基于sopc嵌入式平台.pdf

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
The Research of Embedded Platform Based on SOPC
Candidate : Liu Chong
Major : ComputerArchitecture
Supervisor : Assoc. Prof. Hu Diqing
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074,
January, 2012
独创性声明
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日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
从消费类的电子产品到各种工业设备,嵌入式系统已渗透到了我们日常生活的
各个角落。大多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都是紧密结合的,正是由于嵌
入式操作系统的强大功能,才使得嵌入式系统能够发挥如此巨大的作用,所以在嵌
入式系统上面搭建嵌入式操作系统是十分必要的。FPGA 和 ARM 是嵌入式方面的两
个不同的领域,虽然许多通用处理使用 ARM 处理器,而且在嵌入式操作系统的支持
上,ARM 也非常成熟。但是 FPGA 能够应用的领域更加的广泛,并且灵活性更高,
如此则在 FPGA 上面搭建嵌入式操作系统就有很大的现实意义。由于开源、稳定、
高性能、支持广泛等各方面的原因,Linux 系统在服务器端和 PC 端正越来越流行,
所以将 Linux 系统作为嵌入式操作系统的首选就是理所当然的事情。
介绍了可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)及其开发流程,
通过 SOPC 技术可在 FPGA 上搭建硬件可配置的嵌入式系统,具有常规嵌入系统所
不具有的优势。深入研究了基于 SOPC 的嵌入式系统操作系统的移植方法,配置相
关环境,同时对相应的软件包进行修改,编译得到了嵌入式 Linux 操作系统镜像,
可以在 FPGA 开发板上实现的 SOPC 嵌入式系统上正常运行。
在上述工作的基础上,将该 SOPC 系统应用于智能公交系统中的公交车站信息终
端,搭建了原型系统。给出了一个系统的总体设计,该系统主要包括多路连接、认证、
数据接收、外设显示和报警等功能模块;深入论述了系统各个组成模块的功能及其详
细设计;重点研究了访问的多路连接和连接认证等算法;给出了系统的具体实现。
搭建了模拟测试环境,模拟测试环境主要由基于 SOPC 的公交车站信息终端、
车载终端和公交线路中心服务器等构成。编制了相应的测试程序对公交车站信息终
端系统进行了功能测试。测试结果表明,基于 SOPC 实现的公交车站信息终端系统
能够满足智能公交系统的需求。
关键词:可编程片上系统,现场可编程门阵列,嵌入式操作系统,公交车站信息终
端
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
From consumer electronics to a variety of industrial equipment, embedded systems
have rated into our daily lives. Most application software of embedded devices is
bined with operating systems. It is because of powerful functions of embedded
operating systems, embedded syst