嵌入式Linux实时技术研究

Linux具有功能强大、开放源码、支持多种硬件平台、模块化设计等优点，在嵌入 式领域得到了广泛的应用。但同时Unux是一个分时操作系统，其不可抢占的内核、粗 糙的时钟粒度、频繁关中断、使用虚拟内存及缓冲机制等特点都限制了Unux在实时环 境中的应用。为了能使Linux在实时环境中得到应用，就有必要对标准Unux进行修改， 使其满足实时应用的要求。 本文首先对嵌入式系统以及实时系统的特点进行了介绍，同时针对Unux作为嵌入 式操作系统的优势以及嵌入式Linux的一般构架作了介绍，对Linux在实时应用中的不 足进行了分析。在此基础上，对当前各种嵌入式Unux操作系统实时性解决方案进行了 分析比较，其中重点分析了RTAI的实现机制。同时在实验平台上编写了测试用例对翻队I 的实时性能进行了测试，并与标准Unux内核的测试结果进行了对比分析。 本文在分析了以太网的特点，以及标准以太网在实时通信中存在的问题后，提出了 在RIAI上使用RTnet实时网络协议栈实现基于以太网的实时通信方案。为了将RTnet 移植到x86实验平台上，根据RTnet的驱动模型编写了 hitel8255x的以太网控制器的实 时驱动程序。 最后讨论了实验方案设计，以及对标准Ullux网络子系统和RTnet在不同网络负载 下的实时性能测试结果。测试结果表明，在标准Linux系统上应用了RIAI与RTnet后， 可以使系统的实时性得到保证，能够把系统应用到硬实时环境中。 关键词:嵌入式系统;实时系统;Rl人I;RTnet;实时驱动程序

嵌入式加密卡设计

随着互联网与通讯技术的飞速发展，数据安全问题已成为当今世界关注的热 点，而加密技术是实现数据安全的一种非常重要的手段。加密技术可分为软件加 密和硬件加密两大类。软件加密最大的优势在于它的成本低，工艺难度小。但需 要CPU全程参与，会消耗大量的系统资源，而且加密的速度较慢，尤其是对一些 海量数据进行处理时，会造成硬盘读写的瓶颈。硬件加密不但解决了软件加密速 度慢和耗费CPU大量资源的缺点，而且还具有加密强度大、可靠性高等优点。加 密卡是实现硬件加密的主要方式，加密卡不存在的情况下，被加密软件的功能是 不完整的，从根本上防止了软件被破解。因此，研制硬件加密卡对于维护系统的 安全具有及其重大的意义。 本课题研制的加密卡源自泳池监控系统，采用嵌入式技术和PCI总线技术相 结合，利用“代码移植”的加密原理，即PC端应用软件的关键代码和数据“消 失”了，被安全地移植到加密卡的硬件中保护起来。在需要使用时，PC端的 应用软件可以通过功能调用指令运行硬件中的关键代码和数据，并返回结果， 从而实现了对软件系统的加密。本论文主要分五部分:第一部分介绍了数据加密 方面的一些基本概念、相关技术背景以及本课题设计的来源;第二部分介绍本课 题所设计的加密卡的原理背景;第三部分介绍了基于友善公司的Nano2410A的Pcl 加密卡硬件电路设计。详细的介绍了PCI模块电路设计、ARM模块电路设计、以 及Nano2410A与PCI的接口模块电路的设计;第四部分介绍了加密卡的软件系统 的设计。详细的介绍了Windriver环境下的PCI加密卡WDM驱动程序的编写、 ADTIDE环境下的ARM模块上的加密程序的设计以及PC机上VC6.0环境下的应 用程序的设计;最后一部分总结了本设计所做的工作以及其中的不足和对未来的 展望。 关键词:Pcl总线;加密卡;嵌入式技术

LED铁路信号机设计

摘要:铁路信号机是指挥列车运行，保障列车安全行驶的显示设备。本文通 过深入分析铁路信号机的铁路标准和技术指标，结合LED的特点，设计了一种符 合铁标的LED铁路信号机。 LED铁路信号机主要有点灯单元和发光盘组成。点灯单元主要完成电源转换、 电源检测、LED检测、故障告警，点灯单元采用高效的双路DC/DC热备电源为发 光盘供电;发光盘由103个LED以串并混联配置组成，LED驱动电路为LED阵 列提供恒定电流。为了不改变现有铁路联锁设备，该方案提供了与现有设备的兼 容性。 本文重点研究了点灯单元和发光盘的硬件电路组成，确定了宽电压范围、抗 浪涌干扰的电源转换、双路电源检测、LED检测、告警电路组成点灯单元;研究 了LED配置形式选择和LED驱动方式的选择，确定了串一并混联的LED阵列及低 压差线性LED恒流驱动电路组成发光盘。

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