基于嵌入式实时操作系统的软件开发教学实验的研究与设计

基于嵌入式实时操作系统的软件开发教学实验的研究与设计

薛静[1]2004年在《基于嵌入式实时操作系统的软件开发教学实验的研究与设计》文中研究说明在现代教育中,实验教学占有非常重要的地位。实验是教学活动中一个必不可少的过程,很多学习科目都是以实验课程为基础的,尤其是对于嵌入式实时系统软件设计和开发这样实践性很强的学科,实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力是至关重要的,学生的大部分实践能力都是通过实验得到的。在教学中,由于嵌入式实时软件的开发环境和它的运行环境不同、程序的验证必须要在特定的应用环境中进行,学生所设计的程序受现有硬件条件的影响很大等等,这些己经成为制约嵌入式教学质量的重要因素。近年来,由于嵌入式技术的飞速发展和广泛应用,我国的许多高等院校和职业技术培训机构也开设了嵌入式系统应用软件设计的课程,这就使实验系统的设计开发成为嵌入式领域教学急需解决的问题。目前针对嵌入式实时软件领域的教学实验研究还是比较少见的,应用于实际嵌入式实时软件教育的实验教学系统更是少之又少。所以对于在嵌入式实时环境下编程的实验教学原理、模式和方法的研究就显得更加具有必要性和紧迫性。嵌入式实时系统软件设计课程涉及实时操作系统分析和应用软件编程等多方面的知识,课程实践性很强,既没有前车之鉴,也没有成熟教材。本论文是在作者研究和开发嵌入式实时应用软件的过程中积累一定经验的基础上作形成的,在此很想与从事嵌入式实时系统教学的各位学者进行探讨。本文首先分析了当前高校实验教学的现状,针对目前实验课程特别是嵌入式实时软件开发这门新兴课程的教学投入不足、学生学习效果不佳的问题,进行了有益的探索,并提出了具体的实验教学解决方案。然后论述了嵌入式实时系统平台下的软件开发和普通软件开发相比的不同特点,介绍了实验系统可能使用的各种环境。并且详细地分析了一些重点实验,给出了这些实验在教学中设计和实现的具体方案。最后对本文所作的研究工作进行了总结,并对嵌入式实时系统平台下教学实验的进一步研究提出了一些自己的设想。

陈学锋[2]2005年在《教学型移动机器人嵌入式控制开发平台设计》文中指出本文根据当前机电一体化教学改革的需要,针对机电一体化技术的特点,将移动机器人应用设计引入机电一体化教学实验,设计开发了一个教学型移动机器人控制系统的硬件和软件开发平台。在借鉴现有国内外移动机器人应用平台设计模式的基础上,本文给出了适合于机电一体化教学需要的轮式移动机器人总体平台设计方案。以此为基础,首先设计了基于 P89C51RD2 微控制器的移动机器人控制系统硬件开发平台,包括:微控制器单元、PWM 电机控制、各类传感器的模拟量,数字量输入/输出、软件开发的在系统下载、串口通信等功能模块;其次,在硬件控制系统上移植并固化了一个小型实时多任务调度系统,并对其功能和机制进行了扩展和增强,使之能更好地成为移动机器人软件平台的支撑,满足应用设计开发的需要;此外,为方便学生进行移动机器人的应用设计,本文还在 PC 平台上开发和实现了一套软件集成开发环境。最后,通过一个应用实例,从应用系统分析、任务划分和实现、任务间通信机制和系统运行性能的分析等方面,展示了本应用系统开发的过程和特点,考察并验证了本移动机器人开发平台的有效性。

黄少辉[3]2009年在《基于嵌入式计算机的继电保护教学实验装置的研究》文中认为通过分析微机继电保护的发展趋势和高校电力系统继电保护实验教学的需要,针对现有的用于电力系统教学和实验的微机保护实验装置种类少、功能单一的不足,并根据本单位实际项目需求,提出了一套基于DSP和MCU的硬件平台并采用嵌入式实时操作系统的微机继电保护实验装置设计方案。论文对比了几种常用的嵌入式实时操作系统,并对方案中的关键技术—DSP和嵌入式系统做了介绍。在研究DSP TMS320F2812、MUC LPC2212的基础上,提出采用数字信号处理器(DSP)和微控制器(MCU)的硬件设计方案,根据开发对实时性和开发成本的要求,选择基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的软件设计方案。首先分析了μC/OS-Ⅱ硬件/软件体系结构,阐述了基于嵌入式操作系统软件开发的一般流程,给出了微机继电保护软件平台任务的划分、调度设计方案和具体实现;然后详细叙述了将μC/OS-Ⅱ移植到LPC2212的过程,并对基于DSP的数据采集系统主控制器TMS320F2812的系统程序作了介绍,最后还对系统中用到的典型算法-快速傅立叶变换作了研究。本方案在硬件上采用了数字信号处理器(DSP)进行数据采集、嵌入式微控制器(MCU)进行保护逻辑判断,构建了高效可靠的硬件平台,软件上采用了实时性好和开发成本较低的μC/OS-Ⅱ作为嵌入式实时操作系统,设计装置不仅图形界面友好、操作方便,而且实验方法灵活、系统开放,非常适合本学院的教学和实验,具有较好的应用价值。

荐红梅[4]2008年在《基于硬件构件的嵌入式底层软件开发方法研究及其应用》文中指出面向对象方法和软件构件技术已经广泛应用到传统软件开发中,大大提高软件的开发效率、增强软件的重用性和移植性,而在嵌入式领域这种开发技术还微乎其微。但随着嵌入式系统规模和复杂性的日趋增大,传统的嵌入式开发方式难以解决面临的新问题,为此人们加大了对嵌入式开发方法的研究力度。由于嵌入式系统是一个软硬件紧密结合的系统,所有嵌入式软件的执行都离不开特定的硬件体系,因此,研究硬件模块及底层软件构件化的嵌入式开发方式对增强它们的重用性与移植性具有重要意义。本文从对现有通用软件开发方法的分析中获得启示,探讨面向嵌入式硬件模块及底层软件的开发方法的具体实现过程。文中提出的硬件构件和底层构件技术,借用面向对象方法和构件化技术中的封装方式、可重用与可移植等特点,实现硬件模块及底层软件在同一系统或不同系统中的重用与移植。本文给出硬件构件和基于硬件构件的底层构件的定义和概念模型,详细阐述它们的实现和应用过程,在此基础上提出基于硬件构件的嵌入式硬件电路图的设计原则及注意事项、底层构件化的嵌入式底层软件开发框架及实例说明。上述研究成果对丰富嵌入式开发方式具有重要的理论意义和实际应用价值。文中提出的两种构件技术能有效的提高嵌入式系统的开发效率,增强系统的可靠性与稳定性。本文将这两种构件开发技术应用到恒温恒湿控制器系统(CTHCS)的设计与实现中,为嵌入式硬件系统及底层软件的开发提供新的方法。

佚名[5]2004年在《计算机在电子学方面的应用》文中认为TP39 2004U41249一种网络防御模型研究/刘维国,刘慧敏(解放军9 1550部队)]I航天电子对抗.一2 003,(4)一46一封叁通过一种网络防御模型的引人,进而分析了网络系统保护模式、建立数学模型.该模型对于建立和强化网络安全保障体系有一定

佚名[6]2007年在《自动化技术、计算机技术》文中进行了进一步梳理TP132007042003一种智能PID复合控制器的设计/伍铁斌,刘祖润,徐学军,李文(湖南科技大学信息与电气工程学院)//自动化与仪表.―2006,21(4).―45~48.提出一种新型PID复合控制算法,将模糊控制和混沌PID控制结合起来,既具有模糊控制快速、鲁棒性强的优点,又具有PID稳态精度高的优点。仿真表明该算法使用可靠、精度高,而且具有较强的抗干扰能力和较好的鲁棒性,优于常规的PID控制与模糊控制。图2表1参13

王宇[7]2004年在《嵌入式软件跨平台复用技术研究及其运用》文中进行了进一步梳理嵌入式软件的设计对嵌入式设备和移动互联网的运用起着重要的作用,是现代信息处理技术的一个新兴领域。嵌入式软件复用技术是嵌入式系统开发中一个重要的组成部分。但目前传统的嵌入式软件开发中还达不到代码的复用,甚至没有考虑到跨硬件和跨嵌入式操作系统平台,更谈不上提高到把嵌入式软件抽象描述成形式化语言的高度。嵌入式软、硬件的开发过程也没有具体的软件工程方法来指导。 为此,本文深入研究了嵌入式软件的开发和运行环境,选择了包括、硬件框架、嵌入式软件体系结构、嵌入式支撑平台、调试模拟环境、嵌入式软件测试在内的方法。在此基础上实现了一个跨平台的嵌入式信息处理系统,分析了设计时的关键技术,并和其它相关技术进行了比较。 本文所做的工作有以下几点: ■ 首先,本文在对嵌入式实时操作系统特点归纳的基础上,总结出了使嵌入式软件跨平台为目的的设计方案。并运用了在嵌入式软件项目开发和管理中,遵循的软硬件协同设计的原则进行系统的设计。 ■ 其次,提出在嵌入式操作系统上架设中间层,来解决嵌入式应用软件跨平台移植的难题。此外,本文还对影响嵌入式系统的一些因素,例如硬件和操作系统的选择和开发环境等做了论述,还实现了486EX芯片组对嵌入式Linux的移植的支持做了讨论。 ■ 然后指出在嵌入式软件复用技术中,用形式化的语言描述嵌入式系统的要求。 ■ 最后,利用KVM技术实现了一个在水利信息处理中的实例,这是一个可以在支持Kjava的手机,PDA和掌上电脑等嵌入式平台上直接运行的跨平台软件,实例系统包含水情信息的查询、水情过程线的绘制和自动报警等等。 虽然本文范围和深度有限,但实验的结果表明,这种以中间层来实现嵌入式软件跨平台的方法是确实可行的,并且较传统开发方法有一定的先进性。

张晓亮[8]2007年在《基于SOPC以太网技术的研究与实现》文中认为随着21世纪网络化、信息化时代的来临,互联网已经渗透到人们工作和生活的各个角落。嵌入式系统作为计算机领域的一个重要组成部分,因其结构紧凑、低功耗、性能稳定可靠、成本低廉等众多优势,不仅成为研究的热点,而且广泛的应用于人们的生产和生活中,尤其适合应用于对实时性要求较高的监控领域。由于信息交互的迫切性,嵌入式系统接入Internet逐步成为未来的一个发展趋势。嵌入式系统与TCIP/IP协议栈的结合是嵌入式系统接入网络的基础,而SOPC是嵌入式系统发展的趋势。基于以上研究,选用Xilinx公司的Spartan-3E XC3S500E FPGA芯片,利用了开发工具ISE 8.2和XPS 8.2,构建了SOPC系统。在分析嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的内核原理基础上,在SOPC系统中实现其任务管理、任务调度、时间管理、中断处理、内存管理和通信机制等功能,经测试运行正常。在对TCP/IP网络协议进行深入研究的基础上,针对嵌入式系统的特点,对TCP/IP协议进行合理的简化,在μC/OS-Ⅱ中实现了嵌入式TCP/IP协议栈LwIP,成功实现了IP、ARP、ICMP和TCP通信协议。至此,基于SOPC的嵌入式网络平台构建完毕。并建立了嵌入式Web服务器,可以通过浏览器访问服务器上的网页,实现了对基于SOPC以太网技术的扩展。此课题成功地实现了嵌入式系统的Internet接入,有效地解决了当前嵌入式系统由于资源有限而无法充分满足实时网络应用需求的难题。同时,提出了一个嵌入式WebServer的设计思路,为今后嵌入式系统在网络监控方面的扩展,实现工业现场嵌入式设备网络互连,以及进行远程网络监测、远程控制、远程诊断和远程维护等提供了有力的技术支持。

刘强强[9]2018年在《基于LoRa的嵌入式监控系统的研究与开发》文中研究指明在监测监控领域,数据的传输经历了从有线到无线、从非在线到在线的转变。无线通信技术的发展给数据传输带来了巨大的便利,同时也有效的解决了由于环境、地域等原因引起的使用有线传输布线复杂、施工困难、成本高等问题。在某些工程领域,例如对大气环境的监测,不仅要采集温湿度、CO2、PM2.5等环境参数,还要根据采集到的数据,及时的做出相应的预警等操作。传统的8/16位的处理器已经无法胜任这种复杂的操作。此外,在大气环境监测的观测点众多,各监测单元之间的距离分布较远,zigbee、wifi等无线通信技术由于通信距离有限无法满足监测的要求;同时,随着网络通信技术的发展,人们对监测监控领域提出了更高的期望,不仅要能够实现对数据的采集,而且要求能够随时随地的观测采集的数据,将监测信息接入以太网也越来越有重要的意义。大气环境监测中存在的这些问题在边坡隧道、路况、大棚等的监测领域也同样存在。论文的研究基于以上问题而展开,以对大气环境监测为背景,研究开发一套基于LoRa的嵌入式监控系统。该系统以高性能的嵌入式微处理器STM32为核心能够进行复杂的操作;以最新的超长距离低功耗无线传输技术LoRa为通信机制解决通信距离短的难题;并结合GPRS网络通信技术实现数据的远传;同时考虑到传统前后台编程开发难度大、可扩展性差的特点,在软件上基于μC/OS-II操作系统开发一套嵌入式监控系统来解决目前监测领域中存在的问题。该系统具有传输距离远、组网灵活、结构简单等优点。论文的整个研究过程分为以下叁步:首先,通过查阅无线通信的相关文献,了解无线通信技术的发展现状和将LoRa运用到监测领域的应用前景。结合大气环境监测的应用背景,对整个系统的数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元进行了详细的分析。根据研究课题所要实现的目标,提出了课题的总体设计方案。其次,基于传感器、控制器、无线通信模块等元件设计了采集节点与汇聚节点的硬件电路。并在μC/OS-II操作系统上进行了相关的软件开发,最终完成采集节点MCU控制传感器采集PM2.5和温湿度数据,通过SX1278射频模块传到汇聚节点,汇聚节点利用GPRS网络传输到远程的上位机进行显示的功能。最后,对研究开发出的基于LoRa的嵌入式系统进行了整体测试,同时对整个系统中存在的问题以及重点难点进行了分析,对论文可以进行改进的地方进行了展望设计。总之,基于LoRa的嵌入式监控的开发解决了目前监控领域中存在的问题,并为系统以后的进一步的研究与开发提供了一种新的方向。

佚名[10]2005年在《计算技术与计算机及网络设备》文中研究指明1710 计算技术与计算机科学IELDVD056:9035 05284632004年信息技术:编码和计算会议录=2004 Interna-tional Conference on Information Technology:Codingand Computing[会,英]/IEEE Computer Society TaskForce on Information Technology for Business Applica-tions.—P.814(E)本会议录收集了会上发表的320篇论文。内容涉及采用 GF 设计快速并行乘法器,基于约束的查询修

参考文献:

[1]. 基于嵌入式实时操作系统的软件开发教学实验的研究与设计[D]. 薛静. 天津师范大学. 2004

[2]. 教学型移动机器人嵌入式控制开发平台设计[D]. 陈学锋. 南京航空航天大学. 2005

[3]. 基于嵌入式计算机的继电保护教学实验装置的研究[D]. 黄少辉. 华南理工大学. 2009

[4]. 基于硬件构件的嵌入式底层软件开发方法研究及其应用[D]. 荐红梅. 苏州大学. 2008

[5]. 计算机在电子学方面的应用[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2004

[6]. 自动化技术、计算机技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2007

[7]. 嵌入式软件跨平台复用技术研究及其运用[D]. 王宇. 河海大学. 2004

[8]. 基于SOPC以太网技术的研究与实现[D]. 张晓亮. 大连理工大学. 2007

[9]. 基于LoRa的嵌入式监控系统的研究与开发[D]. 刘强强. 华北科技学院. 2018

[10]. 计算技术与计算机及网络设备[J]. 佚名. 电子科技文摘. 2005

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基于嵌入式实时操作系统的软件开发教学实验的研究与设计
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