基于spi总线双cpu间通信协议栈设计及其实现

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1、硕士学位论文基于SPI总线双CPU间通信协议栈设计及其实现THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSPIBUSBASEDDUAL-CPUCOMMUNICATIONSTACK刘旭哈尔滨工业大学2012年10月国内图书分类号：TP338学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于SPI总线双CPU间通信协议栈设计及其实现硕士研究生：刘旭导师：陈鄞讲师副导师：何正光高级工程师申请学位：工程硕士学科：软件工程所在单位：软件学院答辩日期：2012年10月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP338U.D.C:621.3Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFSPIBUSBASEDDUAL-CPUCOMMUNICATIONSTACKCandidate：LiuXuSupervisor：LecturerChenYinAssociateSupervisor:SeniorEngineerHeZhengguangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SoftwareEngineeringAffiliation：SoftwareCollegeDateofD

3、efence：Oct.2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来随着嵌入式技术在各行业领域的应用，作为全球电子产品设计及生产的索尼公司，对自己高端摄录机引入分布式计算双处理器系统，将旧版的单芯片单处理器系统更新为双芯片双处理器系统以符合未来摄录机市场对新一代产品的需求。分析国内外协议栈的发展状况和面对的矛盾问题，明确了协议栈总体性能与各个协议层的性能之间的关系，并将协议栈应用到Linux系统环境下。同时Linux系统以其界面友好，高度精炼，稳定可靠，易开发等诸多优点已然成为

4、嵌入式系统的必然选择，而对成本要求极高的面向工业生产的嵌入式平台引入Linux这种免版费的操作系统也是当今嵌入式操作系统面向未来市场的主流发展方向。本文结合嵌入式平台分布式计算双处理器的特点，设计并实现了基于总线的双CPU间的通信协议栈。通过嵌入式平台低数据量数据传输特点的分析,对比工业常用总线CAN、I2C和SPI总线选用符合企业需求的SPI总线协议。研究SPI的工作原理设计协议栈的物理架构，并根据数据在协议栈传输的格式及位置的不同将协议栈分为应用层、传输协议层、驱动协议层和物理层。论文结合嵌入式平台的硬件特点和企业对传输数据的要求，对协议栈的数据包、缓存区、链接建立协议进行了设计，并将各

5、种协议设计逐一体现在协议栈的各个协议层上，保证数据的及时有效传输。在提高协议栈的性能上，本文分析了管道过滤器和内存映射两种线程通信的特点后，采用内存映射的方式实现线程间复制数据的操作，用来减少数据复制过程中对嵌入式平台有限内存的消耗。传输数据时采用Linux系统消息队列的方式，将传输线程注册到消息队列，由操作系统分配权重的方式强占CPU处理数据。本文最后通过对协议栈功能和性能的检测，跟踪分析了数据包和缓存区指针的位置，在小数据量传输无法测量的情况下，由大数据量传输速度推算出协议栈低数据量数据传输亦符合企业需求，即完成了CPU间通信协议栈的设计和实现。关键词：SPI总线；双CPU；协议栈；嵌入

6、式-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththeapplicationofembeddedtechnologyinvariousfieldsinrecentyears,asaglobalcompanywiththeabilityofdesigningandproducingelectronicproducts,Sonyhasintroduceddistributeddual-processorsystemtoitsownhigh-endcamcorders.Byupdatingtheoldsingle-chipandsingle-processorsystemtonewt

7、wo-chipsanddual-processors,itcanmeetthecamcorders’needsforanewkindofproductsinthemarket.ThroughanalyzingthedevelopmentofprotocolstackinbothChinaandotherforeigncountriesandthecontradictionswhichitisfacedwith