以太网LED图文显示系统的设计 第3页
(4)强大的联网功能。大部分传统的嵌入式操作系统是孤立的，但在网络日益重
的今天，嵌入式系统与hietnret的连接势在必行，这使得系统变得复杂，就需要操作系
的支持。
(5)嵌入式实时操作系统提高了开发效率，缩短了开发周期。在嵌入式实时操作
统环境下，开发一个复杂的应用程序，通常可以按照软件工程中的解藕原则将整个程
分解成多个任务模块。而且嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
嵌入式操作系统的发展非常迅速，目前在市场上有一些主流的嵌入式操作系统，
主要分为两类:商业性的和免费型的。前者属于商业化产品，功能稳定、可靠，有完
的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵;后者在价格方面具有优势。下面是部分主
的嵌入式操作系统的介绍:
()lPalm05是著名的网络设备制造商3COM旗下的palincomPutni公司的产品，
PDA市场上占有很大的市场份额，它具有开放的操作系统应用程序接口(妙D，开发上
以根据需要自行开发所需要的应用程序。
(2)wnidowsCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、犯位的模块化实时嵌入
操作系统。它是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操
系统。他的优点是基于Wnidows背景，界面比较漂亮，容易为用户接受。
(3)vxwokrs操作系统是美国Wind几ver公司于1983年设计开发的一种商业的实时
入式操作系统，具有高性能的系统内核和友好的用户开发环境，美国PJL实验室研制
著名“索杰纳，，火星车采用的就是这个操作系统[4]。它是目前使用最广泛、市场占有率
高的嵌入式操作系统。它支持多种处理器，如xs6、MC68x、POWERpC等。
(’)自由免费软件嵌入式Li~的出现对嵌入式操作系统带来了冲击，因为它有着
天独厚的优势。首先，Linux是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多的爱
者又是Li~开发的强大的技术后盾;其次，Li~的内核小、功能强大、运行稳定、
统健壮、效率高;第三，价格上极具竞争力;第四，支持数十种CPU芯片;第五，Lni
沿用了Unix的发展方式，遵循国际标准，可以方便的获得众多软硬件厂商的支持;最后，
Li~内核在网络方面是非常完整的。
(5)林C/OS一n是源代码公开的实时嵌入式操作系统。它具有一些很好的特点，例如，
公开源代码、可移植性较强、可裁减方便、占先式内核、可确定性、稳定可靠[1s。林/cos一
自1992年以来已经有很多成功的商业应用。
3课题的研究背景及国内外发展状况
大连理工大学硕士学位论文
控制LED屏幕显示系统常用的是8位或16位的单片机，它们在运行速度、寻址能
和功耗等方面存在问题，己越来越难以满足实际应用的场合，并且常采用RS232、
S485的方式与PC机进行近距离的通信。因此本文试图通过采用基于ARM核的处理
和基于以太网的远距离通讯方式来解决这些问题。我国LED显示屏的发展可以说基
上与世界水平同步，国内的LED显示屏发展经历了三个阶段:
(l)1990年以前LED显示屏的成长形成时期
一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开;另一方面，
示屏控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的ELD显示
在国外应用较广，国内没有广泛使用。
(2)1990一1995年，LED显示屏迅速发展的时期
进入90年代后，国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显
屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上
得到了迅速的提高。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一
到全彩色视频显示屏的发展过程。无论在器件的性能(超高亮度及蓝色发光灯等)和系
的组成(计算机化的全动态显示系统)等方面都取得了长足的进步。
(3)1995年以来，LED显示屏应用领域更为广阔
近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、多级群控技米等方面均有国
先进、达到国际水平的技术和产品出现。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界
平同步，至今己形成了一个具有相当发展潜力的产业。其中南京洛普股份有限公司是
业从事大型公众信息显示屏的企业，产品已批量出口在本行业中获有较高的知名度[0l。
目前LED电子显示屏的显示向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀比、更高
可靠性、全色化、多媒体方向发展，系统的运行，操作与文护也向集成化、网络化、
能化方向发展。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显
的主导产品之一将有更大的发展。
(1)高亮度、全彩化
蓝色及绿色超高亮度LED产品出现以来，成本逐年快速降低，使ELD全彩色显示屏
品成本下降，推广速度加快。同时，随着控制技术的发展和屏体稳定性的提高，使全
色LED显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天
的环境条件要求。
(2)标准化、规范化
基于以太网的LED图文显示系统的设计
材料、技术的成熟及市场价格基本均衡之后，ELD显示屏的标准化和规范化将成
LED显示屏发展的一个趋势。近几年业内的发展中，几番价格回落调整达到基本均衡
产品质量、系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规
化有了较高的要求。行业规范和标准体系的形成，1509000系列标准的应用，使LED
示屏行业的发展趋于有序[7]。
(3)产品结构多样化
随着信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏的应用前景更为广阔。
计大型或超大型ELD显示屏为主流产品的局面将会发生改变，适合于服务行业特点和
业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED显示屏产品门类
品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停
场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型
的标准LED显示屏在ELD显示屏市场总量中将会占有多数份额。
总之，在LED大屏幕材料研制方面，单色、多色LED点阵模块产品己经很成熟，
前的发展方向为全彩色LED显示屏;在产品方面，LED大屏幕朝标准化、大型化和小
化的方向发展。
1.4本论文的研究目的和目标及主要工作
本论文的设计目标是实现一种可以通过以太网进行实时控制的ELD显示屏，从而
省传统LED显示屏需要铺设专用线路的成本，并且只要有网络的地方可以对其进行
制。主要内容包括:
(1)研究了嵌入式实时操作系统内核林C/os一n，在对其原理和设计理解的基础上，
将其移植到了基于ARM核的微控制器LPC2210上。
(2)对嵌入式TCP/正协议栈wLPI进行了研究，通过编写网卡驱动程序和wL正的操
系统模拟层程序，将其移植到了抖C/OS一11中。
(3)设计了基于以太网的LED图文显示屏的控制器和显示屏电路，并且作为实验，
做了一个能显示4个汉字的32又32像素的显示屏，经调试显示效果良好。
(4)利用汇编和C语言结合的方式，编写了LED点阵显示屏控制器程序。
(5)上位机使用C++编写了一个远端控制的界面程序，来控制接入以太网的图文
的显示内容。
大连理工大学硕士学位论文
嵌入式操作系统p/cOS一n的移植
.
1p/cos一日嵌入式操作系统简介
嵌入式操作系统是嵌入式系统软硬件资源的控制中心，它以尽量合理的方式组织多
用户共享嵌入式系统的各种资源。目前嵌入式应用领域的发展趋势是采用实时多任务
作系统RTOS(RealT加eOPeartingSystem)。
应用软件
(用户代码)
拜C/05一11
(与处理器类型无关的代
码)
05COR卫.C
05FLAG.C
05MBOX.C
05MEM.C
05MUTEX.C
OSesQ.C
05SEM.C
05TASK.C
05TIME.C
拜C/05一11.C
拜C/OS一n配置文件
(与应用程序有关)
05CFG.H
INCLUDES.H
移植拼eo/s一11
(与处理器类型有关的代码)
05CPU.H05CPUA.ASM
05CPUC.C
软件
硬件
CPU定时器
图2.1pC/05一11的文件结构[8]
Fig.2.1FilesUrteutreof拜C/05一11
当系统需要实时响应多个外设并且要处理多个并发的任务时，传统的单片机系统就
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