摘要
随着计算机技术的发展,嵌入式系统已成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一,高性能微处理器和嵌入式操作系统相结合的高端应用是嵌入式系统发展的必然趋势。Linux操作系统以其免费开放源码、容易移植和内核稳定等特性成为很多用户选择操作系统的首选。
本文的主要研究内容是嵌入式工控系统中基于S3C2410X的Linux平台研究设计与实现。首先研究了基于Linux的嵌入式软件开发环境的构建,然后详细地分析了嵌入式Linux的系统引导程序设计;并在剖析Linux内核结构的基础上,详述了Linux操作系统内核的移植、定制裁剪的具体方法和过程;在分析设备驱动程序开发中,重点分析了串口驱动、LCD驱动、触摸屏驱动等关键驱动程序的实现和移植,并给出了详细的实现方案。最后介绍了基于Qt/Embedded开发应用程序的方法,并总结了将Qtopia图形界面系统加入到cramfs文件系统中的详细步骤。本设计的系统平台结构合理、功能完备、用户界面友好、操作简单、可扩展性强,可以作为其他嵌入式系统开发的良好平台和借鉴。
With the development of computer technology, the embedded system becomes one of the most popular IT application fields at present and has great development prospects.The high performance microprocessor combines with the embedded operating system is the development trend of the embedded system.Linux operating system has advantage of free open source of software, easy porting and stable kernel makes it become popular.
This thesis focous on Linux platform design and implementation based on S3C2410 for an embedded industrial controller system.This paper introduced the S3C2410x CPU and the system structure. Based on this, it mainly researched on the development of system software. Firstly the paper described how to establish the cross compiling environment, after that analyzed the working process of the embedded BootLoader, and based on the analyses of the Linux kernel structure the paper discussed the methods of kernel porting and configuration. Then the paper presented the theory of Linux device drivers, and designed several key device drivers, and gave the detail implement scheme. These drivers include Serial port, LCD, Touchscreen, and I2C bus driver which is used to control keyboard. Finally, the paper analyzed the typical embedded GUI—Qt/Embedded, introduced the methods of application development and summarized the methods of adding Qtopia to the cramfs file systems. The features of the platform are logical, functional, user-friendly, convenient and extendabale, it offers a dependable platform and an useful application to develop others embedded systems.
引文
[1]阮航,刘玉,熊祖彪,基于ARM的嵌入式一体化工业控制机硬件系统设计,微计算机信息,2007年7月,P:77-78
[2]吴朝晖,纵谈嵌入式技术,电脑世界,2000年第49期,P:8-10
[3]李建华,我国工业控制自动化技术的发展趋势,2005年第7期,P:25-28
[4]周杰,基于Linux的ARM9嵌入式工控一体机的设计、实现与应用,上海交通大学硕士学位论文,P:12-15
[5]杨万春,一种改进型UML在嵌入式系统中的应用,单片机及嵌入式系统应用,2007年第1期,P:17-18
[6]Sebastian Wallner.A configurable system-on-chip architecture for embedder and real-time applications:concepts,design and realization.Journal of Systems Architecture.2005,51(6-7):350-367
[7]Nagarajan Kandasamy,John P.Hayes,Brian T.Murray.Dependable communication synthesis for distributed em-bedded systems.Reliability Engineering &SystemSafety.2005,89(2):81-92
[8]武博,嵌入式小型工业监控系统的研究,西华大学硕士学位论文,2006,P:2-3
[9]鲁刚,嵌入式控制器系统平台研究与实现,西安电子科技大学硕士学位论文,2007,P:3-4
[10]Arnold Berger著,吕骏 译,嵌入式系统设计Embedded Systems Design,北京,电子工业出版社,2002,P:100-105
[11]张连明,霍迎辉,嵌入式系统的设计与开发,现代电子技术,2003年第18期,P:50-51
[12]USER'S MANUAL S3C2410X 32-Bit RISC Microprocessor Revision 1.2 Publication Number:21.2-S3-C2410X-052003@2003 Samsung Electronics
[13]于明,范书瑞,曾祥烨,ARM9嵌入式系统设计与开发教程,北京,电子工业出版社,2006,P:18-19
[14]傅曦,齐宇,嵌入式window CE开发技巧与实例,北京,化学工业出版社,2003
[15]Marshall K,McKusick,et al.The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System.Addison Weslwy,1996
[16]叶丰桥,黄海,μC/OS-Ⅱ在51XA上的移植应用,工业控制计算机,2002,15(11):55-56
[17]张志,樊留群,VxWorks在S3C2410X上的BSP设计,微型电脑应用,2005,21(10):16
[18]徐英慧,马忠梅,王磊,王琳。ARM9嵌入式系统设计—基于s3c2410与Linux。北京:北京航空航天大学出版社,2007,P:293-295
[19]刘淼,嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发,北京,北京航空航天大学出版社,2006,P:5-6
[20]孙天泽,袁文菊,张海峰,嵌入式设计及Linux驱动开发指南,北京,电子工业出版社,2005,P:261-262
[21]丁丁,习勇,魏急波,三种主流嵌入式图形用户界面的移植及性能比较,嵌入式系统,2004年第5期,P:73-79
[22]Trolltech Inc.Qtopia Overview 2001-2002
[23]张宏伟,基于ARM9的工业控制器,天津大学硕士学位论文,2006,P:28-29
[24]鲍英才,无线电监测系统中嵌入式Linux操作系统的研究与实现,西安电子科技大学硕士学位论文,2006,P:14-15
[25]Cygwin的介绍,http://www.tianyablog.com
[26]Yaghmour K.Building Embedded Linux System[M/CD].USA:O'Reilly,2003
[27]田泽,ARM9嵌入式开发实验与实践,北京:北京航空航天大学出版社,2006年10月,P:374-378
[28]Daniel P.Bovel,Marco Cesati,Understanding The Linux Kernel.陈莉君等译,中国电力出版社,2004年6月
[29]Berg J,Johnny L P,Gramma-based design of embedded systems.Journal of Systems Arehiteeture.2001,47(3):225-240
[30]李天佑,Linux文件系统应用,浙江大学硕士学位论文,2006,P:7-10
[31]Wookey.YAFFS—A NAND-flash filesystem.wookey@aleph1.co.uk.2007.8
[32]Alessandro Rubini&Jonathan Corbet.Linux Device Driver Programm.O'Reilly Media, Inc.2002
[33]Karim Yagbmour,构建嵌入式Linux系统,中国电力出版社,2004
[34]Alcssandro Rubini著,LisoLcg译,Linux设备驱动程序设计,中国电力出版社,2000
[35]LiShanping,Linux2.4 kernel source code analysis,Beijing:China Machine Press,2002
[36]love.R.Linux Kernel Development(2nd ed.).Novell Press.2005
[37]刘峥嵘,张智超,许振山,嵌入式Linux应用开发详解,北京,机械工业出版社,2004,P:169-173
[38]马忠梅,李善平,康慨,叶楠,ARM&Linux嵌入式系统教程,北京,北京航空航天大学出版社,2004,P:242-246
[39]周立功等,ARM嵌入式Linux系统构建与驱动开发范例,北京,北京航空航天大学出版社,2006,P:127-131
[40]Michael Beck,Harald Bohme,Mirko Dziadz et,Linux Kernel Programming(3rd ed.).Addison Wesley,2003
[41]贾军利,张刚等,嵌入式Linux下UART驱动的设计与实现,实验室科学,2005年第2期,P:57-59
[42]张晓林,崔迎炜等,嵌入式系统设计与实践,北京,北京航空航天大学出版社,2006,P:144-145
[43]Writing Linux LCD drivers.http://www.hzlitai.com.cn/bbs/dispbbs.asp?board=5&id=236
[44]黄信兵,阎勤劳,孙晶,田泽,基于Linux的嵌入式LCD设计,微计算机信息,2006年第23期,P:157-159
[45]杨显强,田远富,嵌入式系统中LCD驱动的实现原理,2005年全国单片机与嵌入式系统学术交流会论文集,2005年第12期,P:75-78
[46]徐光毅,张晓林,崔迎炜,蒋文军,Qt/Embedded在嵌入式Linux系统中的应用,单片机与嵌入式系统应用,2004年第12期,P:14-18
[47]田泽,ARM9嵌入式Linux开发实验与实践,北京,北京航空航天大学出版社,2006,P:311-313
[48]P F Felzenszwalb,D P Hunttenlocher.Efficient Graph-Based Image Segementation. International Journal of Computer Vision.2004,59(2):167-181
[49]杨延军,用busyboX制作嵌入式Linux的文件系统,单片机与嵌入式系统,2005年第4期。P:9-10