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基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现陈斌【摘要】随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高,IT行业取得了较大程度上的进步,为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。
尤其是近几年来,信息技术、网络技术飞速发展,IT领域不断发展与升级,在这种环境之下,嵌入式系统成为IT领域的重要焦点之一。
目前状况下,行业内存在着诸多的嵌入式系统,而在这些嵌入式系统当中,Linux最为受到青睐,这主要是因为Linux具有自身的强大优势,主要表现在三个方面,分别是元代码开放、功能强大一级级易于移植等。
就目前市场状况而言,ARM9系列的嵌入式微处理器已经成为嵌入式系统首选的处理器产品,本文就在此基础之上针对基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现进行有益探讨。
【期刊名称】《佳木斯职业学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】2页(P1-2)【关键词】嵌入式系统 ARM9 Linux应用开发平台文件系统【作者】陈斌【作者单位】铁岭师范高等专科学校【正文语种】中文【中图分类】TP316.811.嵌入式系统模型图1显示的主要是嵌入式系统的模型结构：如果从物理层面的角度对其进行一定程度上的分析，可以将嵌入式计算系统理解成一个专用的电子系统，一般情况下，这一专用的电子系统都处于一个非电子系统环境之下，且这一系统环境具有一定的复杂性。
至于这两种系统的关系，可以对其进行一定程度的抽象化处理，即具有复杂性的非电子系统是嵌入式系统的外部环境，我们将其称为被嵌入的系统。
就一般状况而言，整个系统之中所包含的嵌入式系统为多个，同时，嵌入式系统能够与外界进行直接的通信。
对于嵌入式系统而言，它能够提供一个专门的服务给被嵌入系统，这一服务主要表现为两个方面：一方面，这一服务可以表现为对外界输入的响应；另一方面，这一服务也可以是对被嵌入系统或者与之相邻的嵌入式系统数据的响应。
就如现代机电控制系统，对于这一系统而言，它是一种分布式的系统，在这种系统环境之下，各个处理单元都是通过网络进行一定程度上的连接的。
《嵌入式ARM教案》课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域解释嵌入式系统与通用计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的历史与发展概述嵌入式系统的发展历程介绍嵌入式系统在不同领域的应用发展情况1.3 嵌入式系统的组成与架构讲解嵌入式系统的常见架构介绍嵌入式系统的主要组成部分及其作用1.4 嵌入式系统的优势与挑战阐述嵌入式系统的优势分析嵌入式系统面临的挑战和发展趋势第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的起源和发展历程讲解ARM处理器的发展阶段和产品系列2.2 ARM处理器的特点与优势阐述ARM处理器的特点分析ARM处理器在嵌入式系统中的应用优势2.3 ARM处理器的架构与工作原理讲解ARM处理器的架构设计介绍ARM处理器的工作原理和指令集2.4 ARM处理器的选型与评估指导如何选择合适的ARM处理器介绍评估ARM处理器性能的方法和指标第三章：嵌入式操作系统基础3.1 嵌入式操作系统的概念与分类解释嵌入式操作系统的定义和分类介绍常见的嵌入式操作系统及其特点3.2 嵌入式操作系统的核心功能与架构讲解嵌入式操作系统的核心功能阐述嵌入式操作系统的常见架构设计3.3 嵌入式操作系统的移植与优化介绍嵌入式操作系统移植的基本步骤讲解嵌入式操作系统的优化方法和技巧3.4 嵌入式操作系统的应用与案例分析分析嵌入式操作系统在实际应用中的案例探讨嵌入式操作系统的发展趋势和挑战第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 嵌入式系统设计的基本原则介绍嵌入式系统设计的重要原则讲解设计过程中需要考虑的因素4.2 嵌入式系统硬件设计讲解嵌入式系统硬件设计的基本步骤和方法介绍硬件选型和硬件设计中的注意事项4.3 嵌入式系统软件设计阐述嵌入式系统软件设计的基本步骤和方法讲解软件开发工具和编程语言的选择4.4 嵌入式系统开发的流程与实践介绍嵌入式系统开发的典型流程分析实际开发过程中需要注意的问题和实践经验第五章：嵌入式系统编程基础5.1 嵌入式编程语言概述介绍嵌入式编程的常用语言及其特点分析不同编程语言在嵌入式系统中的应用场景5.2 C语言编程基础讲解C语言的基本语法和编程技巧介绍C语言在嵌入式编程中的应用和实践5.3 汇编语言编程基础介绍汇编语言的基本概念和语法讲解汇编语言在嵌入式编程中的应用和实践5.4 嵌入式编程的实践技巧讲解嵌入式编程的常见技巧和注意事项分析实际项目中遇到的问题和解决方法《嵌入式ARM教案》课件第六章：嵌入式系统硬件接口与驱动6.1 嵌入式系统硬件接口概述介绍嵌入式系统中常见的硬件接口类型讲解硬件接口的工作原理和功能6.2 UART接口与驱动编程讲解UART接口的基本概念和功能介绍UART接口的驱动编程方法和实践6.3 I2C接口与驱动编程介绍I2C接口的基本概念和协议讲解I2C接口的驱动编程方法和实践6.4 SPI接口与驱动编程讲解SPI接口的基本概念和协议介绍SPI接口的驱动编程方法和实践第七章：嵌入式系统存储与文件系统7.1 嵌入式系统存储概述介绍嵌入式系统中常见的存储设备和技术讲解存储器接口和存储器控制器的选择7.2 NAND闪存与驱动编程介绍NAND闪存的基本概念和特点讲解NAND闪存的驱动编程方法和实践7.3 NOR闪存与驱动编程讲解NOR闪存的基本概念和特点介绍NOR闪存的驱动编程方法和实践7.4 文件系统的设计与实现讲解嵌入式文件系统的设计原理介绍常见嵌入式文件系统的实现方法和实践第八章：嵌入式系统网络通信8.1 嵌入式系统网络通信基础介绍嵌入式系统网络通信的基本概念和技术讲解网络通信协议和网络架构8.2 TCP/IP协议栈与嵌入式网络应用讲解TCP/IP协议栈的基本原理和组成介绍基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络应用实践8.3 Wi-Fi通信模块与驱动编程介绍Wi-Fi通信模块的基本概念和功能讲解Wi-Fi通信模块的驱动编程方法和实践8.4 蓝牙通信模块与驱动编程讲解蓝牙通信模块的基本概念和功能介绍蓝牙通信模块的驱动编程方法和实践第九章：嵌入式系统实时性与调度策略9.1 嵌入式系统实时性概述讲解嵌入式系统实时性的概念和重要性介绍实时系统的分类和实时性要求9.2 嵌入式调度策略与算法讲解嵌入式系统的调度策略和算法分析不同调度策略的优缺点和适用场景9.3 实时操作系统（RTOS）简介介绍实时操作系统的基本概念和特点讲解RTOS在嵌入式系统中的应用和实践9.4 实时调度器的实现与优化讲解实时调度器的实现方法和流程介绍调度器的优化技巧和注意事项第十章：嵌入式系统项目管理与实践10.1 嵌入式系统项目管理概述介绍嵌入式系统项目管理的概念和重要性讲解项目管理工具和方法在嵌入式系统中的应用10.2 项目需求分析与规划讲解项目需求分析和规划的方法介绍需求文档编写和项目进度管理的实践经验10.3 嵌入式系统开发的实践技巧讲解嵌入式系统开发中的实践技巧和注意事项分享实际项目开发中的经验和最佳实践10.4 项目验收与维护介绍项目验收的标准和方法讲解项目维护和升级的策略与实践《嵌入式ARM教案》课件第十一章：嵌入式系统安全与加密技术11.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍常见的嵌入式系统安全威胁和攻击手段11.2 加密技术在嵌入式系统中的应用介绍加密技术的基本原理和算法讲解加密技术在嵌入式系统中的应用场景和实践11.3 安全存储与传输讲解如何在嵌入式系统中实现安全存储和传输介绍常见的加密存储和传输技术及其实现方法11.4 安全认证与授权讲解嵌入式系统中的安全认证和授权机制介绍常见的认证和授权方法及其在嵌入式系统中的应用第十二章：物联网与嵌入式系统的融合12.1 物联网概述介绍物联网的概念、架构和应用领域讲解物联网与嵌入式系统的关联和融合趋势12.2 物联网协议与技术讲解物联网中常用的通信协议和技术介绍物联网协议栈和网络架构12.3 物联网在嵌入式系统中的应用案例分析物联网在嵌入式系统中的应用案例探讨物联网技术在嵌入式系统中的实践经验和挑战12.4 物联网安全与隐私保护讲解物联网安全的重要性和挑战介绍物联网中的安全技术和隐私保护措施第十三章：嵌入式系统在智能家居的应用13.1 智能家居系统概述介绍智能家居系统的概念、架构和应用讲解智能家居系统与嵌入式系统的关联和融合13.2 智能家居设备与控制讲解智能家居设备的选择和控制方法介绍智能家居设备的嵌入式系统设计和开发实践13.3 智能家居平台的构建与优化讲解智能家居平台的构建方法和实践介绍智能家居平台的优化技巧和注意事项13.4 智能家居安全与隐私保护讲解智能家居系统中的安全问题和隐私保护需求介绍智能家居系统中的安全技术和隐私保护措施第十四章：嵌入式系统在工业控制的应用14.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念、架构和应用领域讲解嵌入式系统在工业控制中的应用和重要性14.2 工业控制设备与接口讲解工业控制设备的选择和接口技术介绍工业控制设备的嵌入式系统设计和开发实践14.3 工业控制协议与通信讲解工业控制中常用的通信协议和技术介绍工业控制协议的实现和通信实践14.4 工业控制系统的安全性与优化讲解工业控制系统中的安全问题和优化需求介绍工业控制系统中的安全技术和优化措施第十五章：嵌入式系统在自动驾驶的应用15.1 自动驾驶系统概述介绍自动驾驶系统的概念、架构和应用前景讲解嵌入式系统在自动驾驶中的应用和挑战15.2 自动驾驶感知与决策讲解自动驾驶系统中的感知技术和决策算法介绍嵌入式系统在自动驾驶感知和决策中的应用15.3 自动驾驶控制与执行讲解自动驾驶系统中的控制技术和执行策略介绍嵌入式系统在自动驾驶控制和执行中的应用15.4 自动驾驶安全与伦理问题讲解自动驾驶系统中的安全问题和伦理挑战介绍自动驾驶系统中的安全技术和伦理指导原则重点和难点解析1. 嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。
基于ARM9的嵌入式Linux系统的设计与实现打开文本图片集摘要：随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展，嵌入式系统逐渐发展为计算机应用的一个重要领域，在生活中得到了普遍的应用。
本文通过搭建嵌入式系统开发平台、对嵌入式Linux系统进行构建、移植设备驱动程序和介绍嵌入式GUI应用程序开发，讨论了基于ARM9微处理器的嵌入式Linux系统的设计与实现。
该系统为嵌入式控制系统设计提供了一种可行的方案。
关键词：嵌入式系统；Linux；驱动程序；ARM9一、引言嵌入式系统作为一种专用的计算机系统。
它以计算机技术作为基础，以应用作为中心，并且其硬件和软件都可以裁剪。
它能够满足应用系统对功耗和可靠性的严格要求。
嵌入式系统具有实时性高、系统内核小的特点。
嵌入式Linux是一种操作系统，它能够运行在嵌入式计算机系统上。
代码开放，版权免费[2]是它与其它操作系统相比的优势，嵌入式Linux有非常广泛的应用领域，主要应用于工业控制、大屏幕功能手机、信息家电、医疗电子等领域。
本文从应用出发，着重对一个嵌入式Linux系统进行研究、设计及实现。
二、嵌入式系统开发平台的搭建硬件结构和软件系统这两部分组成了一个完整的嵌入式系统，其中嵌入式处理器和外围的接口电路是硬件结构的主要组成部件，而嵌入式操作系统和应用程序则是软件系统的主要组成部分。
嵌入式系统开发平台的搭建主要包括硬件开发平台、软件开发平台和交叉开发环境的搭建[1]。
（一）硬件开发平台的搭建嵌入式系统硬件平台的搭建主要是围绕目标板和主机这两方面进行的，目标板选用的是采用嵌入式处理器的开发板作为硬件开发平台，主机选用的是PC机。
通过对当前主流的嵌入式处理器综合性能的比较，又依据嵌入式软件开发要求嵌入式处理器要具有性能高、功耗低等特点，因此选取ARM处理器作为本文的嵌入式处理器。
由于本文重点从应用开发方面来设计嵌入式系统，选用ARM9系列的S3C2440A处理器比较合适，因此目标板采用的是基于芯片S3C2440A的开发板作为硬件开发平台。
嵌入式Linux系统开发教程参考答案参考答案第一章p20一、填空题。
1、嵌入式系统主要融合了、和，它是将计算机直接嵌入到应用系统中，利用计算机的高速处理能力以实现某些特定的功能。
2、目前国B、嵌入式控制器C、单片机D、集成芯片2、20世纪90年代以后，随着系统应用对实时性要求的提高，系统软件规模不断上升，实时核逐渐发展为，并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。
（D）A、分时多任务操作系统B、多任务操作系统C、实时操作系统D、实时多任务操作系统3、由于其高可靠性，在美国的火星表面登陆的火星探测器上也使用的嵌入式操作系统是。
（B）A、PalmB、VxWorksC、LinuxD、WinCE4、嵌入式系统设计过程中一般需要考虑的因素不包括：（）A、性能B、功耗C、价格D、大小5、在嵌入式系统中比较流行的主流程序有：（）嵌入式linux系统开发教程A、AngelB、BlobC、Red BootD、U-BootA DB ? A三、叙述题1、举例说明身边常用的嵌入式系统。
• 2 •生活中最常见的嵌入式系统恐怕要数智能手机了，包括Symbian、Windows Mobile、Android等手机嵌入式系统。
还有，如路由器也是一个典型的嵌入式系统。
2、如何理解嵌入式系统，谈谈自己的理解。
嵌入式系统是指：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
他具有如下特点：1、嵌入式系统是面向产品、面向用户、面向应用的。
2、嵌入式系统是一个技术密集、集成度高、需要不断创新的集成系统。
3、嵌入式系统必须根据应用场合对软硬件进行必要的裁剪已实现需要的功能。
3、简述嵌入式系统的开发方法有哪几种。
目前，嵌入式系统的开发有模拟开发调试、嵌入式在线仿真和远程调试等几种方法。
4、结合当前嵌入式系统的发展，想象一下嵌入式系统的应用前景。
嵌入式系统技术有着非常广泛的应用前景，其领域包括：工业控制领域、信息家电领域、机器人领域、POS网络及电子商务领域、家庭智能管理系统、交通管理领域、环境工程与自然领域等。
基于Linux的ARM9嵌入式系统设计
在以计算机技术、通讯技术相结合的信息时代的快速发展和互联网的广泛应用的形势下，3C(Computer,Communication,Consumer)合一的趋势已经形成。
其结果必然就是将计算机工业的中心从计算产品转移到信息产品，从而出现信息电器的概念。
在信息电器的应用开发领域，由于需要的功能不断的增加，嵌入式系统也就将成为软件业的新宠儿。
同时在计算机本身的领域里面，微型化和专业化成为了发展的新趋势，同样也需要嵌入式系统的支持。
而另一方面，稳定、可靠的电量远程抄表一直是电力部门和电力运营商迫切解决的问题，而目前电量的远程抄表大都是基于人工或电力线载波、专用通信网实现，这些方案因各种原因不能完全满足现代用电管理的要求。
在此背景下，本人在学位论文工作期间负责设计研制第二代远程抄表系统的下位机原型。
下位机以32位微控制器AT91RM9200为核心，采用了嵌入式Linux操作系统，具有优秀的数据管理和网络通讯能力，完全可以替代原有的工业PC。
本学位论文主要从该系统的总体方案与论证、硬件设计、操作系统的移植以及应用程序的开发等方面对整个研制过程进行了详细的分析。
上海交通大学硕士学位论文基于Linux的ARM9嵌入式工控一体机的设计、实现与应用姓名：周杰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：邵惠鹤20070101基于Linux的ARM9嵌入式工控一体机的设计、实现与应用摘要随着后PC时代的到来以及3C技术的迅猛发展，嵌入式系统已渗入到消费电子、医疗仪器、工业控制、航空航天等社会生产和生活的各个领域，极大地推动了社会生产力的发展，促进了人们生活质量的提高和生活方式的改变。
作为面向应用的专用计算机系统，嵌入式系统对于不同的应用领域有不同的表现形式，可以实现单一的产品，也可以作为一个大系统中的系统组件。
在工业控制的各个细分领域也是如此，嵌入式系统可以用于实现各种复杂系统中的控制子系统，也可以用于实现通用的通讯和控制终端。
这里所讨论的嵌入式工控一体机，就是用于工业现场的一类便携式通讯控制终端。
目前，工业现场控制的复杂化和分散化程度越来越高，工业现场对于设备的信息化和智能化的要求也变得越来越高。
嵌入式工控一体机的推广应用无疑将对我国传统行业的信息化改造，对新兴的嵌入式产业的发展，产生巨大的推动作用。
然而，目前市场上的嵌入式工控一体机多为欧美和台湾产品，并且大都基于X86处理器和WinCE操作系统，功耗较大，而且售价昂贵，不利于推广应用。
嵌入式Linux技术的成熟和普及是一次难得的机遇，其开放性的源码不仅能大幅降低产品成本，而且可以使开发者深层次地掌握嵌入式操作系统这一核心技术，把握主动权。
另外，基于32位ARM架构的嵌入式微处理器以其高性能、低功耗、低成本的优势占据了嵌入式处理器市场80%左右的份额，得到了很好的推广应用。
因此，采用ARM9微处理器和嵌入式Linux操作系统来开发新一代嵌入式工控一体机将是一个不错的选择，对于提高我国在这一领域的核心竞争力具有深远的意义。
本文从软硬件两个方面描述了基于Linux的ARM9嵌入式工控一体机的设计和实现，并简单介绍了一个应用案例。
IIAbstractWith the development of the information technology, embedded systems has been broadlyapplied in each field of famlily and industry. And the increasingly wide range of applications,thecomplexity of embedded systems is constantly increasing. Now,the embedded operating systemhas become one of the most important part of the embedded system.In the embedded operating systems,The Linux operating system has become more and moreattened，because of its open source,small core,good performance;what’s more,Linux2.6 introducesmany new features that make it an excellent and suitable operating system for embeddedcomputing. Undoubtedly, the embedded Linux operating systemwill bring large economic valueand application prospects.This thesis is accomplished based on the automatic meter reading system for a powercompany in Nanjing, and the main contribution is to introduce transplantation of the embeddedLinux system, as well as the driver development of corresponding peripheral device. This paperaccomplish the transplantation of the embedded Linux system based on AT91SAM9260EK,andincluding build the development platform,build the embedded cross-compile environment; Basedon the analysis of the booting and loading process—BootLoader of the embeddedsystem,implements the transplantation of Uboot on the platform. After the detailed analysis of thekernel structure and booting process of Linux system, according to the terminal hardwareplatform,analyze the process of transplantation and cut of the Linux kernel. In accordance withthe application requirements,we select the YAFFS2 as our root file syetem,and detailedlyintroduce the process of the implementation of the YAFFS2 file system. Finally,develop thedrivers of the related equipment, especially the LCD(UC1698U), improve the original way ofdirect access GPIO port,and combining the GPIO and framebuffer to develop the new driver. The framebuffer is the cache for display, write data to the cache, the controller will automatically read the data from the cache and display. The development of GUI based on Qt/Embedded need thesupport of framebuffer technology. But for the type of LCD, the display controller can notautomatically read the data from the cache, use the kernel timer to update the framebuffer forreal-time display and develop the GUI of test based on Qt/Embedded.Key words: embedded Linux system, ARM9,YAFFS2,driver,FrameBuffer I摘要随着信息技术的不断发展，嵌入式系统已经广泛应用于工业和家庭的各个领域。
