基于VxWorks车载控制设备基础软件平台设计与实现

摘要

随着嵌入式系统技术的发展，对其软件开发方式提出了更高的要求，针对特定硬件系统，应用软件开发人员期望能够减少重复劳动，不再编写硬件驱动程序等基础软件。本文正是对嵌入式基础软件的开发进行研究。论文得到了南车株洲电力机车研究所有限公司自主研制的列车网络控制系列设备项目的支持。该项目以MPC5125处理器为核心，分别研制了主控制单元、通信网关单元、事件记录单元等车载控制系列设备。为了有效缩短车载控制设备开发时间，提高产品的开发效率，以及产品的稳定性和可靠性，设计了嵌入式车载控制设备基础软件平台，提供了统一的应用软件开发平台。
　　首先，对本文车载控制设备硬件平台环境资源进行详细的分析和总结，得出该系列控制设备的最小硬件系统。结合嵌入式系统软件架构以及车载控制设备应用程序开发需求，采用VxWorks实时操作系统作为该软件平台开发的核心。
　　然后，详细论述了VxWorks实时操作系统在本文硬件平台上的移植过程以及外围设备驱动程序设计。板级支持包移植是移植操作系统首要完成的工作。在介绍了板级支持包结构和功能的基础上，给出板级支持包在MPC5125硬件平台上详细的移植步骤。对VxWorks功能组件的添加和删除方法进行了介绍。详细研究了VxWorks操作系统的启动过程，设计了从网口、flash和文件系统三种VxWorks操作系统加载启动方式。在完成操作系统移植的基础上，对硬件外围设备驱动程序进行设计，包括以太网网口驱动、串口驱动、I2C总线及相关设备驱动、看门狗服务程序等。同时，在flash存储设备上建立了TFFS文件系统。
　　最后，对所设计的基础软件平台进行了测试。实验结果验证了本文所设计软件平台的正确性和可行性。该基础软件平台性能稳定、可靠性高，完全满足车载控制设备的需求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 项目背景及意义

1．2 车载控制设备国内外发展现状

1．2．1 车载控制设备国外发展现状

1．2．2 车载控制设备国内发展现状

1．3 本文研究内容与组织结构

1．3．1 本文研究的主要内容

1．3．2 本文的组织结构

第2章 车载控制设备基础软件平台需求分析

2．1 车载控制设备硬件平台环境分析

2．1．1 硬件平台分析

2．1．2 MPC5125处理器性能和资源分析

2．2 车载控制设备基础软件平台需求分析

2．2．1 板级支持包

2．2．2 嵌入式实时操作系统

2．2．3 基本驱动开发

2．2．4 基础软件平台相关功能

2．2．5 基础软件平台性能要求

2．3 车载控制设备软件基础平台操作系统选择

2．4 VxWorks集成开发环境WorkBench

2．5 本章小结

第3章 车载控制设备基础软件平台VxWorks移植

3．1 VxWorks BSP

3．2 BSP移植

3．3 VxWorks裁剪

3．4 VxWorks启动方式设计

3．5 编译bootRom和VxWorks

3．6 本章小结

第4章 车载控制设备基础软件平台驱动设计

4．1 串口和网口驱动设计

4．1．1 VxBus设备驱动架构

4．1．2 串口驱动配置

4．1．3 以太网网口驱动配置

4．2 文件系统设计

4．2．1 TrueFFS文件系统

4．2．2 TrueFFS文件系统设计

4．3 I2C总线及相关模块驱动设计

4．3．1 I2C总线

4．3．2 I2C总线驱动实现

4．3．3 实时时钟驱动设计

4．4．4 温度传感器驱动设计

4．4 看门狗服务程序设计

4．5 本章小结

第5章 车载控制设备基础软件平台测试验证

5．1 测试目的及内容

5．2 测试环境搭建

5．3 bootRom测试

5．3．1 bootline测试

5．3．2 bootRom测试

5．4 VxWorks测试

5．4．1 Telnet功能测试

5．4．2 文件系统测试

5．4．3 I2C总线测试

5．4．4 看门狗测试

5．5 测试总结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文