（信号与信息处理专业论文）嵌入式linux系统下usb设备多媒体资源浏览器系统的开发.pdf

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2 3 0 0d e v e l o p m e n tb o a r d a l s ot h i sp r o j e c t i s i m p l e m e n tam u l t i m e d i ab r o w s e ro fu s bd e v i c e ，w i t h 励em a n a g e m e n t ， p i c t u r eb r o w s i n g ，a u d i op l a y i n g ，i m a g er e c o g n i t i o na n dt h eo t h e rb a s i c f u n c t i o n s t h et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h i s p r o j e c t h a se s t a b l i s h e dab a s e e a p p l i c a t i o n sf o ram u l t i m e d i ab r o w s e ro fu s bd e v i c eb a s e do nh a r d w a r e p l a t f o r mo fe b o x 2 3 0 0a n ds o f t w a r ep l a t f o r mo fl i n u xs y s t e m ，a n di tl a y as o l i dt e c h n o l o g yb a s ef o rp u s i n gi tt ot h e e n g i n e e r i n gp r a c t i c e ! k e yw o r d s ：e m b e d d e dl i n u xs y s t e m ，e b o x 一2 3 0 0 ，g u id e v e l o p m e n t ， m u l t i m e d i ab r o w s e r -j一i111，l_j一 ， 北京邮电大学硕士研究生论文 目录 第一章绪论1 1 1 课题研究的目的和意义l 1 2国内外发展现状2 1 3 论文的主要工作3 第二章硬件平台e b o x 2 3 0 0 6 2 1 概述6 2 2v o r t e x 8 6 处理器7 2 3本章小结8 第三章嵌入式l i n u x 系统的搭建9 3 1概述9 3 2b o o t l o a d e r 1 ( ) 3 2 1 概述1 0 3 2 2 烧制g r u b 1 1 3 3裁减l i n u x 内核1 2 3 4 配置b u s y b i o x 1 5 3 5i n i t r d 文件系统1 7 3 6xw i n d o w 图形系统1 9 3 6 1 概述1 9 3 6 2xw i n d o w 的安装和配置2 0 3 7 3 8 3 9 第四章 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 第五章 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 第六章 6 1 软件包2 l 功能测试2 3 本章小结2 4 u s b 设备的自动识别2 5 概述2 5 u s b 驱动程序的编译2 6 自动挂载程序的设计2 7 功能测试2 7 本章小结2 8 图片和文件管理系统的设计和移植2 9 概述2 9 q t 库安装和使用3 2 图片管理系统设计3 3 文件管理系统设计3 6 系统移植3 9 功能测试4 0 本章小结4 3 音频管理系统的设计和移植4 4 概述4 4 v v i 究生论文 4 5 4 7 5 0 5 2 5 2 5 3 5 3 5 4 5 6 5 8 6 2 6 3 6 3 6 4 6 5 6 7 6 7 6 8 7 0 7 1 北京邮电大学硕+ 研究生论文 1 1 课题研究的目的和意义 第一章绪论 嵌入式系统的广泛使用，已经成为一种趋势，而越来越多的嵌入式系统，包 括通讯设备、机顶盒、工业控制系统等，均要求能提供友善的人机界面供用户使 用f 2 】。友好的图形界面已经成为人们普通关注的一个热点问题，同时它也是嵌入 式系统开发的一个重要组成部分【3 】。而本课题主要是围绕着该背景开展的，并且 其研究与开发基于以下几点： 第一，e b o x 2 3 0 0 硬件平台自带w i n c e 操作系统，厂商也提供了不少相关 教程，导致目前大部分在e b o x 2 3 0 0 下的开发工作都是基于w i n c e 平台，而其 基于l i n u x 平台的搭建及开发较少，没有现成的经验可以借鉴。所以，在 e b o x 2 3 0 0 平台下搭建l i n u x 一直是本论文的难点，也是重点，通过该本课题的 研究，为今后基于e b o x 2 3 0 0 平台下的嵌入式l i n u x 开发打下坚实的基础。 第二，l i n u x 操作系统多为开发人员所用，而非开发人员甚少用之，这是由 于该操作系统下的图形用户界面在易用性和交互性方面不如其他操作系统( 如 w i n c e ) ，尤其是在维护和使用某些复杂的嵌入式系统方面，这个问题就显得更 为突出了【4 】。因此，设计一个高可靠性、灵活的、直观的嵌入式图形用户界面显 得尤为重要川。本论文的一个重要任务正是要设计这样一个用户界面。 第三，e b o x 2 3 0 0 具备三个u s b 接口，显然u s b 设备是其与外界数据通信 的最方便的途径。而一般支持u s b 设备的嵌入式l i n u x 系统，对u s b 设备的操 作大多依靠手动输入命令来完成，这对于非计算机专业用户，是很不人性化的。 本论文正是基于这样的研究背景，开发了一个u s b 设备多媒体资源浏览器平台， 为用户提供一个人性化的操作界面，方便其使用。 本课题是在e b o x 2 3 0 0 硬件平台上从无到有地构建一个嵌入式l i n u x 系统开 发平台，以便在此基础上进行二次开发实现一个u s b 设备多媒体资源浏 览器，并使其具备四大部分功能：文件管理系统、图片管理系统、音频管理系统。 因此设计实现这样一种：基于e b o x 2 3 0 0 平台，l i n u x 系统下的、开放的、能满 足嵌入式系统需求的、界面友好的、高可靠性的u s b 设备多媒体资源浏览器系 统是本文研究的目的所在，本系统具备很大的实用价值和现实意义。可应用于众 l i n u x 操作系统，尤其是嵌入式l i n u x 系统，其图形化用户界面的发展，远 不如同类型的其他操作系统，如w i n d o w s 系列，对大多数硬件平台上的嵌入式 l i n u x 系统来说，其图形化用户界面需要定制与开发，为此，l i n u x 系统提供了 不少软件和工具，这正好符合l i n u x 系统的“提供一种机制，而不是一种策略 的原则，如图形库q t 的出现方便了开发者为用户开发一个良好的、易用的人机 界面；音频扩展库s d lm i x e r 的诞生为音频播放及处理提供了便利；视觉库 o p e n c v 更是为模式识别的快速实现提供了可能。这三大库为本课题实现的多媒 体资源浏览器系统提供了极大的方便。 2 1 3 论文的主要工作 北京邮电大学硕十研究生论文 本课题实现了一个基于e b o x 一2 3 0 0 的嵌入式l i n u x 系统下的u s b 设备多媒体 资源浏览器系统，该系统为u s b 设备，尤其是u s b 移动存储设备，提供多媒体 资源浏览器系统平台，并具备人性化的图形化界面，易于非计算机专业的用户操 作。同时，该系统具备管理u s b 设备中的多媒体资源的能力，不仅具备显示图 片、播放音乐、分类图片、管理文件等基本功能，同时也具备根据分类图片的结 果，在显示图片的同时播放不同的背景音乐的功能。 本课题的系统框架如图1 1 所示，从底层到高层，整个系统分为四层架构， 包括硬件层、系统层、支撑层和应用层。这四层的大致作用及在论文中的分布如 下：硬件层是硬件开发平台e b o x 2 3 0 0 ，整个系统是基于该平台开发的，本文的 第二章将详细介绍该硬件平台；系统层是在硬件开发平台上搭建的嵌入式l i n u x 系统，本文的第三章和第四章都属于其范畴；支撑层是本课题为开发应用层系统 而选用的几个开源库，它包括g u i 图形库q t 、音频库s d lm i x e r 和视觉库 o p e n c v ，在第五章至第七章的概述部分会有详细介绍；系统层是本课题设计的 重点，u s b 设备多媒体资源浏览器的全部功能都有赖于该部分的开发与实现， 本文的第五章至第七章会详细介绍该层设计和实现。 前端界面 图片管理 系统 文件管理 系统 q t 库( g u l l 图形库) 固一 i ( 视觉库) l u s b 设备多媒体资源管理器 x 1 1 软件包 u s b 挂载程序 l i n u x 内核 p u s b 设备驱动 鼠标驱动键盘驱动 囡 圈掴 图卜1u s b 设备多媒体资源浏览器的系统框架图 3 北京邮电大学硕士研究生论文 应用层主要分为四大模块，包括图片管理系统、文件管理系统、音频管理系 统和图像识别系统。应用层的任务主要是，在实现这四大模块的基础上，有机地 将其结合起来完成以下功能效果：根据图像识别系统对图片类型的识别结果，在 图片管理系统进行图片显示的基础，播放对应的背影音乐。其中各个模块的各自 的子功能如下： ( 1 ) 图片管理系统：其大致功能相当于一个小电子相册，能够完成图像的 浏览、放大缩小、左右旋转、自动播放、手动播放( 显示上一张、显示下一张) 等。这部分将在第五章有详细介绍。 ( 2 ) 文件管理系统：实现一系列的文件操作功能，包括文件及文件夹的新 建、复制、剪切、粘贴、删除、属性查看、回到上一级目录等。这部分将在第五 章有详细介绍。 ( 3 ) 音频管理系统：实现音频播放功能，支持m p 3 格式、w a v 格式、a i f f 格式、m o d 格式的音频文件，并能实现音乐的自动播放、手动播放( 播放上一首、 播放下一首) 、提高音量、降低音量、快进、快退。这部分将在第六章有详细介 绍。 - ( 4 ) 图像识别系统：通过对图片中人脸的识别，判断出该图片为人物照， 还是非人物照。这部分将在第七章有详细介绍。 本课题在深入分析嵌入式l i n u x 系统的基础上，利用图形库q t 、音频库 s d lm i x e r 、视觉库o p e n c v ，完成界面的设计、图片的播放、文件的管理、音 频的播放、图片的识别及分类等功能，并对其中牵涉的方法和原理进行全面阐述 和分析，所做的工作主要集中在以下几个方面： l 、研究e b o x 2 3 0 0 的主要性能和内部结构，它是本课题使用的硬件平台， 这部分的研究内容有助于后面的嵌入式l i n u x 系统的搭建。 2 、深入学习理解l i n u x 操作系统及相关启动流程，以e b o x 2 3 0 0 为硬件开发 平台，从无到有的搭建一个完整的嵌入式l i n u x 系统平台。其具体工作如下：移 植b o o t l o a d e r 、裁减l i n u x 内核、制作i n i t r d 文件系统、配置b u s y b o x 、安装x w i n d o w 系统、建立u s b 设备自动识别机制。嵌入式系统上的运行环境是本系统 的核心部分，也是本论文工作的主要研究内容。 3 、掌握嵌入式l i n u x 系统的开发模式和开发技巧，在搭建好嵌入式l i n u x 系统的基础上，开发和实现u s b 设备多媒体资源浏览器系统，这需要借鉴传统 的开发模式，即开发环境基于p c 机的l i n u x 平台，而运行环境基于嵌入式开发 板。 4 、熟悉l i n u x 操作系统下以xw i n d o w 为基础的画图机制，重点掌握q t 编 程的使用方法。在此基础上编程实现图片管理系统和文件管理系统，并将其移植 4 北京邮电大学 到嵌入式系统中。 5 、熟悉l i n u x 操作系统下声卡驱动的基本知识，音频播放的具体流程，重 点掌握s d lm i x e r 编程的使用方法。在此基础上编程实现音频管理系统，并将 其移植到嵌入式系统中。 6 、了解图像识别的基本原理，掌握o p e n c v 编程方法。在此基础上，实现 图像模式识别系统，即利用o p e n c v 库实现一个人脸检测程序的应用，并将其移 植到嵌入式系统中。 在开发u s b 设备多媒体资源浏览器系统时，有两点开发技术需要注意。第 一，虽然开发环境和运行环境处于不同的硬件平台中，但其架构都是x 8 6 系列， 其中的一些模块的功能也是相同的。在模块的设计上，可以通过采用统一的接口 及跨平台的库来屏蔽平台间a p i 的不同，尽量保证模块的通用性和可移植性。 第二，利用各种跨平台的开源库开发系统，真正地做到“一次编写，到处编译 ， 生成最终的静态的目标应用程序，将其移植在嵌入式平台板上。 5 2 1 概述 北京邮电大学顾十研究生论文 第二章硬件平台e b o x 2 3 0 0 在计算机软件设计中，硬件被看作基础，软件被视为灵魂。嵌入式系统的硬 件平台直接决定了软件的编写和运行效率。所以，在介绍本系统中软件架构前， 首先需了解该系统所使用的硬件平台e b o x 2 3 0 0 。 e b o x 2 3 0 0 是昭营科技有限公司( i c o p ) 于2 0 0 6 年6 月份推出的一款掌上 型迷你p c 机，它大小只有1 1 5x1 1 3x3 5 公分，重量只有5 0 5 克，其处理器型 号为v o r t e x 8 6 ，主频2 0 0 m h z ，内存1 2 8 m ，支持c f 卡，支持v g a 、l a n 、r s 2 3 2 x 2 、 m i c i nl i n e - o u t 、i d e 、迷你p c i 插槽及无风扇设计，支持2 5 寸硬盘，超低功 耗，支持u s b 接口( 3 个) ，支持众多操作系统，如d o s 、l i n u x 、v x w o r k s 、 w i n c e 、w i n 9 8 瞵j ，自带w i nc e6 0 操作系统，在嵌入式服务器、多媒体、工业 自动化、b t 及电驴下载主机、嵌入式安防设备、瘦客户机等多个行业有着广泛 的应用【卜9 】。 如图2 - 1 所示，e b o x 2 3 0 0j 下面板拥有一个c f 卡插槽( c fs l o t ) ，电源开关 ( p o w e rb t n ) ，硬盘电源指示灯( p w r ，a c tl e d ) ，二个u s b1 1 接口( u s b ) ， 一个m i c 插孔( m i c i n ) ，个耳机插孔( l i n e - o u t ) 【9 1 。 图2 - 1e b o x - 2 3 0 0 的前彬t - s e 9 如图2 2 所示，反面板拥有一个电源接口( d cp o w e r j a c k ) 、一个p s 2 键鼠 插孔( p s 2k b m s ) 、一个v g a 接口、一个r j 4 5l a n 接口，一个u s b1 1 接 口，一个电源转换开关( p o w e rs w i t c h ) 、两个串口( s e r i a lp o r t s ) 、一个无线天 线插座( w i r e l e s sa n t ) 【9 】。 6 ，、- 矗 接显示器，不需要使用超级终端来显示系统输出。 2 2v o r t e x 8 6 处理器 处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助其运行的硬件单元。而就目前来 说，x 8 6 是l i n u x 系统中使用最广泛并且测试最充分的硬件平台，历史上，l i n u x 7 北京邮电大学硕士研究生论文 的内核在移植到其他架构之前，就是先为x 8 6 写的，而许多应用程序也是先出现 在x 8 6 上，就功能和编程( 程序设计) 来说，大多数的x 8 6c p u 及相应目标板 的l i n u x 内核仅有些微差异，甚至有些根本就没有差异【l0 1 。 e b o x 2 3 0 0 的处理器架构为v o r t e x 8 6 ，如图2 4 所示，属于x 8 6 中的4 8 6 系 列。v o r t e x 8 6 集成了x 8 6 兼容的高性能处理器，有3 个整数运算单元，3 路超级 标量架构，及一个全管道式的浮点运算单位，其性能相当于多能奔腾p e n t i u m m m x2 0 0 m h z ，采用高级电源管理a c p i ( a d v a n c e dc o n f i g u r a t i o na n dp o w e r i n t e r f a c e ) 节能设计，大大降低了电源功耗与主板发热量，并且在低功耗、低发 热情况下仍具有强大的处理能力l l 。 i 丝型l 巳幽 匦匿习 图2 - 4v o r t e x 8 6 微处理器体系结构f s 】 在图像处理方面，其显卡类型为s i s 5 5 0 ，占用8 m 主内存作为显存，提供 高级硬件g u i 加速引擎，采用共享系统内存架构，可灵活调整帧输出缓冲( 显 存容量) 从4 m b 提高最多至1 2 8 m b ，这大大提高了图像处理的效能；在音频播 放方面，其声卡类型为s i s 7 0 1 9 ，提供数字音频引擎硬件音频指导的a c 9 7 模式 接口，大大提高了其音质播放性能。 2 3本章小结 本章介绍了本课题使用的硬件平台e b o x 一2 3 0 0 的外部接口及内部结构，接着 详细地描述了其微处理器v o r t e x 8 6 的结构，简要地介绍了该芯片的特点及使用 范围，为接下来的内核裁减及设备驱动的移植打下了坚实的基础。 3 1概述 北京邮电大学硕士研究生论文 第三章嵌入式lin u x 系统的搭建 一个功能强大的嵌入式系统，不仅需要有一个高性能的硬件平台作为基础， 更需要一个健壮的嵌入式操作系统作为支撑。嵌入式操作系统是嵌入式应用软件 的基础和开发平台，它负责系统中全部软件、硬件资源的分配和调度工作【l2 1 。 本课题之所以会选择l i n u x 作为其嵌入式操作系统，这是基于两方面的考虑， 一方面，由于基于e b o x 2 3 0 0 的开发多为w i n c e 操作系统，其基于l i n u x 系统 开发甚少，本课题选择l i n u x 操作系统作为其软件平台，为今后基于e b o x 2 3 0 0 的嵌入式l i n u x 开发打下坚实的基础；另一方面，嵌入式l i n u x 系统是当前研究 的一大热点，具备开源性能、高度的可裁减性、丰富的g u i 图形库、高安全性 和高可靠性等种种优点。 在软件架构上说，嵌入式l i n u x 应用由引导，力口载程序、定制的l i n u x 系统内 核( k e r n e l ) 和为特定任务设计的应用程序( a p p ) 三层组成l l6 。其中，引导加载 程序是用于完成机器加电后的系统定位引导，它包括两大部分，固化在固件中的 启动代码( b i o s ) 和内核装载器( b o o t l o a d e r ) 1 7 】；l i n u x 系统内核为嵌入式l i n u x 应用提供一个软件环境，为应用程序完成最基本的底层的资源管理工作，为具有 一定的实用性，还需加上根文件系统和硬件驱动程序；应用程序是为了提供必要 的应用功能支持【l 6 。 在e b o x 2 3 0 0 硬件平台上搭建嵌入式l i n u x 系统的步骤如下： l 、烧制b o o t l o a d e r ，本课题使用的是g r u b 。 2 、移植l i n u x 内核，本课题使用的内核版本为2 6 2 8 ，并对其进行适当的裁 减，保留必要的驱动，如u s b 驱动。根文件系统使用i n i t r d 文件系统。 3 、移植b u s y b o x ，为嵌入式l i n u x 系统添加必要的命令。 4 、安装xw i n d o w 软件包，为嵌入式l i n u x 系统的图形化界面开发奠定基础。 5 、在p c 机上开发应用系统，编译调试好后，将其移植到嵌入式l i n u x 系统 中。至此，整个嵌入式l i n u x 系统开发完成。 9 的工作之后，就用于装载s t a g e 2 的第一个扇区并跳到s t a g e 2 的起始址，并将控 制权交给它【1 8 1 9 1 。 对于s t a g e l 5 ，它是介于s t a g e l 和s t a g e 2 之间的桥梁，因为s t a g e 2 通常较大， 并且是放在一个文件系统当中的，而s t a g e l 是用汇编实现的，功能有限，并不能 识别文件系统格式，只能通过s t a g e l 5 来引导位于某个文件系统当中的s t a g e 2 。 对于文件系统格式的不同，s t a g e l 5 也需要相应的文件来引导它，如： e 2 f s _ _ s t a g e l _ 5 用于引导e x t 的文件系统格式，而f a t s t a g e l _ 5 用于引导f a t 的文件 系统格式【1 8 】。 对于s t a g e 2 ，则是用c 语言实现的，这不仅使其可读性强，最重要的一点是 1 0 北京邮 大大增强了移植性。g r u b 的大部分功能都是由它实现，如装载剩下的没有被 s t e e l 装载完的部分并开始运行，开机所见的g r u b 的启动菜单部分就是这部分 显示的【1 8 1 9 1 。 3 2 2 烧制g r u b 在e b o x 2 3 0 0 上烧写g r u b ，有个非常方便快捷的方法，不需使用超级终端 及串口之类的，通过u s b 光驱启动p u p p yl i n u x ，利用该系统下自带的g r u b 引导装载程序来烧写g r u b 。这种方法之所以可行，是因为e b o x 2 3 0 0 自带硬盘， 支持v g a ，能接显示屏，并具有u s b 接口的，其b i o s 能支持从u s b 启动，因 此用u s b 光驱可以直接启动l i n u x 系统，该系统是整个运行在内存中，而非硬 盘。其步骤如下： 第一，启动前的准备工作：刻录一张p u p p y 4 1 2 的l i n u x 光盘，准备一台 u s b 光驱，将光盘插入光驱中。将e b o x 2 3 0 0 的b i o s 启动的第一顺序改为从光 驱中启动。 第二，启动“n u x 系统：在开启e b o x 2 3 0 0 的电源之前，插上u s b 光驱。在 开启后，从该光驱中启动p u p p yl i n u x 。 第三，烧制前的准备工作：在烧制g r u b 之前，需要先将e b o x 2 3 0 0 的硬盘 格式化成e x t 3 格式，其命令为：i i l k f s e x t 3 d e v s d b l 。 第四，烧制g r u b ：p u p p ym n u x 自带着一个非常方便实用的工具 g r u b 安装引导器。利用该工具，可以方便地将g r u b 烧制入e b o x 2 3 0 0 的m r b 中。该工具位于“m e n u ( 屏幕左下角) ls y s t e mg r u bb o o t l o a d e rc o n f i g ”，单击 之，其接下来的具体步骤如下： 1 、首先弹出的画面是选择是要“s i m p l ei n s t a l l ( 自动安装) ”还是要“e x p e r ti n s t a l l ( 定制安装) 。如果选择“s i m p l ei n s t a l l 的话，是按默认进行安装；而如果选 择“e x p e r ti n s t a l l ”的话，则可以手动配置安装。在这里，选择“s i m p l ei n s t a l l ”即 可。 3 、在下一个弹出的对话窗口，是选择将来l m u x 控制台的屏幕显示率，在 这罩，选择“s t a n d 盯d ( 标准) 即可。 4 、接下来指定g r u b 引导装载程序相关文件的存放在目前l i n u x 系统( 从 u s b 光驱中启动的p u p p yl i n u x ) 中的哪个分区( 硬盘o rc f 卡) 。在输入“d e v s 曲1 ”后，需要注意的是，这个分区同时也是你将来指定要安装u n u x 系统( 自 已搭建的u n u x 系统) 的那个分区，即e b o x 2 3 0 0 的硬盘。 5 、到了这一步，需要指定g r u b 引导装载程序的安装位置。这一步和上一 步的区别是，上一步是指定g r u b 引导装载程序存放在哪个分区。而这一步则 其中，指令d e f a u l t 指定默认加载的系统，这里0 是指第一个由t i t l e 命令指定 的系统，依次类推；指令t i m e o u t 指定在g r u b 启动菜单出现后，在不进行干预 的情况下，以秒为单位，加载默认的系统所需要的时间；指令c o l o r 指定g r u b 界面的颜色，总共是两组( 或者四种) 颜色，分别是，正常文本前景正常文本 背景，加亮文本前景a n 亮文本背景；t i t l el i n u xa p p l e 指定的所要启动的系统标 题；指令r o o t 配置g r u b 设备名；指令k e r n e l 指定要加载的内核文件；指令 r o o 忙宰木木指定l i n u x 设备名；r o 指定以只读的方式挂载该设备；i n i t r d b o o t i n i t r d 2 6 1 6 2 1 i m g 指定启动引导时的i n i t r d 文件，它不同于内核，可有可 无，即使没有这一行，l i n u x 系统也能启动。 3 3 裁减l i n u x 内核 搭建嵌入式l i n u x 系统的过程中，如果不对内核进行裁减的话，会将用不到 的功能没有必要移植进来浪费宝贵的资源。而裁减l i n u x 内核的过程中，最复杂 1 2 北京邮电大学硕十研究生论文 的事情就是内核重新编译时配置内核的过程，一定仔细的选择嵌入式系统所需要 的功能支持模块，同时删除不需要的功能，这样才能使系统运行所需要的内核显 著减小，从而缩减资源使用量【2 0 1 。而在配置内核的过程中，需要遵循以下原则： 第一，对于不需要的功能，尽量不要将其编译入内核中，这将有助于减小内 核消耗的内存，尤其是在嵌入式系统中【2 i 】； 第二，对于与内核其它部分关系较远且不经常使用的部分功能代码，将其编 译成为可加载模块，这样就可以在需要时加载上该模块，不需时卸载该模块。这 样有利于简化该功能模块相应的环境改变时对内核的影响【2 1 j ； 第三，对于与内核关系紧密且经常使用的部分功能代码，就直接将其编译到 内核中【2 l 】。 编译内核的工作是在开发环p c 机下进行的，编译好的内核再移植到 e b o x 2 3 0 0 硬件平台上，编译内核时使用的命令及其作用如下： # m a k e m r p r o p e r 在m a k e 之前运行该命令可以清除以前编译的产物，这 样能节省先前编译过而现在不再需要的模块的空间，但代价则是每次编译时间都 延长了。但如果不执行这个命令的话，编译可能会出错甚至k e r n e lp a n i c ，这主 要取决于m a k e f i l e 的智能化程度，即当你更改某个内核配置时，m a k e f i l e 文件是 否可以将所有相关项都重新编译一遍的能力。 # m a k em e n u c o n f i g 配置l i n u x 内核，其显示方式是以菜单模式进行显 示，如图3 1 所示 7 # m a k e 编译l i n u x 内核 # m a k em o d u l e si n s t a l li n s t a l l 将编译好的模块安装到相关目录下。 图3 - 1 配置内核选项界面 2 、选择“r a md i s ks u p p o r t 和“i n i t i a lr a m d i s k ( i n i t r d ) s u p p o r t 选项，这 是为了支持i n i t r d 文件系统。 3 、选择“f i l es y s t e m s 下的关于e x t 3 文件系统的选项，如“e x t 3e x t e n d e d a t t r i b u t e s ”、“e x t 3p o s i xa c c e s sc o n t r o ll i s t s 、“e x t 3s e c u r i t yl a b e l s 。这是因 为硬盘被格式化成e x t 3 了。 4 、选择“s o u n dc a r ds u p p o r t 和“a d v a n c e dl i n u xs o u n da r c h i t e c t u r e 以支 持和驱动声卡，开通音频功能。 5 、选择“s u p p o r tf o rf r a m eb u f f e rd e v i c e s 、“c o n s o l ed i s p l a yd r i v e rs u p p o r t ”、 “v g at e x tc o n s o l e 等，以支持图片功能。 6 、选择“p o w e rm a n a g e m e n to p t i o n s ( a c p i ，a p m ) - a c p is u p p o r t ”，因为 e b o x 2 3 0 0 为了降低了电源功耗与主板发热量，采用了高级电源管理a c p i 节能 设计。 7 、选择“i 8 0 4 2p ck e y b o a r dc o n t r o l l e rp s 2 ”和“p s 2d r i v e rl i b r a r y ，以支 持p s 2 接口的键盘并为该设备提供驱动。 1 4 北京邮电大学硕士研究生论文 8 、在编译内核时，关于支持u s b 设备的选项，在本节不做表述，而在下节 关于“u s b 驱动程序中，会有相应的表述。 本课题使用的硬件平台e b o x 2 3 0 0 的声卡类型为s i s 7 0 1 9 ，声卡驱动主要有 以下几种来源：第一，由a l s a ( a d v a n c e dl i n u xs o u n da r c h i t e c t u r e ) 提供的声 卡驱动，它能驱动大部分的声卡。第二，从网上下载该声卡芯片所对应的驱动源 代码包( s i s 7 0 1 9 b k - p a t c h e d - p 2 1 2 t a r g z ) 进行编译和安装。其命令为：m a k ec l e a n & & m a k e & m a k ei n s t a l l ，编译完成后会产生s i s 7 0 1 9 k o 驱动文件，之后安装该 驱动文件，其命令为：i n s m o ds i s 7 0 1 9 k o 。本课题采用的是第二种方法。 本课题使用的硬件平台e b o x 2 3 0 0 的显卡类型为s i s 一5 5 0 。显卡驱动主要有 以下几种来源，其一，由xw i n d o w 系统提供的兼容驱动；其二，从网上下载已 经编译好的二进制驱动文件；其三，从网上下载其对应的显卡驱动源代码 ( s i s f b 2 4 1 81 3 1 7 0 2 t g z ，专门用于驱动s i s 5 5 x 系列的芯片) 进行编译和安装， 其方法同于声卡驱动的安装，在这里，就不重复表述了。这三种来源中，第三种 的兼容性最好，显示的图形效果最完美。 3 4 配置b u s y b o x b u s y b o x 集成了一百多个最常用的l i n u x 命令，用户根据需要本身系统的需 求来进一步的调节配置它，留下必须的，裁减掉无用的【2 引。对于b u s y b o x 来说， 命令就好比是电子元件，而b u s y b o x 就好比是一个集成电路，把常用的工具和命 令集成压缩在一个可执行文件里，并共享相同的代码部分，这样功能基本不变， 而大小却有很大程度的缩减，这对于内存有限的嵌入式系统来说是一个非常有利 的【2 2 1 。在嵌入式l i n u x 应用中，b u s y b o x 有着非常广的应用【2 2 】。 从网上下载b u s y b o x 1 9 2 t a r t a r ，通过用f i l e 命令查看该文件类型。t a r t a r 尾 缀的文件可能是b z 2 或者g z 类型的文件，对于不同类型的文件，需要用不同的 解压命令。如果是g z 类型的文件，则可以直接通过“t a rz x v fx x x x t a r g z 命令 来解压。而如果是b z 2 类型的文件，则有两种方法可以解压： l 、执行命令“b u n z i p 2x x x x t a r t a r ”完后会生成一个f i l e n a m e t a r t a r o u t 文件， 而原来f i l e n a m e t a r t a r 的文件被删除了。对于最后生成了f i l e n a m e t a r t a r o u t 文件， 再用t a r 命令来解压。 2 、直接用命令“m vx x x x t a r t a rx x x x t a r b z 2 把文件改为f i l e n a m e t a r b z 2 的 文件，再用b u n z i p 2 或t a r 命令来解压该文件。 在构建嵌入式l i n u x 系统时，需要根据自己的嵌入式设备的需要，从b u s y b l o x 中获取自己所需的l i n u x 命令，这个过程是通过b u s y b o x 的配置程序m a k e 1 5 北京邮电大学硕士