr. Embedded Systems Dictionary. CMP 2003
[11] Qing Li&Carolyn Yao. Real-Time Concepts for Embedded Systems. CMP
[12] Jack G. Ganssle. The Art of Designing Embedded Systems. Newnes Empress
[13] Writing Efficient C for ARM.ARM Ltd.http://www.arm.com
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[15] 铁峰．嵌入式系统的off-target调试．http://drew.diy.163.com/friends
[16] 徐继友、姜培林、吴迪、刘彦成．VxWorks实时操作系统下END的实现．通信技术 2002年第11期
[17] 全成斌、任秀丽、范力军、栾贵兴．嵌入式系统以太网驱动程序的设计方法．小型微型计算机系统 2002年9月
[18] 王元放、吴智铭、施亮．实时操作系统VxWorks下PCI总线配置技术．微计算机信息 2002年第7期
[19] 王健、赵彬、张宁．基于VxWorks的雷达中央控制系统的设计与实现．计算机测量与控制 2003年11月
[20] 张丙平．VxWorks操作系统环境下一种周期任务管理方法．航空计算技术 2003年3月
[21] 张家亮．SNMPv1／v2c代理在实时操作系统VxWorks内的实现．通信技术 2002年第3期
[22] 徐健、梁允荣．基于VxWorks系统的简单网络管理协议的实现．计算机应用研究 2001年第3期
[23] 郑更生、郑炜煜．VxWorks下的高速缓冲存储器一致性问题解决方案．电子工程师 2002年第1期
[24] 芮雨、余松煜．基于VxWorks的视频监控系统．电视应用 2000年12
月
[25] 徐健、梁允荣、刘艳梅．VxWorks系统上基于M总线控制系统的设计与实现．北京理工大学学报 2002年4月
[26] 任秀丽、马春熠．VxWorks操作系统中PCI总线驱动程序的设计与实现．沈阳师范学院学报(自然科学版) 2001年7月
[27] 孟英谦、王玲．嵌入式VxWorks实时操作系统中串口通信的实现．兵工自动化 2003年第1期
[28] 汤小明、李引鹃．VxWorks环境下串口驱动程序设计．工业控制计算机 2002年第12期
[29] 刘洪斐、王换招、李健．VxWorks在实时遥测数据处理系统中的应用．计算机工程 2003年6月
[30] 王远明、张元平、任明录、章永生、张玉龙．嵌入式实时操作系统VxWorks在惯性导航系统中的应用．中国惯性技术学报 2003年2月
[31] 陈养平、贺占庄．基于VxWorks的实时多任务软件设计．微电子学与计算机 2002年第10期
[32] 赵锋、卢锡城、朱珂．实时操作系统VxWorks下的路由器驱动程序设计．计算机工程 2003年4月
[33] 程臻、盛翊智、郝智泉．实时操作系统VxWork下电子盘驱动程序的开发．工业控制计算机 2003年第4期
[34] 孙彦景、马小平、李鹏．实时操作系统中的板极支持包 BSP．单片机与嵌入式系统应用 2002年第4期
[35] 陈智育、温彦军、陈琪．VxWorks程序开发实践人民邮电出版社 2004年5月
[36] 马忠梅、马广云、徐英慧、田泽．ARM嵌入式处理器结构与应用基础．北京航空航天大学出版社 2002年3月
[37] 李驹光、聂雪嫒、江泽明、王兆卫．ARM应用系统开发详解．清华大学出版社 2003年12月
[38] 杜春雷．ARM体系结构与编程．清华大学出版社 2003年2月
[39] JEANJ．LABROSSE著，绍贝贝译．uc／os-Ⅱ源码公开的实时嵌入式操作系统 2001年8月
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[41] 徐英慧．基于ARM核的嵌入式系统开发平台．2002年嵌入式系统及其应用研讨会论文集．2002．11
[42] 罗劲．嵌入式网络软件在低端路由器中的研究与实现．电子科技大学硕士学位论文
[43] 刘志英．嵌入式系统中网络应用软件的研究．北京工业大学硕士学位论文
[44] 梁小宇．嵌入式ADSL网关的软件设计．华中师范大学硕士学位论文
[45] 楚育军．基于实时内核的嵌入式网络通信系统研究与实现．华中师范大学硕士学位论文
[46] 王航．嵌入式通信平台硬件设计与实现．国防科技大学硕士学位论文
[47] 姚飞．嵌入式通信平台软件设计与实现．国防科技大学硕士学位论文
[48] 张晓华．嵌入式操作系统VxWorks的BSP和驱动程序的研究与实现．中国矿业大学硕士学位论文
[49] VxWorks 5.5 Network Programmer's Guide. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[50] VxWorks OS Libraries API Reference. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[51] Tornado 2.2 API Programmer's Guide. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[52] WindView 2.2 User's Guide. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[53] WindView 2.2 User's Reference. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[54] WindML Programmer's Guide 2.0. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[55] TrueFFS for Tornado Programmer's Guide 1.0 Edition 1. WindRiver, Inc.www.wrs.com
[56] VxWorks 5.5 BSP Developer's Guide. WindRiver, Inc. www.wrs.com
[57] Tornado Training Workshop. WindRiver, Inc. www.wrs.com
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