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1、 .华南师范大学嵌入式系统课程设计报告 设计题目：基于ARM的嵌入式的电子相框系统专业班级 电路与系统 学 院 物理与电信工程学院 指导教师 熊爱民 姓 名 学 号 2015年 12 月25日 基于ARM的嵌入式电子相框系统摘要：本设计采用搭载飞思卡尔的MCIMX28x 芯片的Esayarm-i.max283A开发板作为目标机，使用安装Windows 7的PC机作为宿主机，并在宿主机Windows平台上安装了一个虚拟机软件，虚拟机里安装的是Ubuntu作为开发环境。并在目标机上移植了u-boot，linux内核，根文件系统，构成一个嵌入式linux操作系统，该系统的最大特点就是，可以根据应用需
2、求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求，主要用途就是对软硬件资源的调度与分配。 在搭载了linux嵌入式系统的目标开发板上，本文设计了一个界面应用程序，该应用程序主要功能为：用户通过对界面的操作就可对数码相框中图片的浏览与管理，以及进行幻灯片播放功能，实现个人图片的掌上管理。关键词：linux嵌入式系统；周立功开发板；虚拟机环境；移植。 目 录1. 61设计内容71.1 设计目的71.2 设计意义71.3电子相框的设计任务和要求82. 周立功开发板的介绍92.1Esayarm-i.max283A开发板92.1.1 Freescale 的MCIMX28x 处理器102.
3、1.2SDRAM存储系统102.1.3 FLASH 存储系统112.2基于Esayarm-i.max283A的开发环境的搭建122.2.1搭建嵌入式交叉开发环境123 Linux 内核143.1 Linux系统简介143.2 Linux-2.6.29内核移植到Esayarm-i.max283A174 电子相框的功能模块以及程序框架174.1输入程序框架解析174.2显示界面的功能总框架184.3电子相框的主流程图204.4程序模块介绍214.4.1页面规划模块214.4.2调试模块224.4.3图片渲染解析模块224.4.4字符解码模块234.4.5显示模块245电子相框的相关驱动移植245.
4、1 关于LCD驱动的配置245.2 关于触摸屏驱动的配置256电子相框的效果演示及功能测试256.1 电子相框性能分析方法简述256.2 电子相框的效果演示以及功能描述267设计体会268参考文献271设计内容1.1设计目的1、注重培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。2、了解周立功开发板的硬件环境和丰富的接口资源，掌握对周立功开发板进行Linux内核的移植，裁剪，配置和编译。3、利用周立功开发板，通过软硬件设计实现进行一个可以浏览与管理图片功能的电子相框。1.2设计意义嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪
5、，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统1。它一般由以下几部分组成：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统。嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。 基于ARM的嵌入式系统有诸多优点是传统电子系统无法比拟的，利用嵌入式开发本设计可以开发出具有良好的人机交互界面的实时系统，同时嵌入式系统最大的优点就是软硬件可裁剪，依据自己系统的需要可以进行灵活的软硬件设计开发，而且基于ARM的嵌入式系统开发成本低，而且系统稳定性
6、高，功耗低，体积小，并且能够应用于多种应用场合2。另外，作为一个消费类电子产品，电子相框的设计必须考虑以下因素：1、用户接口友好、操作方便。2、系统兼容性强。数码相框应能识别和处理当前数码相机主要的图像格式，能访问主流的外部半导体存储卡。3、稳定可靠。作为数码相机的一种附属产品，电子相框不仅具有传统相框的特点，而且可以直接从数码相机中选择心仪的照片，定时更新照片。电子相框可以摆放在家居显眼之处，成为现代家庭一道靓丽的风景线。1.3电子相框的设计任务和要求 本设计的电子相框系统，实现了图片的查看，图片轮播功能的系统设计，该电子相框系统依靠ARM处理器和嵌入式Linux操作系统作为系统平台，同时结
7、合界面应用程序，通过对触摸屏的操作，在LCD屏幕上显示图谱按，实现了数码相框系统与外界的信息交流，从而在目标板上实现电子相框的基本功能。如图1.1所示。 图1.1 电子相框系统1、周立功开发板的介绍2.1 Esayarm-i.max283A开发板Esayarm-i.max283A是一款真正低价实用的ARM9开发板，EasyARM-i.MX283A 采用Freescale 的MCIMX28x 处理器（基于ARM926EJ-S 内核），具有丰富的硬件资源，提供了完善的Linux 软件支持包、开发工具和丰富的实用范例，大大降低了Linux 学习门槛和开发难度3，可以帮助用户在短期内实现产品功能验证和
8、开发。EasyARM -i.MX283A 的基本接口分布如图2.1 所示。 图 2.1 EasyARM -i.MX283A开发板其板载64M SDRAM、128MB SLC NAND FLASH和2M Nor Flash，足够本系统使用。该开发板接口十分丰富，含：l 1个主USB接口，1个从USB接口l 1个100M以太网RJ-45口(采用DM9000网卡)l 1个SD/MMC卡存储接口，3个串行口l 3个串口，COM0为RS232 DB9接口，COM2和COM3为2.0mm间距l 标转JTAG接口(2.0mm间距)l 1路立体声音频输出接口(标准3.5mm接口)，1路麦克风接口l 引出CPU
9、内部全部摄像头信号引脚。2.1.1 Freescale 的MCIMX28x 处理器MCIMX28x是飞思卡尔公司的一款基于ARM926EJ-S 内核的高性能、低功耗、高集成度的32位微处理器，主频最高可达454MHz，具有16KB指令Cache和16KB数据Cache，主要特征如下：l 1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电l LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT），提供1通道LCD专用DMAl 4通道DMA，并有外部请求引脚l 3通道UARTl 2通道SPIl 1通道IIC-BUS接口（多主支持）l 兼容SD主接口协议1.0板和MMC
10、卡2.11兼容版l 2端USB主机/1端口USB设备l 4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器l 8通道10bitADC和触摸屏接口l 具有日历功能的RTCl 130通用I/O口和24通道外部中断源l 具有普通、慢速、空闲和掉电模式l 具有PLL片上时钟发生器 2.1.2 SDRAM存储系统Esayarm-i.max283A 使用了两片外接的32M bytes 总共 64M bytes 的SDRAM 芯片( 型号为：HY57V561620FTP/MT48LC16M16A2)，一般称之为内存，它们并接在一起形成 32-bit 的总线数据宽度，这样可以增加访问的速度；因为是并接，故它们
11、都使用了 nGCS6 作为片选，它们的物理起始地址为0x30000000，下面是摘自Esayarm-i.max283A 原理图中的SDRAM 部分原理图。图 2.2 SDRAM存储系统原理图2.1.3 FLASH 存储系统Esayarm-i.max283A 具备两种Flash，一种是 Nor Flash ，型号为 SST39VF1601(AMD29LV160DB与此引脚兼容) ，大小为2Mbyte；另一种是Nand Flash ，型号为K9F1G08,大小为128M( 旧版本为K9F1208 ，大小为64Mbyte) 。S3C2440 支持这两种Flash启动系统，通过拨动开关 S2，可以选择
12、从NOR还是从NAND 启动系统。 Nand Flash 不具有地址线，它有专门的控制接口与CPU 相连，数据总线为8-bit ，但这并不意味着Nand Flash 读写数据会很慢。大部分的优盘或者SD卡等都是Nand Flash 制成的设备4。从下面的原理图可以看出，Nor Flash 采用了A1-A22总共22条地址总线和16条数据总线与CPU 连接，地址是从A1开始的，这意味着它每次最小的读写单位是2-byte ，因此根据原理图，该设计总共可以兼容支持最大8Mbyte的Nor Flash，实际开发板上只用了A1-A20条地址线，因为与A21、A22 相连的SST39V1601 的相应引脚
13、是悬空的。图 2.3 Flash存储系统原理图2.2基于Esayarm-i.max283A的开发环境的搭建2.2.1搭建嵌入式交叉开发环境由于嵌入式系统资源匮乏，一般不能像PC 一样安装本地编译器和调试器，不能在本地编写、编译和调试自身运行的程序，而需借助其它系统如PC 来完成这些工作，这样的系统通常被称为宿主机。本设计宿主机主要是使用装有ubuntu的Linux操作系统的PC机，而目标机就是Esayarm-i.max283A开发板。组成架构如图2.6所示。 图2.6 嵌入式开发交叉环境构架 所谓的交叉编译，就是在宿主机平台上使用某种特定的交叉编译器，为某种与宿主机不同平台的目标系统编译程序，
14、得到的程序在目标系统上运行而非在宿主机本地运行，本设计使用的交叉编译器为arm-linux-gnueabi-gcc,具体安装步骤如下：(1) 解压交叉编译工具：运行命令tar xjvfgcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0.tar.bz2(2) 在完成解压后，如果不指定交叉编译器的完整路径，系统无法调用交叉编译器，如果不清楚交叉编译器安装的目录，可以看rm-linux-gnueabi-*这些文件到底在哪个目录。具体全路径引用的方法为：CC=/opt/gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0/arm-linux-gnueabi/arm-linux-gnueabi-make cross_COMPILE=$CC ARCH=arm uimage2.2.2 安装SSH服务器 Ssh是Secure shell的缩写，是建立在应用层和传输层的安全协议，能够有效防止远程管理过程中的信息泄露问题，可以远程进行文件传输，本实验使用
