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基于嵌入式ARM-Linux的播放器的设计与实现摘要随着21世纪的到来，人类进入了PC时代。
在这一阶段，嵌入式技术得到了飞速发展和广泛应用。
由此，本文提出了一种基于嵌入式ARM-Linux的播放器设计与实现的方案。
本文首先详细分析了ARM体系结构，研究了嵌入式Linux操作系统在ARM9微处理器的移植技术，包括交叉编译环境的建立、引导装载程序应用、移植嵌入式Linux内核及建立根文件系统，并且实现了嵌入式Linux到S3C2410开发板的移植。
由于嵌入式系统本身硬件条件的限制，常用在PC机的图形用户界面GUI系统不适合在其上运行。
为此，本文选择了Minigui作为研究对象，在对其体系结构等方面进行研究基础上，实现了Minigui到S3C2410开发板的移植，完成了嵌入式图形用户界面开发，使得系统拥有良好的操作界面。
对于播放器，本文实现了Linux系统下的通用媒体播放器—Mplayer到S3C2410开发板的移植。
通过对音频数据输出的研究，解决了Mp1ayer播放声音不正常的问题，实现了一个集音乐和视频播放于一体的嵌入式多媒体播放系统。
最后，总结了论文所做的工作，指出了嵌入式播放器所需要进一步解决和完善的问题。
关键词：嵌入式ARM-Linux； S3C2410； Mplayer； GUI界面； MiniguiPlayer Designing and Implement Based On Embedded ARM-LinuxAbstractAlong with the 21st century arrivals, the humanity enters the post PC time. In this stage, embedded technology gets rapidly developed and widely used. So, this paper aims to design a player based on embedded ARM-Linux.First, in this paper, ARM architecture and the characteristic are analyzed in detail. The emphasis of the study is put on the porting techniques of embedded Linux operation system based on the ARM9 micro-processor, which include setting cross complier、transplanting Bootloader、transplanting embedded Linux kernel and setting root file system; Furthermore, implement the technique of transplanting Embedded Linux to S3C2410 board.GUI (Graphical User Interfaces) systems which are supported by normal PCs cannot run well on the embedded systems, just because of the restriction of the hardware of embedded devices. So, this paper selects Minigui as research object. Based on the Minigui architecture and its other aspects, the technique of transplanting Minigui to S3C2410 board is given in detail, and then an embedded GUI system is established and it also makes the handle interface friendly.About the player, this paper implements transplanting the universal player on Linux－Mplayer to S3C2410 board. By learning of audio data, it solves the problem of sound abnormality, and achieves an embedded multimedia system which could play audio and video files.Key words: Embedded ARM-Linux; S3C2410; Mplayer; GUI interface; Minigui目录摘要 (I)Abstract ........................................................... I I 目录.............................................................. I II 第一章绪论.. (1)1.1系统研究背景 (1)1.1.1 多媒体播放器与嵌入式系统 (1)1.1.2 嵌入式多媒体播放器国内外发展现状 (1)1.2 嵌入式处理器 (3)1.3 嵌入式系统 (4)1.3.1嵌入式系统的概述 (4)1.3.2 嵌入式系统的选择 (5)1.4 本文的意义和主要工作 (7)第二章系统软硬件平台的搭建 (8)2.1 硬件开发平台的介绍 (8)2.1.1 核心板 (8)2.1.2 外设板 (8)2.1.3 设计所用硬件介绍 (9)2.2 硬件平台的设计方案 (9)2.2.1 核心板设计 (9)2.2.2 外设电路设计 (14)2.3 嵌入式软件开发环境 (15)2.3.1 引导装载程序 (16)2.3.2 宿主机开发环境配置 (17)2.3.3 交叉开发环境的建立 (18)2.3.4 内核的编译 (18)2.3.5 烧制内核映像和文件系统 (20)2.4 嵌入式图形用户界面的实现 (20)2.4.1 图形用户界面minigui的简介 (20)2.4.2 MiniGUI在S3C2410开发板上的移植过程 (21)第三章 Mplayer的移植 (25)3.1 Mplayer的简介 (25)3.2 Mplayer的移植 (25)3.2.1 安装交叉编译工具及解压源代码 (25)3.2.2 编译Mplayer (25)3.3 调试 (27)第四章嵌入式播放器Mplayer的设计 (31)4.1 播放器的工作流程 (31)4.2 播放器的逻辑结构 (31)4.3 Mplayer播放器的目录文件组织结构 (32)4.4 播放器对解码器和输出设备的管理方式 (34)第五章总结与展望 (36)5.1 本文主要完成的工作及结论 (36)5.2 完善与展望 (36)致谢 (37)参考文献： (38)第一章绪论1.1系统研究背景从上世纪末开始，随着计算机和电子技术的发展走上快车道，便携式电子设备，诸如智能手机，个人电子助理(PDA)的运算存储能力和通信能力都得到了长足的进步，便携式设备的用户界面也变的越来越友好，从早期的只能显示单色文字的LED，发展到现在大尺寸6万色彩色液晶屏幕。
基于ARM9和Linux系统的综合通信控制系统设计介绍了基于ARM9硬件平台和嵌入式Linux系统的多功能综合通信控制系统的框架设计及各模块的功能。
系统采用符合POSIX．1标准的C语言编写，实现了对下位机传送数据帧的采集、分析和存储，并能根据上位机的配置指令和数据传输指令分别对串口波特率、数据时间及手机短信号码等参数进行配置和存储数据的传输。
伴随着计算机技术的迅速发展，工业数据采集已由传统的测控电路发展为由微型计算机、接口电路、外部通用设备和工业生产对象等组成的现代数据采集与控制系统。
但是以微型计算机为核心的数据采集系统也逐渐暴露出许多缺陷：体积大，不易携带；扩展性差、成本高等。
因此，以嵌入式系统为平台的数据采集和控制系统应运而生，嵌入式数据采集系统具备可靠性高、体积小、易扩展、开发周期短、成本低的特点使其的成为未来的通信控制发展趋势。
1、系统工作原理及框架存储板通电后，程序自启动首先用Socket建立服务器等待PC端的配置信息，PC端按顺序发送时间帧和手机号码帧，当其中任何一个不满足帧格式或者校验错误时，存储板都会向PC端发送相应的重传指令，两个配置帧都得到正确的解析后打开与下位机通信的串口ttys1，与GSM模块通信的串口ttys2和与PC端通信的串口ttys3，然后设定内核定时器，将超时消息的处理设置为发送数据短信的程序，这样就实现了定时发送短信通知的功能，然后用异步I／O函数Select监听所有的输入输出，某个端口若有消息就会跳转到相应的消息处理函数中，处理完后返回Select函数继续监听。
2、程序模块说明该系统主要由配置帧处理模块，定时短信群发模块3部分组成。
2．1配置帧处理模块配置帧处理模块主要功能为接收并解析PC端的配置帧。
首先程序用Socket建立满足TCP 协议的服务器等待PC端发起的连接，若收到连接首先自定义握手协议。
检查正常后开始接收配置帧，程序根据接收配置帧的帧头和帧尾来判断为时间帧还是手机号码帧，若确定为时间帧，在做完和校验检查数据后，提取出数据时间和与PC通信的串口波特率放在相。
ARM9嵌入式系统设计课程论文论文题目：嵌入式ARM9 micro2440底板制作论文一、摘要为适应嵌入式技术在现代工业及电子等更多领域的广泛应用,通过对ARM9嵌入式微处理器芯片S3C2410的研究,设计出基于S3C2410核心板的嵌入式系统开发底板,更多的需求及功能可在其底板上进行扩展与实现。
首先对ARM9嵌入式微处理器S3C2440进行介绍,然后给出了基于S3C2440核心板的嵌入式系统开发底板的设计与功能扩展,包括开发板总体设计,电源模块设计,各种通信模块设计如串口、JTAG接口、网络接口、CAN总线通信接口等。
该模板的设计实现了嵌入式系统在更多更广泛领域应用的灵活性。
关键词ARM9 S3C2440 嵌入式微处理器嵌入式系统AbstractToadaptingfortheembeddedtechnology’sapplicationwidelyinthe modernindustry,electronandsoon,itisthedesignfortheembeddeds ystemexploitationmotherboardbasedonS3C2410coreboardthrought heresearchonARM9embeddedmicroprocessorS3C2440.Moredemandand functioncanextendandcometrueonthemotherboard.Firstly,introd uceARM9embeddedmicroprocessorS3C2440.ThenintroducethedesignfortheembeddedsystemexploitationmotherboardbasedonS3C2410co reboardandthefunctionextend,includingexploitationmotherboar ds’collectivitydesign,powers upplydesign,allkindsofcommunic ationmoduledesign,suchasserialinterface,JTAGinterface,netwo rkinterface,CANbuscommunicationinterfaceandsoon.Themotherbo ard’sdesignhasrealizedtheembeddedsystemapplication’sflexi bility.Keywords ARM9 S3C2440 Embeddedmicroprocessor Embeddedsystem 二、ARM简介如果说，“嵌入式”是2008年电子工程师谈论得最多的词之一，2009年谈论得最多的一个词就是“ARM”。
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。
ARM9嵌入式处理器S3C2440实现了远程图像光线监控系统对图像监控系统，用户常常提出这样的功能需求：希望能够监控距离较远的对象这些对象有可能分布在郊区、深山，荒原或者其他无人值守的场合；另外，希望能够获取比较清晰的监控图像，但对图像传输的实时性要求并不高很明显，用传统的PC机加图像采集卡的方式很难满足这样的需求。
在嵌入式领域，ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的性能，因此选用ARM9嵌入式处理器S3C2440设计实现了一个远程图像光线监控系统通过这个系统，可以远在千里之外控制一个摄像机进行图像采集并回传。
如果这个摄像机有一个485接口的云台，还可以通过互联网远程控制摄像机的取景角度、镜头拉伸、聚焦等功能除了获取图像数据．系统还提供了多路开关控制和数据采集功能，可以连接温度、湿度等各类传感器和控制红外夜视灯等其他外部设备的开关状态。
最后，通过GP RS或C DMA无线通信模块及Internel互联网将数据传至任何地方。
1 系统设计本系统采用三星公司的S3C2440嵌入式处理器和arm-linux 2.4.26操作系统；S3C2440使用ARM920T内核，主频是400 MHz；除了集成通用的串口控制器、USB控制器、A/D转换器和GPIO等功能之外，还集成了一个摄像头接门（CAMIF）（这个接口是远程图像采集的核心部分）。
系统在S3C2440处理器的控制下，从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后经过编码、DMA传输到内存缓冲，接着由软件对内存中的数字视频数据进行压缩和打包．最后通过通信单元将图像以IP包的方式发送到监控中心的服务器。
整个系统的硬件结构原理如图1所示1.1 图像采样接口S3C2440的摄像头接口（CAMIF）支持ITU-R BT.601/656 YCbCr 8比特标准的图像数据输入，最大可采样4096×4096像素的图像。
摄像头接口可以有两种模式与DMA控制器进行数据传输：一种是P端口模式，把从摄像头接口采样到的图像数据转为RGB数据，并在DMA控制下传输到SDRAM（一般这种模式用来提供图像预览功能）；另一种是C端口模式，把图像数据按照YCbCr 4:2：0或4:2：2的格式传输到SDRAM（这种模式主要为MPEG-4、H.263等编码器提供图像数据的输入）。
基于ARM9的嵌入式Linux网络通信系统设计与实现随着计算机技术的发展,嵌入式系统已经成为计算机领域的一个重要组成部分。
Internet现已成为社会重要的基础信息设施之一,是信息流通的重要渠道,如何让嵌入式设备连接到Internet上,和其他通信系统进行信息交换是当前嵌入式技术领域研究的热点所在。
本文结合实际应用需求,详细研究实现了一种基于S3C2410平台和Linux操作系统的嵌入式网络通信系统。
1.嵌入式网络通信系统总体设计经过大量的资料收集比较,深入地研究分析并结合现有的实验条件,我们对系统的体系结构、硬件平台和软件系统做出了以下选择:1)目前嵌入式CPU很多,选择哪款CPU要根据自己产品的实际需要。
一般而言,首先应尽量选择系统集成度高、外围电路简洁的CPU;其次,还应综合考察CPU的各项性能指标;最后,还应该考虑软硬件开发环境的建立、厂家的货源以及代理的软件支持力度。
经过比较, 本设计采用三星的S3C2410微处理器。
这是一款高性价比、低功耗、高集成度的CPU,基于ARM920T内核,主频最高为203MHz,专为手持设备和网络应用而设计,能满足嵌入式系统中的低成本、低功耗、高性能、小体积的要求。
图1为硬件平台的总体设计[ 1 ] 。
CPU S3C2410模块是开发板的核心部件。
S3C2410 在包含ARM920T核的同时,增加了丰富的外围资源,主要包括1个LCD 控制器,支持STN 和TFT液晶显示屏; 3个通道UART; 4个通道DMA; 4个具有PWM功能的16位定时/计数器和1个16位内部定时器, 支持外部时钟源; 8通道10位ADC,最高速率可达500kB / s;触摸屏、IIS总线、SD 卡和MMC卡接口;117位通用I/O口和24位外部中断源。
存储系统包括64MB的NAND Flash存储器模块和SDRAM存储器模块; Flash用于存放嵌入式操作系统、应用程序和用户数据等,并作嵌入式文件系统; SDRAM作为系统运行时的主要区域,用于存放系统及用户数据。
北航ARM9嵌⼊式系统实验实验三uCOS-II实验实验三 uCOS-II实验⼀、实验⽬的在内核移植了uCOS-II 的处理器上创建任务。
⼆、实验内容1）运⾏实验⼗，在超级终端上观察四个任务的切换。
2）任务1~3，每个控制“红”、“绿”、“蓝”⼀种颜⾊的显⽰，适当增加OSTimeDly()的时间，且优先级⾼的任务延时时间加长，以便看清三种颜⾊。
3）引⼊⼀个全局变量BOOLEAN ac_key，解决完整刷屏问题。
4）任务4管理键盘和超级终端，当键盘有输⼊时在超级终端上显⽰相应的字符。
三、预备知识1）掌握在EWARM 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程。
2）了解ARM920T 处理器的结构。
3）了解uCOS-II 系统结构。
四、实验设备及⼯具1）2410s教学实验箱2）ARM ADS1.2集成开发环境3）⽤于ARM920T的JTAG仿真器4）串⼝连接线五、实验原理及说明所谓移植，指的是⼀个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运⾏。
虽然uCOS-II的⼤部分源代码是⽤C语⾔写成的，仍需要⽤C语⾔和汇编语⾔完成⼀些与处理器相关的代码。
⽐如：uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语⾔来实现。
因为uCOS-II 在设计的时候就已经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是⽐较容易的。
要使uCOS-II可以正常⼯作，处理器必须满⾜以下要求：（1）处理器的C编译器能产⽣可重⼊代码可重⼊的代码指的是⼀段代码（如⼀个函数）可以被多个任务同时调⽤，⽽不必担⼼会破坏数据。
也就是说，可重⼊型函数在任何时候都可以被中断执⾏，过⼀段时间以后⼜可以继续运⾏，⽽不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调⽤，影响函数中的数据。
（2）在程序中可以打开或者关闭中断在uCOS-II中，可以通过OS_ENTER_CRITICAL()或者OS_EXIT_CRITICAL()宏来控制系统关闭或者打开中断。
这需要处理器的⽀持,在ARM920T的处理器上，可以设置相应的寄存器来关闭或者打开系统的所有中断。
基于AT91RM9200与LINUX2.6.26内核的嵌入式平台开发全过程收藏一、ARM9+LINUX开发历程使用了51系列和MOTOROLA单片机若干年，觉得自己已经跟不上嵌入式发展的时代了。
决定开发一种新的硬件平台，综合比较了一下，觉得ARM9+LINUX模式不错。
先从头捋一遍32位嵌入式开发平台的流程：芯片选型——使用DXP画原理图（如果有可能买块开发板可以极快加快进度）——使用DXP 画ＰＣＢ图——芯片购买/PCB投板生产——芯片焊接——使用ADS编写简单硬件测试程序，调试硬件——搭建LINUX服务器，在服务器建立交叉编译环境——利用服务器和本机超级终端开发U-BOOT-1.3.4——利用U-BOOT-1.3.4的以太网FTP功能和服务器移植开发LINUX-2.6.26 内核——开发文件系统——开发驱动程序——应用程序开发，项目完基本成后回过头来想就是这个一个过程，中间走了不少弯路，在本博客中都有记载，很多问题有的也没有来得及记。
说干就干，时间安排如下：（1）5~7月硬件设计（芯片，型号，预测价格），已初步完成CPU：AT91RM9200,81SDRAM：MT48LC16M16A2TG-75IT（两片32MB*2）74*2FLASH：S29GL256N10TAI010（NOR型，32MB，存代码，写慢读快）57.52FLASH∶K9F2G08U0B（NAND256MB，预留存测试数据，写快读慢）41.1铁电存储器：FM24CL64（代替EEPROM24LC65，8KB）8.29以太网物理层控制器：DM9161E（100M/10M自适应）9.4从USB接口：用于与PC机通信主USB接口：用于后续移植LINUX时软件更新触摸屏驱动器：TSC2046（预留）液晶显示屏模块-TFT液晶显示接口（预留）（２）ADS+AXD+J-LINK调试过程目的是为了熟悉ARM开发流程,ADS开发环境,以便为将来U-BOOT的移植打下基础.由于网上资料不多,本步骤走了不少冤枉路,特总结在此,以便以后可以参考.容易步骤省略.安装ADS>>创建ADS工程>>添加所需要文件>>DEBUG SETTING,将程序的RO_Base设为0X200000则将程序导入A T91RM9200的片内16K的SRAM中运行，实践证明此时不需要管BMS引脚是高是低都能正常运行，也不需要进行REMAP；若将程序的RO_Base设为0X20000000则将程序导入片外64M的SDRAM中运行，此时程序导进SDRAM后需要SETMEM命令将SDRAM初始化，才能正常运行。
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。
基于ARM9的嵌入式Linux网络通信系统设计与实现
曹庆年; 赵博; 孟开元
【期刊名称】《《西北大学学报（自然科学版）》》
【年(卷),期】2009(039)001
【摘要】目的设计基于ARM9平台的嵌入式Linux网络通信系统。
方法选用
S3C2410微处理器与工业级网络接口芯片CS8900A进行硬件电路设计;软件系统设计包括移植嵌入式Linux操作系统、制作cramfs根文件系统和创建socket套接口的服务器和客户端应用程序。
结果构建了以ARM9和嵌入式Linux系统为平台的服务器,成功地实现了服务器和客户端的网络通信。
结论基于ARM9平台的嵌入式设备可以很好地通过网络和其他通信系统进行信息交换。
【总页数】5页(P47-50,54)
【作者】曹庆年; 赵博; 孟开元
【作者单位】西安石油大学计算机学院陕西西安 710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP368
【相关文献】
1.基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现 [J], 陈斌
2.基于ARM9的嵌入式Linux移植 [J], 武杰
3.基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现 [J], 陈斌;
4.基于ARM9平台上的嵌入式Linux系统移植 [J], 刘迪;周强
5.基于ARM9平台的嵌入式Linux系统移植实验设计 [J], 方帆
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基于ARM9的嵌入式Linux网络通信系统设计与实现随着计算机技术的发展,嵌入式系统已经成为计算机领域的一个重要组成部分。
Internet现已成为社会重要的基础信息设施之一,是信息流通的重要渠道,如何让嵌入式设备连接到Internet上,和其他通信系统进行信息交换是当前嵌入式技术领域研究的热点所在。
本文结合实际应用需求,详细研究实现了一种基于S3C2410平台和Linux操作系统的嵌入式网络通信系统。
1.嵌入式网络通信系统总体设计经过大量的资料收集比较,深入地研究分析并结合现有的实验条件,我们对系统的体系结构、硬件平台和软件系统做出了以下选择:1)目前嵌入式CPU很多,选择哪款CPU要根据自己产品的实际需要。
一般而言,首先应尽量选择系统集成度高、外围电路简洁的CPU;其次,还应综合考察CPU的各项性能指标;最后,还应该考虑软硬件开发环境的建立、厂家的货源以及代理的软件支持力度。
经过比较, 本设计采用三星的S3C2410微处理器。
这是一款高性价比、低功耗、高集成度的CPU,基于ARM920T内核,主频最高为203MHz,专为手持设备和网络应用而设计,能满足嵌入式系统中的低成本、低功耗、高性能、小体积的要求。
图1为硬件平台的总体设计[ 1 ] 。
CPU S3C2410模块是开发板的核心部件。
S3C2410 在包含ARM920T核的同时,增加了丰富的外围资源,主要包括1个LCD 控制器,支持STN 和TFT液晶显示屏; 3个通道UART; 4个通道DMA; 4个具有PWM功能的16位定时/计数器和1个16位内部定时器, 支持外部时钟源; 8通道10位ADC,最高速率可达500kB / s;触摸屏、IIS总线、SD 卡和MMC卡接口;117位通用I/O口和24位外部中断源。
存储系统包括64MB的NAND Flash存储器模块和SDRAM存储器模块; Flash用于存放嵌入式操作系统、应用程序和用户数据等,并作嵌入式文件系统; SDRAM作为系统运行时的主要区域,用于存放系统及用户数据。
通信模块包括串口和以太网接口模块;以太网接口为系统提供以太网接入的物理通道, UART接口则通过RS232可以和宿主机做串口通讯。
JTAG调试接口用于系统的嵌入式调试。
扩展总线扩展出了系统总线供今后继续开发使用。
图1 硬件平台结构框图2)网络通信系统需要一个便宜、成熟并且提供高端嵌入式系统所必须特性的操作系统,嵌入式Linux操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而正在被广泛采用,成为嵌入式操作系统的首选。
因此,在软件体系上采用L inux216版本作为操作系统内核,并使用GNU工具链,包括编译器、汇编器、库、调试器和相关实用程序等[ 2 ] 。
根据以上，系统体系结构如图2所示：图2 系统体系结构2.基于S3C2410的以太网接口电路以太网芯片采用了Cirrus Logic公司生产的低功耗、性能优良的16位以太网控制器CS8900A[ 3 ] 。
CS8900A包括片上RAM, 10Base2T传输和接受滤波器。
该芯片的突出特点是使用灵活,其物理层接口、数据传输模式和工作模式等都可以根据需要而动态调整,通过内部寄存器设置来适应不同的环境。
为了工艺简洁,采用内部带有变压器的RJ45。
本系统选用的是中山汉任的HR901103A。
网络接口硬件电路原理图如图3。
数据的发送校验,总线数据包的碰撞检测与避免是由CS8900A自己完成的。
信号的发送和接收端通过RJ45接口接入CS8900A,再传送给S3C2410,从而组成了以太网信号传输的硬件通道。
3.嵌入式通信系统软件设计本文的软件系统设计采用C/S(客户机/服务器)模式,以S3C2410平台作为服务器,以PC作为客户端。
服务器在得到客户端的请求时将信息通过网络传给客户端。
下面讨论通信系统软件的具体设计与实现[ 4 ] 。
3.1 建立宿主机开发环境本文以PC为宿主机,带有Fedora5系统,开发环境就建立在这个平台上。
对于嵌入式系统的开发,由于没有足够的资源在目标板上运行开发工具和调试工具,所以通常采用交叉编译调试的方式。
本文采用的交叉编译器为arm2linux2gcc,开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具生成可执行的二进制代码。
然后,把可执行文件下载到目标机上运行。
为了快速方便地下载,采用tftp方式,这就需要宿主机在宿主机上安装tftp 服务器,并进行配置。
3.2 操作系统的移植嵌入式系统的存储空间往往很有限, 需要把Linux系统根据实应用需求进行裁剪。
对Linux进行裁减需要对L inux系统有完全的了解,如启动过程、文件系统、目录结构、系统工具文件等[ 5 ] 。
这一过程需要在空间和功能上加以权衡。
其主要包括以下两部分工作:3.2.1 Linux内核的移植针对系统的硬件,修改Linux2216内核,提供对S3C2410的支持和必要的设备驱动。
由于在本系统所采用的Linux216内核中,S3C2410 CPU已经成为一种标准支持,因此关于内核移植部分的工作量就大大减少了,所需要做的就只剩下修改网卡驱动、加入支持Cramfs文件系统的选项、添加NAND Flash启动初始化代码等工作了。
由于论文篇幅所限,具体工作请参考相关资料。
3.2.2 文件系统的设计为了提供L inux运行所必需的环境,需提供文件系统。
在嵌入式环境下,内存和外存资源都需要节约使用。
Cramfs不会影响系统读取文件的速度,而且是一个高度压缩的文件系统,因此非常广泛应用于嵌入式系统中。
本系统采用Cramfs文件系统, 包括如下内容: 目录/dev, /p roc, /bin, / etc, / lib, /usr, / tmp,最基本的应用程序如sh, ls, cp,mv等,最低限度的配置文件如inittab、fstab 等, 设备文件如/dev/mtd 3 , /dev/ console 等。
此外,还应包括程序运行所需的函数库。
由于以上所需文件远超过1144MB,因此文件系统的构建主要采用busybox 和其他必要的工具。
3.3 Linux环境下Socket[ 6]网络通信编程Linux是和网络密切相关的,其自身也常常被用来支持各种应用的网络需求。
Socket在所有网络操作系统和网络应用程序中都是必不可少的,它是网络通信中应用进程和网络协议之间的接口。
Socket接口是为方便开发人员进行TCP / IP程序开发,而为TCP / IP协议所开发的一组应用程序接口。
当服务器和应用程序需要和其他进程通信时就需创建套接口。
套接口地址的格式是一个IP地址和一个端口号,套接口是进程间通信的端点,每个套接口的名字都是惟一的,所以依靠套接口来确定整个Internet域中的一个网络进程。
TCP和UDP是传输层协议,TCP是保证传输的面向连接的协议,而UDP是无连接协议,不能保证消息传送到目的地。
本设计选择TCP协议,运用流式Socket编程技术实现服务器端、客户端之间的通信,图4是网络通信程序流程。
服务器端主要用到的函数有: socket（）、bind（）、listen( )、accep t ( )等。
用ARM2L inux2gcc交叉编译工具编译服务器端程序TCPSever. c 生成可执行程序TCPSever。
再将可执行应用程序加入到Cramfs文件系统里,下载到装有L inux内核的ARM开发板上。
客户端主要用到的函数有Socket ( ) , connect ( )。
用gcc编译客户端程序TCPClient. c生成可执行程序TCPClient。
3.4 网络通信测试为了验证ARM嵌入式开发板上服务器端的通信能力,在PC机上打开minicom环境,启动开发板,装载在开发板内的bootloader信息和L inux内核的启动过程就会显示在minicom里。
待操作系统启动后,按“Enter”键,就进入L inux的命令行模式。
在提示符下,用ls命令查看开发板的文件系统,可以看到TCPServer;给开发板配置IP,在此开发板的IP地址要和与之通信的客户端PC的IP地址在同一网段;给该通信分配端口号2000, 运行. /TCPServer2000,如图5 ( a)所示。
在PC机的Linux环境下打开一终端作为客户端的测试窗口,进入TCPClient所在的目录, 执行命令. /TCPClient 19211681111002000,即客户端向服务器请求建立连接,服务器接收到请求并连接成功后则显示信息“Server get connec2tion from 1921168111124”。
其中, 1921168111124是客户机的IP地址。
客户端再向服务器发出测试信息,服务器收到信息后作出判断处理,将字符串中所有的小写字母转变成大写字母,其他信息不变,然后将处理后的信息再发送给客户端。
如图5 ( b)所示。
测试结果表明,通信正常,程序反应速度较快,达到了预期的设计目标。
4．结束语凭借ARM9的强大性能与嵌入式L inux的开放灵活性,本文提出了一套基于S3C2410平台和嵌入式linux的网络通信系统的具体设计与实现,并给出了实验结果。
实验结果证明:作为服务器的嵌入式设备可以稳定运行,及时向发出请求的客户端回复信息。
与其他传输信号方式(如RS485等)相比,本设计稳定,传输速度快,符合网络扁平化趋势。
本设计经过简单的功能扩展,可广泛应用于工业现场的监控,也可以与其他系统如门禁系统相结合获得门开或关时现场的重要数据,在未来的发展中必将赢得更广阔的发展空间。
参考文献:[ 1 ]乔晓丹,张鹏. 一个基于L inux操作系统的嵌入式网关的实现[ J ]. 微计算机信息, 2005, 21 (722) : 26228.[ 2 ]孙纪坤,张小全. 嵌入式L inux系统开发技术详解———基于ARM[M ]. 北京:人民邮电出版社, 2006.[ 3 ]孙天泽,袁文菊. 嵌入式设计及L inux驱动开发指南———基于ARM9处理器[M ]. 2版. 北京:电子工业出版社, 2007.[ 4 ]倪继利. L inux内核分析及编程[M ]. 北京:电子工业出版社, 2002.[ 5 ]杨著,郝丹,范太华. 高性能硬件平台与嵌入式L inux的建构[ J ]. 西安科技大学学报, 2006, 26 (2) : 2502252.[ 6 ]张泽,陈吉,聂敏. 网络信息在L inux系统下的捕获与分析[ J ]. 西北大学学报: 自然科学版, 2005, 35 ( 5) :5192522.。
