嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和測(cè)試在真實(shí)開發(fā)環(huán)境中存在開發(fā)周期長(zhǎng)、調(diào)試?yán)щy、測(cè)試不方便等諸多缺陷。隨著虛擬化技術(shù)地不斷革新,諸多虛擬平臺(tái)地不斷問(wèn)世和更新,通過(guò)虛擬平臺(tái)模擬真實(shí)嵌入式開發(fā)環(huán)境成為首選。除商用軟件Simics外,其他主流虛擬平臺(tái)不具有虛擬1553B總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施;另外CAN總線設(shè)備在嵌入式領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,但在現(xiàn)有的虛擬平臺(tái)中的支持卻十分有限。同時(shí)在復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的通信過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)星載領(lǐng)域中多功能嵌入式系統(tǒng)具有分布式和多種通信渠道的特征,而現(xiàn)有虛擬平臺(tái)支持的大多僅有以太網(wǎng)方式。本論文重點(diǎn)研究了 CAN和1553B總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò),旨在豐富嵌入式開發(fā)環(huán)境的虛擬設(shè)備庫(kù),提升嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和測(cè)試的效率。完成的主要工作包括:首先分析了虛擬平臺(tái)創(chuàng)建虛擬設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)機(jī)制,包括IO虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等技術(shù),并對(duì)QEMU以及Simics虛擬平臺(tái)的虛擬總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行了分析,為本文的總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了參考。其次,本文在虛擬平臺(tái)VirtualPlatform上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 CAN和1553B的虛擬總線設(shè)備,其中采用RTLinux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等措施來(lái)提升1553B總線標(biāo)準(zhǔn)中要求的低時(shí)延、高實(shí)時(shí)性。最后,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了總線網(wǎng)絡(luò)管理器,通過(guò)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和控制傳輸?shù)姆绞椒蛛x開來(lái),·實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的靈活控制。使用本文提出的技術(shù),在虛擬平臺(tái)VirtualPlatform中,通過(guò)虛擬CAN和1553B總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試,驗(yàn)證了本技術(shù)的正確性和可用性,為后續(xù)相關(guān)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)帶來(lái)了極大的便利。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP368.1;TP393.0
【部分圖文】：

?第２章相關(guān)工作??與之類似的［２２］，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．２所示。??虛擬平臺(tái)內(nèi)部采用虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ＴＵＮ／ＴＡＰ實(shí)現(xiàn)與宿主機(jī)的以太網(wǎng)連接。每??個(gè)虛擬平臺(tái)實(shí)例獨(dú)占一個(gè)虛擬的ＴＵＮ／ＴＡＰ網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后借助宿主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)??議棧從而實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)、客戶機(jī)之間的以太網(wǎng)的連接。??２．３?ＣＡＮ總線簡(jiǎn)介??控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ａｒｅａ?Ｎｅｔｗｏｒｋ，簡(jiǎn)稱ＣＡＮ總線）是一個(gè)廣泛應(yīng)??用于汽車領(lǐng)域的總線標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)是使得設(shè)備處理單元和設(shè)備在沒(méi)有主機(jī)的情況下??相互通信，現(xiàn)己被ＩＳＯ國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化，在國(guó)際上常常被用于開放式現(xiàn)場(chǎng)??［２３］??Ｏ??１．?ＣＡＮ數(shù)據(jù)幀格式??ＣＡＮ總線傳送的報(bào)文，其幀的組成結(jié)構(gòu)如圖２．３所示。ＣＡＮ協(xié)議支持兩種報(bào)??文格式，其主要的區(qū)別是標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為１１位，擴(kuò)展格式為２９位。??報(bào)文的優(yōu)先級(jí)由標(biāo)識(shí)符定義，在總線仲裁時(shí)使用，ＣＡＮ總線的報(bào)文格式采用的編??址方案是面內(nèi)容的

令／響應(yīng)協(xié)議，并可處理多達(dá)３０個(gè)遠(yuǎn)程終端（設(shè)備）［２５］［２６］。??１．總線結(jié)構(gòu)??如圖２．４所示描述了?１５５３Ｂ總線的基本結(jié)構(gòu)。圖中所指的子系統(tǒng)只是一個(gè)利??用１５５３Ｂ總線進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備�？偩�監(jiān)控器（ＢＭ）接收總線上傳輸?shù)男畔ⅲ??但不對(duì)接收的任何信息進(jìn)行響應(yīng)，用于監(jiān)控使用１５５３Ｂ總線的系統(tǒng)是否正常工作。??ＭＩＬ－ＳＴＤ－１５５３Ｂ?Ｂｕｓ?Ａ??＊????????？??ＭＩＬ－ＳＴＤ－１５５３Ｂ?Ｂｕｓ?Ｂ??？??????＾??ｒ＾?ｒ?＊?＊?＾?＾?＾?ｆ￣?＇ｎ?ｆ??—＾??｜搭教遠(yuǎn)程終銷的子系統(tǒng)??總線控制器?總線控制器后補(bǔ)?總線監(jiān)控器?遠(yuǎn)程終銷?！?Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ?ｗｉｔｈ??Ｂｕｓ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ｂａｃｋｕｐ?Ｂｕｓ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ｂｕｓ?Ｍｏｎｉｔｏｒ?Ｒｅｍｏｔｅ?Ｔｅｒｍｉｎａｌ?Ｅｍｂｅｄｄｅｄ?Ｒｅｍｏｔｅ??Ｔｅｍｉｎａｌ??Ｖ?Ｊ?Ｖ?）?Ｖ?）?Ｌ??）?Ｖ?ｙ??／??／?任何應(yīng)用層協(xié)議??多個(gè)子系統(tǒng)??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??同一個(gè)時(shí)間只有一個(gè)ＢＣ?最多同時(shí)３０個(gè)遠(yuǎn)程終端??

??針對(duì)前面的分析，總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)需要涉及虛擬平臺(tái)中的各個(gè)模??塊，圖３．１展示了系統(tǒng)的總體架構(gòu)模型。虛擬平臺(tái)提供了多種多樣的接入方式，??每個(gè)設(shè)備處理器通過(guò)特定的１０模塊接入虛擬平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)部不同的總線上，然后??通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)外部通信。??■￣１??＿系統(tǒng)?１０?其它??｜丨訂咖一￣虛擬平臺(tái)??飾ＣＰＵ??虛擬內(nèi)存???系統(tǒng)總線?｜?ｔ??系統(tǒng)總線?系統(tǒng)總線?｜系統(tǒng)總線??１〇｛莫塊?丨０模塊?１０模塊??＼處理器Ｚ?＼處理￥．．．．?＼處甲器／??ｐｃｉ總線??咖ｒｍｎｎＴ７ｍ＾＃：－１１１［ｍ??？．??｜????ｘ?ｘ?ｉ?．．?網(wǎng)你挺対１??ＰＣＩ?總線?ＰＣＩ?總線???１??ｉ〇模塊?ｉ〇模塊?隠獅ｒ—ｎ?ｎｒ．；１?ｒ－—??雷一．ｈｉｌｌ?＿圍５??其它總線?Ｔ?｜??—???撫總線｜?＞ｉ??Ｉ吸塊｜?１嘴塊??＼ｍｍ／?Ｙ：ｊｍｆ???宿主機(jī)操作系統(tǒng)?網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核??Ｉ?春?．?春???ｉｒ－＾??宿主機(jī)硬件Ｓ源?網(wǎng)卡－１?網(wǎng)卡－２??圖３．１系統(tǒng)總體架構(gòu)圖??３．２設(shè)備處理單元總體設(shè)計(jì)方案??通過(guò)分析型號(hào)為ＳＪＡ１０００的ＣＡＮ總線設(shè)備處理單元和型號(hào)為ＢＵ－６１５８０的??１５５３Ｂ總線設(shè)備處理單元的數(shù)據(jù)手冊(cè)［２７＠８］，并在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸??納出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備處理單元主要由存儲(chǔ)空間、狀態(tài)空間、邏輯功能和中斷功能??這４個(gè)子模塊組成。如圖３．２所示
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2841344