ARM嵌入式工控机研究：Linux系统移植与PC/104总线实现

"Linux系统移植-深入理解软件构造系统 原理与最佳实践" 这篇硕士学位论文探讨了基于ARM的PC/104总线嵌入式工控机的研究与实现，作者通过湖南大学的硕士研究生李臻君在导师黎福海的指导下完成。论文主要涉及了以下几个关键知识点： 1. **Linux系统移植**：在嵌入式领域，Linux系统移植通常包括内核配置、内核编译和内核安装。内核配置是移植过程的关键，因为它涉及到定制适合目标硬件的内核功能，确保系统能有效运行。 2. **Linux内核结构**：Linux内核负责启动程序（如初始化和驱动程序）、内存管理（如内存分配）、进程管理（如调度和通信）、设备管理（如串行/并行设备和I/O设备）以及文件管理（包括常规文件和目录管理）。这些构成了嵌入式系统的基础架构。 3. **处理器选择**：在特定工业测控应用中，低功耗和高性能的处理器是必要的。ARM处理器因其低功耗和高性能而被广泛选用，而x86系列由于其较高的功耗，往往不适用于这些场景。 4. **PC/104总线与ARM**：由于ARM处理器不直接支持PC/104总线，论文提出了使用CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现ARM本地总线与PC/104总线之间的转换。这使得基于ARM的系统能够与PC/104标准兼容，扩展了其在工业控制领域的应用可能性。 5. **系统设计与实现**：论文详细描述了从总线规范出发，基于ARM处理器的PC/104嵌入式工控机的设计过程，包括硬件选择（如选用Samsung的S3C2410）和软件选择（如使用嵌入式Linux操作系统）。 6. **硬件实现**：论文涵盖了系统硬件各部分的实现细节，如最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器的构建。重点讨论了PC/104总线控制器的实现方案，分析了两种总线的时序差异，并使用VHDL语言实现了总线控制器逻辑。 7. **操作系统移植**：Linux的移植过程包括配置、编译和下载运行调试。此外，还编写了针对PC/104总线的驱动程序，以映射总线地址至系统虚拟地址并绑定中断。 8. **驱动程序开发**：论文详细讲解了CAN总线驱动的开发，包括初始化、中断处理、数据缓冲区管理和文件操作接口。同时，也描述了驱动的编译和下载过程。 9. **应用程序接口**：提供了应用程序接口的设计，以便用户可以方便地与系统交互。 10. **系统测试与应用**：系统经过了严格的运算性能测试，证明其定点运算能力与x86相当，满足了设计需求。通过了铁路行业的高低温和射频干扰测试，并在3个月的装车试运行中表现出稳定的工作状态。 关键词：嵌入式系统、ARM处理器、PC/104总线、CAN总线。