發(fā)布時(shí)間：2020-03-17 21:01

【摘要】：現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正經(jīng)歷著日新月異的發(fā)展,物聯(lián)智能的概念已經(jīng)深入人心,人們的工作、學(xué)習(xí)和娛樂都離不開與物聯(lián)智能設(shè)備的交互,而物聯(lián)設(shè)備的基礎(chǔ)是嵌入式技術(shù)。Arduino作為嵌入式中的重要一員,有著跨平臺(tái)開源、便捷、門檻低等特點(diǎn),而創(chuàng)建以來一直受到專業(yè)開發(fā)人員和廣大電子愛好者的青睞。Arduino平臺(tái)屏蔽了底層硬件的差異,為用戶提供了統(tǒng)一的編程接口,使得用戶只需要關(guān)注上層應(yīng)用開發(fā),但是平臺(tái)并沒有嵌入式操作系統(tǒng)的相應(yīng)部署實(shí)現(xiàn),開發(fā)模型過于單一,不能勝任過于龐大復(fù)雜的項(xiàng)目工程。本文致力于將嵌入式操作系統(tǒng)在Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行部署實(shí)現(xiàn)的研究,選用Contiki嵌入式操作系統(tǒng)作為研究示例對(duì)象,并且在ESP8266和STM32兩種具有截然不同的處理器硬件上進(jìn)行驗(yàn)證,在Arduino平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了具備多任務(wù)、多線程和具備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧功能的編程架構(gòu),改進(jìn)了Arduino平臺(tái)的不足。本文的具體研究如下:1、以Contiki嵌入式操作系統(tǒng)為代表在Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)上的部署實(shí)現(xiàn)研究:針對(duì)Contiki嵌入式操作系統(tǒng)的Protothreads多線程內(nèi)核、Coffee文件系統(tǒng)和uIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分別進(jìn)行原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的解讀,在對(duì)Contiki操作系統(tǒng)在Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)性分析的基礎(chǔ)上提出切實(shí)可行的部署實(shí)現(xiàn)方案,并在ESP8266和STM32F103RB上進(jìn)行驗(yàn)證。2、MQTT協(xié)議Arduino物聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試:為了驗(yàn)證Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)嵌入式操作系統(tǒng)部署實(shí)現(xiàn)方案的可行性,在實(shí)現(xiàn)了Contiki操作系統(tǒng)Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,在硬件設(shè)備上以多線程、多任務(wù)的編程方式實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議,結(jié)合微信小程序和MQTT服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)讀取顯示,驗(yàn)證了本論文基于Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)嵌入式操作系統(tǒng)部署實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)際應(yīng)用可行性。3、硬件在Arduino平臺(tái)上的移植研究:由于本論文方案的研究基礎(chǔ)是硬件已經(jīng)具備Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)的支持,而對(duì)于不具備Arduino平臺(tái)支持的硬件,論文的研究工作也可以正常進(jìn)行。本文將以STM8作為實(shí)驗(yàn)示例對(duì)象,進(jìn)行硬件在Arduino虛擬機(jī)平臺(tái)上的移植研究,并從平臺(tái)架構(gòu)配置與接口封裝兩個(gè)方面進(jìn)行剖析。
【圖文】：

void clock_init(void) {timer1_isr_init();timer1_attachInterrupt(timer0_ISR);timer1_enable(TIM_DIV16, TIM_EDGE, TIM_LOOP);timer1_write(5000);}圖 2-17 時(shí)鐘初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)2.3.2 基于 STM32F103RB 的實(shí)現(xiàn)方案STM32F10 系列的芯片配備一個(gè) 24 位的系統(tǒng)時(shí)鐘（SysTick），系統(tǒng)時(shí)鐘根據(jù) CPU時(shí)鐘頻率從 STK_VAL 遞減計(jì)數(shù)，遞減到 0 時(shí)，觸發(fā)中斷，再從 STK_LOAD 中重新裝載進(jìn)入下一輪時(shí)鐘計(jì)數(shù)。SysTick 的各寄存器詳細(xì)分析如下。1、SysTick 控制與狀態(tài)寄存器（STK_CTRL）SysTick 的控制寄存器使能了 SysTick 的特性，各位的分布如圖 2-18 所示。

第二章 Contiki 內(nèi)核在 Arduino 平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)3) Bit 1 TICKINT：異常中斷設(shè)置。設(shè)置為 1 時(shí)，時(shí)鐘計(jì)數(shù)到 0 時(shí)觸發(fā)異常中斷。4) Bit 0 ENABLE：使能時(shí)鐘計(jì)數(shù)。設(shè)置為 1 時(shí)，時(shí)鐘計(jì)數(shù)從 LOAD 寄存器重新裝載 RELOAD 數(shù)值并且遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，設(shè)置 COUNTFLAG 為 1，根據(jù) TICKINT的設(shè)置觸發(fā)中斷，，并且重新裝載數(shù)值進(jìn)入下一輪計(jì)數(shù)。2、SysTick 重載數(shù)值寄存器(STK_LOAD)SysTick 的重載寄存器器各位的分布如圖 2-19 所示。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP316;TP302

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉玉佳;;微信“小程序”開發(fā)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及前景分析[J];信息通信;2017年01期

2 馮韜;朱立才;;Contiki系統(tǒng)進(jìn)程與事件剖析[J];計(jì)算機(jī)時(shí)代;2016年12期

3 劉群;張建華;鄒常豐;王磊磊;;基于Arduino的車載監(jiān)控終端設(shè)計(jì)[J];交通科技與經(jīng)濟(jì);2016年02期

4 崔陽;張維華;白云峰;;一種基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2014年04期

5 冀宇鑫;楊冬;秦雅娟;鄭濤;武尚青;;基于WSNs平臺(tái)的Contiki通用移植方法研究[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2012年11期

6 蔡睿妍;;Arduino的原理及應(yīng)用[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年16期

7 紀(jì)欣然;;基于Arduino開發(fā)環(huán)境的智能尋光小車設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年15期

8 袁本華;董錚;;基于Arduino控制板的溫室大棚測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年08期

9 李建中;高宏;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2008年01期

10 張永濤;黃丹丹;李歐;;uIP協(xié)議分析及其應(yīng)用[J];信息工程大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 王天來;周春來;郝慧玲;;Contiki操作系統(tǒng)在IAR開發(fā)環(huán)境的移植研究[A];第八屆全國信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)刊[C];2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 簡嘉欣;基于Arduino平臺(tái)和Protothreads系統(tǒng)的產(chǎn)品原型開發(fā)方法研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 董坤;基于Contiki的WSID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2016年

3 李勇軍;基于Contiki的遠(yuǎn)程家電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

4 婁崇君;基于QP和IwIP的嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2587699