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基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计 摘要 自从i e e e8 0 2 1 1 b 儋无线局域网标准制定以来，无线宽带通信得 到了迅速发展。而随着嵌入式技术己经深入到人们工作和生活的方方 面面，嵌入式系统的无线局域网接入将会有广阔的应用前景。工业自 动化领域的监控系统需要实时采集摄像头、传感器及多种设备的数据 信息，工作人员通过手持无线终端进行相应的监控和操作，可以极大 提高工作效率。本课题即研究基于嵌入式技术的此类无线终端的设计 及监控系统的整合。 本文对基于a r m 技术的嵌入式微处理器、嵌入式系统的基本架 构、开发环境的建立和l i n u x 系统下驱动设备的开发进行了深入研究， 成功实现了u s b 接口的无线网卡在嵌入式平台上的正常运行。研究 了在嵌入式平台下对摄像头及云台电机的控制使用方法，进而实现了 远程监控功能。其中基于m i n i g u i 嵌入式图形界面设计的无线终端 采用了模块化的思想，通过无线网卡以t e l n e t 远程登录方式完成了远 程控制电机旋转和摄像头拍摄的命令，达到了之前的预期效果。 关键字：监控系统m i n i g u ia r m 9 无线局域网 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 t h er e s e a r c ha n dd e s i g no f 厂i r e l e s st e r a 们n a l o fm o n i t o r 【n gs y s t e mb a s e do na 剐m 9 a b s t r a c t s i n c et h ei e e e8 0 2 1lb g 、礼a n ( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) s t a n d a r dw a sd r a w nu p ，w i r e l e s sb r o a d b a n dc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y h a dar a p i dd e v e l o p m e n t a n dw i t ht h ee m b e d d e dt e c h n o l o g yg o e sd e e p i n t on e a r l ye a c hf i e l d so fo u rw o r ka n d1 i r e t h ew i r e l e s sa c c e s so f e m b e d d e ds y s t e mw i l lh a v ev e r yb r o a da p p l i c a t i o np r o s p e c t s t h e m o n i t o r i n gs y s t e mo fi n d u s t r i a la u t o m a t i o nn e e d st oc o l l e c tm u c hd a t a a n di n f o r i l l a t i o no fc a m e r a s ，s e n s o r sa n do t h e rd i f f e r e n te q u i p m e n t s ，a n d p e o p l ec a nc h e c ka n do p e r a t ew i t haw i r e l e s sh a n d h o l dt e r m i n a l ，w h i c h c o u l de x t r e m e l yi m p r o v ee f f i c i e n c y t h i sp a p e rh a sd o n er e s e a r c ho nt h e d e s i g no fw i r e l e s st e r m i n a lb a s e do ne m b e d d e dt e c h n o l o g ya n dt h e i n t e g r a t i o no fm o n i t o r i n gs y s t e m i nt h i sp a p e r , t h e r ei sa ni n d e p t hr e s e a r c ho nt h ee m b e d d e d m i c r o p r o c e s s o rb a s e do na r mt e c h n o l o g y , t h eb a s i ca r c h i t e c t u r eo f e m b e d d e ds y s t e r n ，t h ee s t a b l i s h m e n to fc r o s sc o m p i l e re n v i r o n m e n ta n d t h el i n u xs y s t e md e v i c ed r i v e r t h i sp a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t st h e s u c c e s s f u lr u n n i n g go nt h ee m b e d d e dp l a t f o 咖o fu s bw i r e l e s sc a r d t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ec o n t r o l l i n gm e t h o do fc a m e r aa n dc r a d l em o t o r b a s e do ne m b e d d e dp l a t f o r m ，a n di m p l e m e n t st h er e m o t em o n i t o r i n g f u n c t i o n t h ew i r e l e s st e r m i n a lb a s e do nm i n i g u ig r a p h i cd e s i g na d o p t s am o d u l a r i z a t i o ni d e a i m p l e m e n t st h er e m o t ec o n t r o l l i n go fm o t o r r o t a t i n ga n dc a m e r as h o o t i n gw i t ht e l n e tr l o g i nm e t h o dt h r o u g ht h e w i r e l e s sc a r da n da c h i e v e st h ep r e v i o u se x p e c t a t i o n k e y w o r d s ：m o n i t o r i n gs y s t e m ，m i n i g u i ，a r m 9 ，w l a n i i 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：狴日期： 塑2 ：垒：! 墨 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 非保密论文 本人签名： 导师签名： 只j 朝：垫趁：兰：竺 醐：孑哆嘻皿 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 1 - l引言 第一章绪论 进入二十一世纪以来，随着数字信息技术和网络技术高速发展，嵌入式系统 己经深入到工作和生活的方方面面，嵌入式应用拉近了人与计算机的距离，形成 一个人机和谐的工作与生活环境，并将发挥更大的作用。网络、通信、多媒体和 信息家电时代的到来，无疑对嵌入式系统应用提供了空前巨大的发展空间。与此 同时，随着无线通信应用的发展，嵌入式系统的无线控制、数据传输以及网络化 成为许多应用领域的需求，如工业自动化、机器人控制、智能家电网等【。目前 无线局域网作为一种高速的无线数据通信网络正在迅猛的发展，无线局域网的应 用将会成为未来无线网络的技术主流【2 】。因此嵌入式系统的无线局域网接入将会 有广阔的应用前景。 1 2 本课题研究的目的及意义 随着现代科技的不断发展，工业自动化领域中需要多种设备或传感器来采集 不同的数据或信息，而中央控制系统则利用计算机及嵌入式技术对上述设备进行 集中控制、管理，以提高企业生产及运转效掣3 1 。 因此，很多企业尤其是工厂自动化领域对此类系统的需求巨大。中控系统一 般会提供大型的多媒体控制台或者专门的控制室，有工作人员留守，实时观察系 统提供的界面并进行相应操作。但有很多特殊的应用场合需要巡视检查并控制， 例如，很多工厂自动化要求监控生产线机器或设备的某些流程，而人眼无法看到， 则需要摄像头的实时监控。这样在现场调试或维修设备的时候，就需要手持无线 终端来实时观察并操作，方便快捷。 自从8 0 2 1 l 无线局域网标准制定以来，基于w i f i 技术的无线宽带通信得到 了迅速发展。目前符合i e e e 8 0 2 1 1 b g 业界标准的无线网卡已经广泛应用在笔记 本电脑上，人们可以轻松地进行无线宽带上网【4 】。在工业自动化领域，嵌入式系 统实现无线宽带通信将成为今后应用的热点，因为我们身边的嵌入式设备无处不 在。本课题中将可以接入因特网的嵌入式手持无线终端作为研究方向，致力于将 其作为一个功能模块，与现有技术很好的融合在一起。 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 1 3 课题来源及出发点 本课题来源于北京邮电大学校办企业“北京布来得通信技术开发公司的一 个科研项目。本课题的工作重点是以嵌入式系统开发平台为基础，设计出带有人 机交互界面的无线监控终端，用于工业自动化领域中，以更方便的实现对摄像头、 传感器等设备的控制。本课题侧重于基于m i n i g u i 的嵌入式图形用户界面的研 究与开发，以及符合i e e e8 0 2 1l b g 业界标准的无线网卡驱动程序在嵌入式系统 中的开发与移植，并完成与其他相关功能模块的整合工作，如图1 1 所示。 图1 - 1 监控系统设计图 1 4 研究任务及主要工作 本课题的任务如下： ( 1 ) 了解a r m 9 高性能3 2 位嵌入式处理器的体系结构，及基于a r m 9 内 核的$ 3 c 2 4 4 0 芯片的内部结构，查阅相关资料。 ( 2 ) 选择基于a r m 9 的硬件开发平台，并搭建嵌入式系统开发的交叉编译 环境。熟练掌握相关各种所需模块的使用方法。 ( 3 ) 了解i e e e 8 0 2 1l b g 无线标准工作原理。研究学习l i n u x 设备驱动开发 流程，研究并移植可运行在a r m 板上的无线网卡驱动程序。 ( 4 ) 研究基于m i n i g u i 的嵌入式图形化界面开发流程，为下位机和无线控 制终端编写人机交互界面。 ( 5 ) 整合其他相关模块，实现下位机和无线终端的监控功能。 2 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计 北京邮电大学硕士论文 1 5 本论文的章节安排及主要内容 本课题是基于嵌入式l i n u x 与$ 3 c 2 4 4 0 处理器的嵌入式系统开发平台在工 业自动化无线监控终端设计中的应用，本人所做的主要工作是嵌入式平台交叉编 译环境的建立、基于m i n i g u i 的图形用户界面的开发与移植、b o o t l o a d a 的分 析、内核的配置与编译系统的研究、l i n u x 设备驱动的研究与移植。本论文共分 为八章： 第一章介绍了课题提出的来源背景和课题研究的主要任务和工作。 第二章详细介绍了嵌入式系统定义、组成、特点、应用现状及发展前景。 第三章介绍了本嵌入式系统开发平台的软件和硬件结构及选型依据，同时介 绍了开发环境的建立过程。 第四章详细介绍了u s b 接口的无线网卡在嵌入式系统下的驱动程序设计及 移植工作。 第五章介绍了在嵌入式系统下对摄像头及云台电机的控制使用原理。 第六章介绍了基于m i n i g u i 的嵌入式图形化界面的设计，及与嵌入式平台 结合实现对摄像头和云台电机的控制使用。 第七章介绍了通过手持无线终端来实现远程控制摄像头和云台电机的方法。 第八章为对本课题的总结和展望。 3 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计 北京邮电大学硕士论文 第二章嵌入式终端开发平台介绍 2 1嵌入式系统的开发流程 在嵌入式系统开发中，根据用户的应用需求，首先选择相应的嵌入式处理器 及外围接口电路来搭建硬件平台，然后选择合适的嵌入式操作系统，在此基础上 进行相应的用户应用程序开发，最后是整个系统的调试运行。系统开发流程如图 2 1 所示。 2 2 开发平台介绍 图2 1 嵌入式系统开发流程图 整个开发平台的分为硬件和软件两个部分【5 1 。硬件采用核心板加扩展板的结 构方式，核心板主要包括处理器、存储器，其他部分如输入输出设备、u s b 口、 网口、串口等放置在扩展板上；软件包括b o o t l o a d e r 、操作系统( o s ) 、文件系 统和g u i 应用程序等。具体的结构如图2 2 所示。 4 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 图2 - 2 开发平台系统架构 2 3 开发平台的选择 这里主要介绍嵌入式系统的核心部分嵌入式处理器、嵌入式操作系统及 b o o t l o a d e r 的选择。 2 3 1 嵌入式处理器的选择 近些年来，嵌入式处理器得到了飞速发展。目前据不完全统计，全世界嵌入 式处理器品种总量超过1 5 0 0 多种，流行体系结构有5 0 多个系列。目前比较有影 响的嵌入式r i s c 处理器产品主要有：m o t o r o l a 公司的6 8 0 0 0 c o l d f i r e 、i b m 公 司的p o w e r p c 、m i p s 公司的m i p s 、s u n 公司的s p a r c 和a r m 公司的a r m 系 列等【6 】。本节主要介绍设计中使用的a r m 处理器。 ( 1 ) a r m 公司自1 9 9 0 年正式成立以来，在3 2 位r i s c ( r e d u c e di n s t r u c t i o n s e tc o m p u t e r ) c p u 开发领域不断取得突破，其结构己经从v 3 发展到v 6 。由于 a r m 公司自成立以来，一直以i p ( i n t e l l i g e n c ep a t e n t ) 提供者的身份向各大半 导体制造商出售知识产权，而自己从不介入芯片的生产销售，加上其设计的芯核 具有功耗低，成本低等显著优点，因此获得众多的半导体厂家和整机厂商的大力 支持，在3 2 位嵌入式应用领域获得了巨大的成功。全球设计、生产a r m 芯片 的半导体公司将近2 0 0 多个，国际大公司已经超过5 0 多家，国内中兴、华为、 东南大学、上海集成电路设计中心、中芯国际、大唐等公司已经购买a r m 公司 的芯片核心技术授权协议，用于通讯专用芯片的设计 7 1 。 5 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 采用r i s c 架构的a r m 微处理器一般具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能。 支持t h u m b ( 1 6 位) a r m ( 3 2 位) 双指令集，能很好的兼容8 位1 1 6 位器件。 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 大多数数据操作都在寄存器中完成。 寻址方式灵活简单，执行效率高。 指令长度固定。 ( 2 ) a r m 芯片还获得了许多实时操作系统供应商的支持，比较知名的有： w i n d o w sc e ，u c l i n u x ，p s o s ，v x w o r k s ，n u c l e u s ，e p o c ，u c o s ，b e o s 、 p a l m o s 、q n x 等。自v 5 以后，a r m 公司提供p i c c l o d s p 的芯核给芯片设计者， 用于设计a r m + d s p 的s o c ( s y s t e mo nc h i p ) 结构的芯片。 到目前为止，a r m 微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域： 无线设备：超过8 5 的无线设备( 手机等) 都采用a r m 技术；在向3 g 升级的过程中，a r m 也地位稳固。 蓝牙技术：很多公司采用了a r m 技术，如爱立信，i n t e l ，飞利普等。 互联网：采用a r m 技术的a d s l 芯片j 下在获得广泛使用。 消费电子：在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等方面应用广泛。 汽车：包括驾驶，安全和车载娱乐等各种功能在内的设备采用a r m 微 处理器来实现。 海量存储设备：采用a r m 技术的存储产品包括硬盘系列，微型闪存卡 和可读写光盘等，已经投入生产。 成像：使用a r m 技术的相机和打印机。 安全产品：在g s m 和3 g 中的3 2 位s i m 卡。 ( 3 ) 基于上述原因，针对课题需求，设计中选用的是s a m s u n g 公司的 $ 3 c 2 4 4 0 a 处理器。它是一款基于a r m 9 2 0 t 内核的1 6 3 2 位r i s c 嵌入式微处理 器，运行频率为4 0 0 m h z ，主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。 a r m 9 2 0 t 核由a r m 9 t d m i 、存储管理单元( m m u ) 和高速缓存三部分组成。 其中m m u 可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的1 6 k b 地址和1 6 k b 数据高速 c a c h e 组成【引。$ 3 c 2 4 4 0 a 的资源丰富，如图2 3 所示。 6 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 6 4 m b 线性 f i a s h ( b i o s ) 萌丽面豇而 ( 丕堕幽查! j t a g 仿真 l c d 显示 s 3 c 2 4 4 0 a 2 路u s b 接口 d e v i c e ，h o s t 1 个r s - 2 3 2 8 通信接口 蓟l 层 图2 3s 3 c 2 4 4 0 a 的硬件结构 2 3 2 嵌入式操作系统的选择 复位电路 在嵌入式系统开发中，通常对嵌入式操作系统的基本要求是体积小、执行速 度快、具有较好的可裁剪性和可移植性。主要从以下几个方面考虑： 操作系统的硬件支持：是否支持目标硬件平台；可移植性是否良好 开发工具的支持程度：在线仿真器( i c e ) 、编译器、汇编器、连接器、 调试器以及模拟器等都不同程度的影响操作系统。 能否满足应用需求：对操作系统性能的要求；中文内核的支持；标准兼 容性。 实时嵌入式操作系统的种类繁多，大体上可分为两种商用型和免费型。 商用型功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但价格昂贵。免费型操 作系统不但价格免费，它的核心源代码也是公开的，这使得系统的软件有更好的 兼容性【9 】。 商用型实时嵌入式操作系统： v x w o r k s ，w i n c e ，p s o s ，p a l m o s ，l y n x o s 、v r t x o 免费型实时操作系统：嵌入式l i n u x 操作系统 我们使用的系统为嵌入式l i n u x 操作系统。原因如下： 完全开放的源代码 嵌入式l i n u x 开放源代码，这使得学习、修改、剪裁l i n u x 成为可能。嵌入 式系统的设计者可以对嵌入式l i n u x 进行二次开发，去掉操作系统的附加功能， 只保留必须的操作系统功能，并且可以根据实际应用的需要优化操作系统的代 7 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 码，从而降低整个系统开销与能耗。 成本低 使用嵌入式l i n u x 开发嵌入式应用，用于购买操作系统软件的费用可以忽略 不计。而商用的r t o s ，其操作系统的每套售价在几百美元到几万美元不等，如 果需要操作系统的源代码，则还需要另外购买，另外，大多数的嵌入式l i n u x 使 用的开发工具也是可以免费获得的。 丰富的实用软件支持 l i n u x 操作系统是一个完整的、功能强大的操作系统、提供了大量的实用程 序和应用软件。我们可以根据需要，利用l i n u x 提供的丰富的软件支持，迅速构 建嵌入式应用的软件环境，极大的减小了嵌入式系统软件开发的时间和费用，提 高系统的可靠性。而商用的r t o s 尽管也试图提供各种常用软件工具包的支持， 但是其数量是无法和l i n u x 操作系统相匹敌的【1 0 】。 本开发平台使用的操作系统内核为l i n u x2 6 1 3 版本。该版本较新，现逐渐 被应用于手持及控制设备等嵌入式系统中，移植技术相对成熟，性能也比较稳定， 能够很好的满足本课题的要求，如图2 4 所示。 用户程序 ： 函数库 ， 系统调用接口 善 文件子系统 高速缓存 进譬璺磐簋一； ： 调度程序 字符设备块设备 j l 1 士】工- ， 予系统 设备驱动程序 内核管理 j ff 1p 硬件控制 g 硬件 2 3 3b o o t l o a d e r 简介 图2 - 4l i n u x 内核体系结构 用户级 内核级 内核级 硬件级 本文选用的b o o t l o a d e r 是v i ，由韩国m i z i r e s e a r c h 公司为其开发的 s m d k 2 4 1 0 开发板编写的一款引导程序。v i 是c p u 加电后运行的第一段程序， 8 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 其基本功能是初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而为调用嵌入式l i n u x 内核做好准备。 b o o t l o a d e r 的启动流程可分为两个阶段【1 1 1 。第一个阶段主要是包含依赖于 c p u 的体系结构的硬件初始化代码，通常都是用汇编语言来实现的。这个阶段 的任务有： 基本的硬件设备初始化( 屏蔽所有中断、关闭处理器内部指令数据 c a c h e 等) 。 为第二阶段准备r a m 空间。 如果是从某个固态存储媒质中，则复制b o o t l o a d e r 的第二阶段代码到 r a m 。 设置堆栈。 跳转到第二阶段的c 程序入口点。 第二阶段通常是由c 语言实现的，这个阶段的主要任务有： 初始化本阶段所要用到的硬件设备。 检测系统的内存映射。 将内核映像和根文件系统映像从f l a s h 读到r a m 。 为内核设置启动参数。 调用内核。 b o o t l o a d c r 调用l i n u x 内核的方法是直接跳转到内核的第一条指令处，即 跳转m e ms t a r t + o x 8 0 0 0 地址处，在跳转的时候必须满足下面的条件： c p u 寄存器：r 0 为0 ，r i 为机器类型i d ，r 2 为启动参数，标记列表在 r a m 中的起始基地址。 c p u 模式：必须禁止中断，c p u 设置为s v c 模式。 c a c h e 和m m u 设置：m m u 必须关闭，指令c a c h e 可以打开也可以关 闭，数据c a c h e 必须关闭。 2 3 4 图形用户界面g u i 的选择 图形用户界面g u i 的作用是显示本系统的一些图形和数据信息。现在比较 成熟的g u i 系统有m i n i g u i 、m i c r o w i n d o w s ，常用的有精简的xw i n d o w 系统、 m “g u i 、m i c r o w i n d o w $ 、o p e n g u i 、q t e m b e d d e d 等。本设计中采用的m i n i g u i 是由北京飞漫软件技术有限公司主持的一个自由软件项目，其目标是为基于 l i n u x 的实时嵌入式系统提供一个轻量级的图形用户界面支持系统【1 2 】。本文将在 第六章详细介绍。 9 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电人学硕士论文 第三章嵌入式系统开发环境的建立 3 1 嵌入式l i n u x 开发环境 嵌入式系统是一个资源受限的系统，一般来说处理器的速度和存储器的容量 都有限，故而直接在嵌入式系统硬件上建立开发环境，进行软件开发是不现实的， 需要在宿主机上建立交叉编译环境【1 3 1 。首先在宿主机上编程，然后通过交叉编 译连接，将程序做成目标平台上可以运行的二进制代码，最后将目标代码下载到 目标平台的特定位置，由目标板启动代码运行这段二进制代码，运行起嵌入式系 统。其典型的开发流程如图3 1 所示。 图3 - 1嵌入式软件开发流程图 研发小组一般由多名开发人员组成，每人安装一套l i n u x 系统会增加系统开 销，架设一台l i n u x 服务器是必要之举，每位开发人员从各自的客户端远程登录 到该服务器，开发板也连接到同一局域网内。使用服务器的l i n u x 环境下的g e e 编译生成目标代码，通过f t p 传到每个开发者的p c ，然后通过串口或网络下载 到开发板上【1 4 】。图3 2 是嵌入式系统开发环境示意图。 i 0 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 串口 l i n u x 服务器( h o s t ) 一函 图3 - 2 嵌入式系统开发环境 这里介绍两种远程登录的方法。 3 1 1 通过软件p u t t y 远程登录 p u t t y 是一个免费的、w i n d o w s 3 2 平台下的t e l n e t 、r l o g i n 和s s h 客户端，但 是功能丝毫不逊色于商业的t e l n e t 类工具。用它来远程管理l i n u x 的优点如下： 完全免费； 在w i n d o w s 9 x n t 2 0 0 0 下的运行都非常理想； 全面支持s s h l 和s s h 2 ； 绿色软件，无需安装，下载后在桌面建个快捷方式即可使用； 体积很小，仅3 6 4 l ( 0 5 4b e t a 版本) ； 操作简单，所有的操作都在一个控制面板中实现。 使用简介： 下载p u t t y 并打开该软件，选择“s e s s i o n ，在“h o s t n a m e ( o ri pa d d r e s s ) 输入框中输入欲访问的主机名或i p ，比如s e r v e r l 或1 9 2 1 6 8 9 4 。端口号( p o r t ) 根据使用的协议有所区别，s s h 默认使用2 2 ，t e l n e t 默认使用2 3 ，r l o g i n 默认使 用5 1 3 。在“p r o t o c o l ”单选栏中选择使用的协议，一般是t e l n e t 或s s h ，这取决 于服务器提供的服务。在“s a v e ds e s s i o n ”输入栏中输入任务的名字，单击“s a v e 按钮保存此任务配置。配置完成后单击“o p e n ”按钮，即可连接上l i n u x 主机。 3 1 2 通过软件v n c 远程登录 但p u t t y 的缺点是无法显示图形化界面，只在命令行有效，如果希望远程登 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计 北京邮电大学硕士论文 录服务器进行图形化界面开发，则可以使用软件v n c ( v t r t u a ln e t w o r k c o m p u t i n g ) ，即虚拟网络计算机【1 5 】。v n c 是一款优秀的远程控制工具软件，由 著名的a t & t 的欧洲研究实验室开发。v n c 是在基于u n i x 和l i n u x 操作系统 的免费的开放源码软件，远程控制能力强大，高效实用，其性能可以和w i n d o w s 和m a c 中的任何远程控制软件媲美。 使用简介： ( 1 ) 从网址h t t p ：d o w n l o a d c s d n n e t d o w n 5 7 0 6 4 3 e d e r a i s 可以下载v n c v i e w e r 在w i n d o w s 系统下的可执行文件并安装。 ( 2 ) 通过p u t t y 登录到服务器的l i n u x 系统下，在s h e l l 中运行v n c s e r v e r 即 可启动v n c 的服务器端，首次启动需要设置登录密码。 ( 3 ) 在客户端上运行v n c v i e w e r 软件，填入服务器p 地址，默认端口为 5 9 0 1 5 9 0 3 ，输入之前设置的密码后点击按钮“确定 即可登录。 3 2 建立交叉编译环境 3 2 1 主机交叉编译开发环境的建立 在宿主机上建立交叉编译调试的开发环境。下载交叉编译器 a r m - l i n u x - g e e 一3 3 2 t g z 、a r n l l i n u x - g e e 一2 9 5 3 t g z 和鲫【i l - l i n u x g e e 一3 4 1 t g z 到p c 机根目录t m p 下，进入该目录执行解压命令： 撑t a rx v z f a r m l i n u x - g e e - 2 9 5 3 t g zz 群t a rx v z fa r m - l i n u x g e c - 3 4 1 t g z _ c 群m k d i r - p o p t $ 3 c 2 4 4 0 此处建立工作目录，非常重要 系统会自动将a r l n 1 i n u x g e e ( 2 9 5 3 和3 4 1 ) 分别安装至l j u s r l o c a a r m 2 9 5 3 和u s r l o c a a n n 3 4 1 目录，其中2 9 5 3 版本是用来编译v i 的，3 4 1 版本是用 来编译内核的，两个版本均可以用来编译应用程序等【1 6 】。 然后编辑r o o t b a s h r c 文件，在最后一行添加： e x p o r tp a t h = $ p a t h ：u s r l o c a a r m 2 9 5 3 b i n 保存退出。然后利用s o u r c e 命令使以上设置生效： 撑s o u r c e b a s h r c 执行下面的命令来确认交叉编译器已经安装完毕： 撑a r r n - l i n u x g e e - v r e a d i n gs p e c sf i o m u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 l i b g e e l i b a n n l i n u x 2 9 5 3 s p e c sg e e v e r s i o n2 9 5 32 0 010 315 ( r e l e a s e ) 1 2 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 3 2 2 配置网络文件系统n f s 服务 完全安装r e d h a t9 0 系统后，n f s 的相关软件就已经缺省安装好了，按照 以下步骤建立和配置n f s 服务。 ( 1 ) 设置共享目录 编辑n f s 的配置文件e t c e x p o r t s ( 注意：第一次打开时该文件是空的) ，添加 内容“o p t $ 3 c 2 4 4 0 * ( r w , s y n c ，n o _ r o o t _ s q u a s h ) ，其中“o p t $ 3 c 2 4 4 0 表示n f s 共享目录，它可以作为开发板的根文件系统通过n f s 挂接；“枣”表示所有的客户 都可以挂载此目录；“r w ”表示挂载此目录的客户对该目录有读写的权限； “1 1 0r o o ts q u a s h 表示允许挂载此目录的客户享有该主机的r o o t 身份。 ( 2 ) 启动和停止n f s 服务 启动和停止n f s 服务的命令分别是： # e t e i n i t d n f ss t a r t # e t c i n i t d n f ss t o p ( 3 ) 执行挂载命令可以检验n f s 该服务是否启动： 撑m o u n t tn f sl o e a l h o s t ：o p t s 3 c 2 4 4 0 r o o t _ n f s m n t 如果没有出现错误信息，在m n t 目录下可以看至s j o p t s 3 c 2 4 4 0 下的文件。 为了在每次开机时系统都自动启动该服务，可以输入命令 r e x t h a t c o n f i g - s e r v i c e s 打开系统服务配置窗i s l ，在左侧栏中找到n f s 服务选项框， 选中后点击按钮“f i l e - “s a v ec h a n g e s ”保存此设置。 3 3m i n i g i j i 交叉编译环境的建立 本文使用m i n i g u i 的免费版本1 6 1 0 ，可从飞漫公司网站下载安装文件： l i b m i n i g u i 一1 6 10 t a r g z m i n i g u i - r e s 1 6 10 t a r g z m d e - 1 6 1 0 t a r g z m g - s a m p l e s - 1 6 10 t a r g z 3 3 1m i n i g u l 在p c 机上的安装 首先在p c 机上安装l i n u x 系统，建议是r e x l h a t9 0 版本，并且完全安装， 可以避免编译时缺少必要的库文件。先让m i n i g u i 在p c 机运行起来，当我在开 发基于m i n i g u i 的应用程序时就可以只在p c 上开发，调试好交叉编译后再将可 执行程序烧到板子里。 在p c 机上建立我的开发目录o p t s 3 c 2 4 4 0 p c - m i n i g u i l 6 1 0 ，并且赋予读写 1 3 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 的完全权限( 为方便起见，本文中的命令都以在r o o t 权限下运行，后面不再提 示。当然，实际工程中出于安全性考虑，建议最好将权限划分清楚) 。 撑m k d i r _ p o p t s 3 c 2 4 1 0 p c - m i n i g u i l 6 1 0 撑c h m o d7 7 7 o p t s 3 c 2 410 p e - m i n i g u il 6 10 然后将上述4 个安装文件下载到此工作目录下并使用t a r 命令分别解压缩库 文件l i b m i n i g u i 一1 6 1 0 t a r g 和资源文件m i n i g u i r e s 一1 6 1 0 t a r g 。 ( 1 ) 安装m i n i g u i 运行所必需的l i b 库文件，进入目录l i b m i n i g u i 1 6 1 0 直 接编译即可。注意屏幕上的输出，尤其是以下几项： c h e c k i n gf o rt tf r e e t y p e _ v e r s i o ni n l t t f y e s c h e c k i n gf o rj p e g _ s t d _ e r r o ri n l j p e g y e s c h e c k i n gf o rp n g _ _ c h e c k _ s i gi n l p n g 。y e s 其中一l t t f i p n g 必须是y e s ，不然后面程序无法运行，如果这里不是y e s ，则 p c 机的r c d h a t9 0 系统没有完全安装。盯库是对t r u e t y p e 字体的支持，p n g 库 是对p n g 图形的支持，m i n i g u i 两个库都需要，在后面为a r m 板交叉编译的时 候也需要这两个库。 配置完成后即可m a k e 、m a k ei n s t a l 进行l i b 库的安装，大概需要5 8 分钟。 ( 2 ) 安装资源文件。进入目录m i n i g u i m s 1 6 1 0 直接m a k ei n s t a l l 安装即可。 资源文件默认安装到目录u s r l o c a l l i b m i n i g u i 下，里面分别为 m i n i g u i r e s b m p ，c u r s o r , i c o n ，。】等几个目录，里面有相应的文件。查看 u s r l o c a l i n c l u d e 下发现也多了一个目录m i n i g u i ，里面则是m i n i g u i 程序运行时 所需的头文件。 修改配置文件e t c l d s o c o n f , 在后面添加一行u s r l o c a l l i b ，然后运行动态链 接库的管理命令l d c o n f i g ，使动态链接库为系统所共享。 ( 3 ) 安装开发环境q v f b 。q v f b 是为q t o p i a 做的一个虚拟f r a m b u f f e r 的应用 程序，最终目的就是把q t o p i a 应用程序运行的的结果显示在q v f b 上( 实际中是 要通过l i n u x 的f r a m b u f f e r 驱动显示在l c d 屏上的) ，并提供键盘、鼠标的外设 仿真。使得我们在p c 机上就可以完成q t o p i a 的调试工作，极大提高工作效率旧。 可以从网址h t t p ：1 w w w m i n i g u i c o m d o w n l o a d s d c p l i b s q v f b 1 0 t a r g z 下载，也解 压缩到工作目录o p t s 3 c 2 4 1 0 m i n i g u i l 6 1 0 下，正常编译、安装即可。 接下来编辑配置文件u s r l o c a l e t c m i n i g u i c f g ，主要修改以下三处即可： g a l _ e n g i n e = q v f b撑修改为q v f b i a le n g i n e = q v f b 撑修改为q v f b q v f b 】 d e f a u l t m o d e = 6 4 0 x 4 8 0 1 6 b p p 捍这里的设置要和后面保持一致 1 4 基于a r m 9 的监控系统无线终端的研究与设计北京邮电大学硕士论文 3 3 2m i n i g u l 在a r m 板上的移植 m i n i g u i 的编译需要一些库文件，p c 机l i n u x 系统中的g e c 基本上包含常 见的库文件，所以不需要安装。但交叉编译m i n i g u i 的源文件时，必须指定交 叉编译器c c = a r m 1 i n u x g e e ，默认会在目录u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 a r m - l i n u x i n c l u d e 和u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 a r m 1 i n u x l i b 下寻找库文件，而不是u s r i n c l u d e ，所以移植 m i n i g u i 的主要工作就是将木h 、s o 文件加到上述两个目录中，否则编译器会 报错【1 3 】。 库文件不一定要装最新的，否则m i n i g u i 可能无法识别。在p c 机上建立用 于移植的开发目录o p t s 3 c 2 4 4 0 a r m - m i n i g u i l 6 1 0 ，同样赋予读写的完全权限。 ( 1 ) 首先安装z l i b 库，这个库非常重要，是后面库文件的编译基础，可以 从h t t p ：w w w z l i b n e v z l i b 1 2 3 t a r g z 下载安装文件z l i b 1 2 3 t a r g z 并解压到目录 o p t s 3 c