（电力电子与电力传动专业论文）基于嵌入式linux的无线点菜系统设计.pdf

西华大学硕士学位论文 关键字：l i n u x 操作系统，a r m ，无线局域网，m y s q l ，嵌入式q t 库 西华大学硕士学位论文 w i r e l e s so r d e r - d i s hs y s t e mb a s eo ne m b e d d e dl i n u x p o w e re l e c t r o n i c sa n de l e c t r i c a ld r i v e g r a d u a t e ：r e nh u i p i n g s u p e r v i s o r ：w a n g p i n g w i r e l e s so r d e r - d i s hs y s t e mi sap r i n c i p l ep a r to fr e s t a u r a n ts e r v i c em a n a g e m e n t s y s t e m a tp r e s e n t ，t h e r eh a v eb e e nm a n yk i n d so fo r d e r - d i s hs y s t e m si nn a t i v e m a r k e t ，b e l o n g i n gt oh i g ho rl o wr a n k ，b u tt h e ya r e a ti n t r o d u c e di nr e s t a u r a n t sw i d e l y i tc a nb es p e c u l a t e dt h a ts c a r c i t yo fm e d i u ms y s t e ms a t i s f y i n gc h i n as o c i e t yi st h e m a i nr e a s o n i nt h i st h e s i s ，i ta n a l y s e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fa l lk i n d s o fo r d e r - d i s hs y s t e m s ，a n dc o n c l u d e st h a tt h ep r i m a r yd i f f e r e n c ea m o n gs om a n y s y s t e mi st h ei m p l e m e n tm e t h o do fo r d e r - d i s ht e r m i n a l b a s e do nt h i sc o n c l u s i o n ，i t p u tf o r m a r daa p p r o p r i a t es o l u t i o nr a n k i n gi nm e d i u mc l a s s ：b u i l d i n gt h ew i r e l e s s o r d e r - d i s ht e r m i n a lu s i n ge m b e d d e ds y s t e mt e c h n o l o g i e s i td e s c r i b e st h et o t a l s y s t e mt h r o u g h w i r e l e s sn e t w o r k s ，t e r m i n a l o p e r a t i n gs y s t e m ，t e r m i n a lg r a p h i c d i s p l a ys y s t e m - q ta n dd a t a b a s es e r v e r t h r o u g ht h ec o m p a r i s o na m o n gs e v e r a lw i r e l e s st r a n s m i s s i o nm e a n s ，t h i sa r t i c l e s e l e c t e dt h ew i r e l e s sl a nw a yt oa c h i e v ed a t at r a n s m i s s i o n w i r e l e s sl a ni so f v i r t u e so f c o n v e n i e n t l y c o n n e c t e d t on e t w o r k ， r e l i a b l e c o m m u n i c a t i o n ，l o w c o s t ，f l e x i b i l i t y ，m o b i l i t ya n dh i g ht h r o u g h o u t ，a n ds oo n i n t h e d e s i g no ft e r m i n a l ，w e u s em a g i c a r m 2 410a st h e d e v e l o p m e n t p l a t f o r m ，a n db u i l dac r o s s - c o m p i l e re n v i r o n m e n tf o rd e v e l o p m e n to np c i nt h e b o t t o mo ft h es o f t w a r es y s t e m ，w et r a n s p l a n tu - b o o ta n du s ei ta sb o o t l o a d e rw h i c h b o o t l o a d e do p e r a t i n gs y s t e m t h i sp a p e rc h o s e de m b e d d e dl i n u xa st h eo p e r a t i n g s y s t e m t h ep r o c e s so ft r a n s p l a n t a t i o ni st h a t ：w ef n s tc o n f i g u r a t el i n u x2 4 18k e r n e l a n dc o m p i l ei t ，o n l yl e a v i n gt h eo p t i o n so ft h es y s t e mn e e d s ，w h i c hm a k et h ec o r e 西华大学硕士学位论文 m o r es t r e a m l i n e d ；t h e nu s er a m d i s kt om a k et h er o o tf i l es y s t e m a f t e rt h a t ，w eu s eq t d e s i g n e rt od e s i g nt h ea p p l i c a t i o np r o g r a m ，a n dm a k eq t e m b e d d e dg r a p h i c s s h a r e dl i b r a r ya st h eb a s i st oa c h i e v et h ei n t e r a c t i o no fb a c k s t a g ed a t a b a s e ，w h i c h c o u l dm a i n l yp r o v i d eu s e r sw i t ht h ef u n c t i o no fq u e r y ，i n s e r t i o n ，d e l e t i o n ，a n ds oo n f o r d a t a i nt h e d e s i g n o fs e r v e r ，w eu s e dt h el i n u x o p e r a t i n gs y s t e m o fd e s k t o p v e r s i o n a n dw ee s t a b l i s h e dam y s q ld a t a b a s e t h em e n ua n do r d e r i n gm e n u e s t a b l i s h e di nd a t a b a s ew e r eu s e dt of a c i l i t a t et h ec u s t o m e r s v i e wo fd i s h e sa n d r e c o r dt h eo r d e ri n f o r m a t i o n t l l i s s y s t e m u s e st h ec sn e t w o r ka st h e c o m m u n i c a t i o nm o d e i nt h ee n d ，i tm a d ef u r t h e ra n a l y s e sa n ds u n l n l a r y i tg a v et h ep r o s p e c t so f e m b e d d e ds y s t e m sa n dw i r e l e s s 洲a n da l s oi tp o i n t so u tt h ed e f i c i e n c i e sa n dt h e d i r e c t i o no fi m p r o v e m e n t k e y w o r d ：l i n u x ，a r m ，w i r e l e s sl a n ，m y s q l ，q t e m b e d d e d 两华大学硕士学位论文 声明 本人声明所呈交的学位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。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归西华大学所有，特此声明。 作者签名： 导师签名： 5 7 矿g 年6 月【“日 啡拥( 日 西华大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 引言 在当今世界，以计算机技术、芯片技术和软件技术为核心的数字化技术取 得了迅速发展，不仅广泛渗透到社会、经济、军事、交通和通信等相关行业， 而且深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等领域。现代控制技术、多媒体技术 与的应用与普及，促使消费电子、计算机、通信一体化趋势步伐加快，嵌入式 技术一度成为一个研究热点。 嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁剪，适应专用计算机系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格的要求。嵌入式系统主要由嵌入式处 理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件等组成，它是集软硬件于一 体的可独立工作的“器件。 目前，嵌入式操作系统的发展经历了三个阶段：第一阶段其功能简单，以 专用计算机或单片机为核心的可编程控制器的形式出现；第二阶段以嵌入式和 嵌入式操作系统的形式出现；现在已经发展到了芯片技术和i n t e r n e t 技术紧密结 合的第三阶段。近来，各类嵌入式操作系统迅速发展，大部分的嵌入式操作系 统都把网络功能当作可选的内核模块，仅需在编译内核的时候把相关的选项选 上就可以实现网络功能。同时，新的处理器层出不穷，不仅功能改进许多，成 本和功耗也降低了不少。 这些意味着嵌入式操作系统将进入一个快速发展时期，在不久的将来，嵌 入式系统的应用将越来越多样化，为越来越多领域的用户提供最佳的选择方案。 当前是餐饮业由传统操作方式向信息化管理模式转换的时期，对信息化产品的 需求量很大。根据其对产品要求小型化、低功耗、专用性等特点，可以断言嵌 入式技术将在餐馆信息化的过程中发挥重要作用。 1 2 电子点菜系统概述 手持式点菜系统代表着当今餐饮业解决方案中最尖端的领先科技，它集无 线网络通信技术与手持移动电脑终端技术于一身，此高端技术应用在餐饮行业 西华大学硕士学位论文 中，即使在美国也是2 0 0 1 年才在洛杉矶的一家高档餐厅中诞生。国内于2 0 0 2 年3 月份才有一例高档的餐馆在上海露面，开中国餐饮管理无线数字化之先河， 在餐饮业轰动一时。白此，手持式点菜系统市场上豪杰并起，全面促进了餐饮 行业信息化管理的普及和发展【3 6 】。 目前，国内己经有不少公司开发出电子点菜系统，例如上海工理电子有限 公司的点菜通、餐饮通等，北京辰森计算机系统有限公司的手持点菜宝等。但 是由于成本等原因，使用电子点菜系统的餐馆还比较少。由于市场的需求很大， 所以随着技术的进步及餐饮业的激烈竞争，电子点菜系统将会越来越普遍，并 越做越好。 市场上出现的点菜系统都是作为餐馆信息化管理系统的一部分出现的，它 们除了实现基本的点菜功能外，为了便于客户及管理者的使用，还附加了许多 其他功能，例如，查询当前餐馆的资源使用情况，记录营业历史，当前工作状 态等。要实现功能完善的点菜系统，往往需要集中全公司的人力物力，单个人 很难完成一个功能完善的点菜系统。 由于人力、物力、财力等资源的限制，本文设计并实现了一个功能简单的 点菜系统，基于该系统可以容易过渡到实用的点菜系统。在系统的实现过程中 涉及到许多技术，其中主要有嵌入式技术、数据库技术、用户图形界面设计技 术等。 点菜系统一般都涉及到很多数据，而且还要对数据进行各种处理，因而绝 大部分电子点菜系统都用数据库管理系统来管理数据。数据库管理系统一般依 赖于某种操作系统。因此，也要选择一个合适的操作系统。另外，为了方便用 户的使用，还要设计一个人性化的图形界面。电子点菜系统中，管理数据的地 方与使用数据的地方往往不在同一个站点上，需要用到计算机网络将二者连接 起来。 电子点菜系统由客户端、计算机网络和服务器组成。客户端采用嵌入式技 术实现，是本系统开发的重点和难点，它的服务对象主要是顾客，顾客可以用 它点菜、查询和修改己点菜项。服务器充当数据管理员的角色，系统中的所有 数据都是保存在其上的，它通过数据库管理系统轻松完成数据管理的任务。服 务器主要面向餐馆营业员，营业员可以通过服务器向系统添加餐馆的新菜、修 2 西华大学硕士学位论文 改菜价、查询历史记录等【2 引。客户端与服务器通过无线局域网连接起来。 餐馆引进电子点菜系统，具有重大的意义。首先，提高运营效率与降低运 营成本，使用电子点菜系统可以加快点菜速度，减少人力资源的投入，避免跑、 冒、漏；其次，提升餐馆品牌与形象，电子点菜系统是一个高科技产品，它代 替传统的纸笔式点菜方式给人一种高贵的感觉；最后，营造一个安静、舒服的 就餐环境，传统的点菜方式在某些环节中出现大声喧哇的场面，电子点菜系统 则可以避免这类情况的出现。 目前的点菜终端多采用w i n c e 这种付费操作系统，通过i e 来浏览后台数 据库的内容，并对其进行操作。本文主要目标是构建一个功能单一，系统精简， 为点菜专用的终端系统。功能上的针对性，系统的精简可以有效的降低系统对 硬件设备的要求，从而降低产品开发成本。本设计的系统中使用了m y s q l 数 据库来管理数据，开源软件，可以提供快速的数据处理能力；操作系统选用了 开源的操作系统嵌入式l i n u x ，可以为终端实时稳定运行提供可靠的保证；用 户图形界面引入了o t ，它不但可以实现漂亮的用户界面，而且还是免费的软件。 相比之下，功能与前者毫不逊色，但做到了开发成本的降低。 1 3 论文的主要工作 本文是在周立功公司提供的m a g i c a r m 2 4 1 0 实验箱及其软件系统的基础上 完成的。本文的主要工作包括： 第一，对开发板上原有系统进行改造。改造过程中所做的工作有b o o t l o a d e r 修改，对l i n u x 内核重新编译，根文件系统的制作等。 第二，建立本系统需要的交叉编译开发环境。 第三，构建点菜系统所用到的支撑软件。q t e m b e d d e d 是系统用到的图形 软件，本文研究了其配置、编程以及与s q l 的结合，并编译出在a r m 平台运 行的代码；本系统采用m y s q l 数据库管理系统，本文从m y s q l 的源代码出发， 构建了m y s q l 服务器端x 8 6 版的程序；创建了基于a r m 平台的m y s q l 客户 端库文件，编译了a r m 平台的m y s q l 客户端的目标文件。 第四，实现了点菜系统的服务器与客户端程序。点菜系统采用c s 的网络 通信模式，在服务器端的任务是建立m y s q l 数据库及设计数据表；客户端程 3 西华大学硕士学位论文 序由q t e m b e d d e d 结合s q l 实现，主要是考虑提供给用户什么样的接口以便实 现对数据的查询、插入、删除等功能。 第五，总结了论文的成果，指出本设计中的一些不足之处并提出了若干解 决方案。 4 西华大学硕士学位论文 2 系统总体设计 2 1 系统的整体结构 本文实现的无线点菜系统主要由客户端、计算机网络和服务器三部分组成， 点菜终端与服务器通过无线网络相连接。整体结构图如图1 1 所示。 蓁国 无 蓁岛国蓁 库服务器 f i gl - 1w i r e l e s ss y s t e mm o d e lm e n u 图1 1 无线点菜系统模型 2 2 点菜终端硬件结构设计 本课题实现的点菜终端硬件平台使用的是m a g i c a r m 2 4 1 0 教学实验开发 平台，m a g i c a r m 2 4 1 0 是一款可使用g c o s i i 、l i n u x 和w i n c e 操作系统、支 持q t 、m i n i g u i 图形系统，集众多功能于一身的a r m 9 教学实验开发平台。 采用s a m s u n g 公司的a r m 9 2 0 t 内核的$ 3 c 2 4 1 0 a 微处理器，扩展有充足的存 储资源和众多典型的嵌入式系统接口，是优秀的嵌入式系统创新平台。 2 2 1 点菜终端硬件总体结构 本点菜终端的处理器采用三星$ 3 c 2 4 1 0 a 芯片，为系统运行提供了速度上 西华大学硕士学位论文 的保障：存储部分采用了两块f l a s h 存储器，一块是用来存放b o o t l o a d e r 的s s t 公司的s s t 3 9 v f l 6 0 12 m bn o rf l a s h ，另一块是用来存储文件系统的s a m s u n g 公司k 9 f 1 2 0 86 4 m bn a n df l a s h ，为操作系统提供了充足的空间；内存方面用 的使h y n i x 公司的h y 5 7 v 6 5 7 6 2 0 的6 4 m b 内存，p c i 0 0 1 3 3 兼容。另外，在处 理器外围还扩展了l c d 、p c m c 认、键盘、r s 一2 3 2 串口还有网络r j 4 5 接口。 其总体结构如图2 1 所示： 2 2 2 微处理器的选择 f i g2 - 1s y s t e mh a r d w a r ed i a g r a m 图2 - 1 点菜终端硬件框图 $ 3 c 2 4 1 0 a 是s a m s u n g 公司推出的1 6 3 2 位r i s c 处理器( 删9 2 0 t 内核) ， 适用于手持设备、p o s 机、数字多媒体播放设备等等，具有低价格、底功耗、 高性能等特点。$ 3 c 2 4 1 0 a 提供了以下丰富的内部设备：1 6 k b 的指令c a c h e 和 1 6 k b 数据c a c h e ，m m u 虚拟存储器管理，l c d 控制器( 支持s t n & t f t ) ， 6 西华大学硕士学位论文 支持n a n df l a s h 系统引导，系统管理器( 片选逻辑和s d r a m 控制器) ，3 通 道u a r t ，4 通道d m a ，4 通道p w m 定时器，i o 端口，r t c ，8 通道1 0 位 a d c 和触摸屏接口，1 2 c 总线接口，i i s 总线接口，u s b 主机接口，u s b 设备 接口，s d 卡& m m c 卡接口，2 个s p i 总线接口以及内部p l l 时钟倍频器【2 5 1 。 $ 3 c 2 4 1 0 a 采用了a r m 9 2 0 t 内核，0 1 8 u r n 工艺的c m o s 标准宏单元和存 储器单元。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏 感的应用。同样他还采用了a d v a n c e dm i c r o c o n t r o l l e rb u sa r c h i t e c t u r e ( a m b a ) 新型总线结构【1 】。 s 3 c 2 4 1 0 a 提供了一系列完整的系统外围设备，消除了对系统配置额外器 件的需要，大大减少了整个系统的成本【3 2 1 。$ 3 c 2 4 1 0 a 主要的特征如下： 2 0 3 m h z 的a r m 9 2 0 t 内核，支持j t a g 仿真调试； 1 6 k b 的i - c a c h e 和1 6 k b 的d c a c h e ； 具有m m u ，支持w i n c e 、e p o c 3 2 、l i n u x 等操作系统； 外部存储器控制器( s d r a m 控制和片选逻辑) ，共分8 个b a n k ，每个 b a n k 可访问1 2 8 m b 空间； 片选4 k bs r a m ，可用作n a n df l a s h 系统引导得缓冲区； l c d 控制器( 最大支持4 k 色s t n 和2 5 6 色t f t ) ，l 通道l c d 专用 d m a ： 4 通道d m a ，有外部请求引脚； 3 个u a r t ( i r d a l 0 ，1 6 字节t x f i f o ，1 6 字节r x f i f o ) ； 2 个s p i 总线接口； 1 个多主1 2 c 总线接口； 1 个i i s 总线接口； 兼容s d 主接口协议1 0 版和m m c 卡协议2 1 1 兼容版； n a n df l a s l l s m 卡接口，支持n a n df l a s h 系统引导； 2 个u s b 主机接口，1 个u s b 设备接口( v 1 1 ) ； 4 个p w m 定时器和一个内部定时器； 看门狗定时器； 1 1 7 个通用i o 口； 7 西华大学硕士学位论文 2 4 个外部中断； 8 个通道1 0 位a d c 和触摸屏接口； 具有日历和时钟功能得r t c ； 1 8 v 内核供电，3 3 v 存储供电，3 3 v 外部i o 供电； 功耗控制模式：普通，慢速，空闲和掉电模式； 具有片内p l l 时钟发生器； s 3 c 2 4 1 0 的编程模型及指令集除了扩展一些设备控制器外与a r m 9 2 0 t 都 是相同的。 2 2 3 外围设备 在本文系统开发过程中，需要用到很多外围设备，包括网络和显示等方面。 m a g i c a r m 2 4 1 0 通过外接一块d m 9 0 0 0 以太网m a c 芯片扩展了一个 1 0 m 1 0 0 m 自适应的以太网接口。d m 9 0 0 0 是d a v i c o m 公司生产的快速以太 网控制器，合成了m a c 、p h y 、m m u 。该芯片具有标准1 0 m 1 0 0 m 自适应功 能，1 6 k b 大容量f i f o ，4 路多功能g p i o ，掉电处理，全双工等特点。物理层 支持以太网协议。由于数据有时是以突发的形式收到的，因此，d m 9 0 0 0 还集 成了接收缓冲区，以便在收到数据的时候能把数据放到这个缓冲区中，然后由 数据链路层直接从该缓冲区取走数据。链路层通常包括操作系统中的设备驱动 程序和计算机中对应的网络接口卡，它们一起处理与电缆的物理接口细节数据， 它的缓冲区可以用来暂时存储要发送或接收的帧。 $ 3 c 2 4 1 0 的u a r t 提供了3 路独立的异步串行i o 端口，每一路均可基于 中断或者d m a 模式进行操作。u a r t 在系统时钟的驱动下其比特率可以达到 2 3 0 4 k b p s 。每一路u a r t 包括两个1 6 字节的f i f o ，一个用于接收另一个用于 发送。m a g i c a r m 2 4 1 0 将其u a r t 0 、u a r t l 用做了r s 2 3 2 接口。串口在系统 的开发过程中作用非常重要。由于没有调试器以及调试软件，调试以及控制系 统行为的任务就由串口来完成。在系统移植及驱动编写阶段，通过向串口打印 调试信息，开发人员可以了解系统的运行状态，根据这些信息提出解决问题的 方案。在应用程序开发的时候，串口不仅是调试手段，还是控制系统行为的手 段，此时，串口充当着“显示器”与“键盘”的角色，宿主机通过串口向开发板键 8 西华大学硕士学位论文 入命令，而开发板通过串口向宿主机发送命令的运行结果。 p c m c i a 接口不仅在笔记本电脑上得到了广泛的应用，在许多嵌入式产品， 如数码相机、p d a 、手持设备、机顶盒、车载设备等方面也不断地采用，本系 统也采用了一个p c m c i a 接口，由于$ 3 c 2 4 1 0 a 内部没有集成p c m c i a 卡接口， 所以采用了c i r r u sl o g i c 公司生产的专用p c m c i a 桥接芯片c l p d 6 7 1 0 。 $ 3 c 2 4 1 0 a 内置有液晶控制器，可以支持最大2 5 6 k 色t f t 彩色液晶屏，最 大4 k 色s t n 彩色液晶屏，本系统采用的是8 英寸6 4 0 * 4 8 0 t f t 液晶屏，型号 为l q 0 8 0 v 3 d g 0 1 。 2 3 软件系统设计 在系统软件方面，我们为系统移植了b o o t l o a d e r - - u b o o h 操作系统内核采 用的是l i n u x 2 4 1 8 ，并对内核重新进行了配置，去掉一些与本系统无关的选项， 使内核最小化；根文件系统采用了r a m d i s k 格式，并在其中加入了q t e m b e d d e d 的库文件以及m y s q l 客户端可执行文件；我们在x 8 6 的l i n u x 系统上运行了 m y s q l 数据库，用来存储数据。下图为本系统的软件结构图。 用户界面 q t 图形系统 燃a p i is o l 驱动 嵌入式l i n u x 操作系统 p c m c i a 驱动 点菜终端硬件 f p c m c i a 接口 m y s q l 数据库 l i n u x 操作系统 数据服务器端硬件 f i g2 - 2s t r u c t u r eo ft h es o f t w a r es y s t e m 图2 - 2 软件系统结构图 9 西华大学硕士学位论文 2 4 无线网络设计 2 4 1 无线局域网 2 0 世纪9 0 年代，无线通信技术与计算机网络相结合产生了无线局域网 ( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，w l a n ) 技术。w l a n 是指采用无线介质传输的计 算机局域网，采用的标准是i e e e8 0 2 1 1 系列。w l a n 可以为移动或半移动的 用户提供高效、优质、低成本的宽带接入服务。 无线局域网( w l a n ) 是相当方便的数据传输系统，是取代双绞线的无线局 域网络，w l a n 的传输方式包括w l a n 采用的传输媒介、选择的频段及调制 方式。无线局域网具有通信可靠、成本低、灵活性、可移动性和高吞吐量等特 点。 w l a n 的应用非常广泛，它是有线网络的备份，利用计算机无线网络作为 有线网络的备份，可以大幅度提高网络系统的可靠性，当有线系统出现故障时， 系统可自动切换到无线网络，应用可照常进行。同时无线网络相对于有线网络 具有很大的灵活性和机动性。无线网络的站点可以按照需要在一定的区域内移 动，从而实现移动通信。 2 4 2i e e e8 0 2 1 l b 体系结构 i e e e ( 电子电机工程师防会，t h ei n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c s e n g i n e e r ) 在1 9 9 7 年时提出了一个无线网络的通信标准，称为i e e e 8 0 2 1 1 ， 这个规格是为了各个厂商的无线网络设备在这个标准下达到兼容并且稳定的无 线传播环境。早在19 9 0 年，i e e e 8 0 2 标准化委员会就成立了i e e e 8 0 2 1 1w l a n 标准工作组，其主要任务是研究工作在工业、科技、医疗( i n d u s t r y ，s c i e n c ea n d m e d i c i n e ，i s m ) 2 4g h z 频段、传输速率为1m b i t s 和2m b i t s 的无线设备和网 络发展的标准，并于1 9 9 7 年7 月公布了该标准。 8 0 2 1 1 b 标准 8 0 2 1 1 标准的制定推动了无线网络的发展，但由于传输速率只有1 - 2 m b i t s ， 该标准未能得到广泛的推广应用。1 9 9 9 年，i e e e 通过了8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1 1 b 标 准。8 0 2 1 1 a 定义了采用正交频分复用( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n 1 0 西华大学硕士学位论文 m u l t i p l e x i n g ，o f d m ) 调制技术在5g h z 频段实现5 4m b i t s 传输速率的无线传 输。8 0 2 1 1 b 定义了使用直接序列扩频( d i r e c ts e q u e n c es p r e a ds p e c t r u m ，d s s s ) 调制技术在2 4 g h z 频带实现1 1m b i t s 速率的无线传输。由于d s s s 技术的实 现比o f d m 容易，8 0 2 1 1 b 标准的发展比8 0 2 1 1 a 快很多，在1 9 9 9 年末首先出 现了支持8 0 2 1 l b 标准的产品，随后得到广泛应用，并通过互通性测试。因此 8 0 2 1 1 b ，成为当今w l a n 的主流标准。 目前，市场上有许多8 0 2 1 l b 的产品问世，如用户可以将p c m c i a 接口的 i e e e 8 0 2 1 l b 无线网络片插在具有p c m c i a 扩充槽的笔记本电脑或者是个人数 字助理上，就可以在1 5 2 4 米范围内与无线桥接器( w i r e l e s s a c c e s sp o i n t s ) 连上， 进行网络的传输工作、收发e m a i l 或者是浏览网页等。i e e e 8 0 2 1 l b 具有基本 的加密机制_ w j r e de q u i v a l e mp r i v a c ym e c h a n i s m ，可以确保数据传输的安全 性问题，用以防止一般数据被他人截获，并且保护数据传输的完整性。 8 0 2 1 1 b 的最大特点是可以根据无线信道状况的变化，在1 1 m b i t s ， 5 5 m b i t s ，2m b i t s ，1m b i t s 之间进行速率的动态调整。 8 0 2 1 1 无线网络只要在原有的网络架构上安装一部a p ( a c c e s sp o i n t ，俗 称的“无线网络接入点”) 后，就可以提供无线网络的服务。本文设计的无线 点菜系统还须在嵌入式l i n u x 设备上安装无线网卡，这样就可以通过a p 存取网 络上的资源了。 2 4 3p c m c i a 接口c f 卡的配置使用 在m a g i c a r m 2 4 1 0 平台上，c f 无线网卡通过c f 转p c m c i a 接口卡与系 统相连。c f 卡全称是“c o m p a c t f l a s h ( c f ：压缩闪存) 是目前世界上最小的 大容量存储设备之一，19 9 4 年由s a n d i s k 最先推出。c f 卡具有p c m c i a a t a 功能，并与之兼容。c f 卡5 0 针，但能够很容易地插入6 8 针i i 型适配器卡( 槽) ( 完全满足p c m c i a 机电界面技术要求) 中使用。c f 卡使用的连接器与 p c m c i a 的相似。p c m c i a c f 卡拥有两个存储空间：属性内存( a t t r i b u t em e m o r y ) 和公共内存( c o m m o nm e m o r y ) 。属性内存类似于c i s ( c a r di n f o r m a t i o ns t r u e t u r e ) ， 用来保存配置注册和描述符信息。l i n u x 卡服务核心与主机控制器设备驱动程 序、卡设备驱动程序及用户模式c a r d m g r 后台进程交互p j 。 西华大学硕士学位论文 我们使用的是华硕w l 1 1 0 无线网卡，该网卡符合8 0 2 11 b 协议，使用c f 接口。配置网卡之前，必须先禁用有线网络连接设备e t h o ，否则产生冲突，无 法连接网络。在平台插入无线网卡后，先运行c a r d m g r 命令，对无线网络进行 配置检测，然后可以使用c a r d c t l 命令查看状态网络状态，若检测到就可以配置 i p 地址通过无线接入点a p 上网了，p i n g 网关可以看到网络连通的信息，同时， 执行i f c o n f i g 可以看到e t h l 设备，即配置成功。如果配置好了无线网卡后仍然 不能通过无线网络上网，这是因为手持终端的有线网络没有屏蔽掉。用命令： i f c o n f i g e t h o d o w n 来屏蔽掉有线网络。然后就可以利用无线网络来上网。本系统 启动无线网络的命令为： # c a r d m g r # i f c o n f i ge t h l1 9 2 1 6 8 0 5 # i f c o n f i ge t h od o w n c a r d m g r 命令来激活无线网卡，i f c o n f i g 命令来设置无线p ，最后一个命令 就是用来屏蔽有线网络 1 3 】。 1 2 褥华大学硕士学位论文 3 点菜终端底层系统设计 前面一章描述了本系统的总体结构，为了更好的满足应用需求，需要对这 些资源进行改造，以得到合乎要求，性能更好的系统。 3 1 配置开发环境 3 1 1 交叉编译工具链 交叉编译工具链的目的是为了在一个平台体系结构下( 如x 8 6 p c 视) 能编 译、链接、处理和调试另一个平台体系结构下( 如a r m ) 的程序，使得编译生 成的程序熊够在另一平台下运行。l i n u x 使用的是的g n u 工具链，包括：b i n u t i l s ， g c c ，g l i b c 等【4 1 。 b i n u t i l s 是二进制文件的处理工具集，主要是一些辅助开发的工具，铡如 o b j d u m p 是反汇编工具，它可以产生反汇编代码；a m 列出程序的符号表；s t r i p 将不必要的代码去掉以减小可执行文件或者库文件的大小；r e a d e l f 显示e l f 文件 信息及段信息。这些工具在调试过程中对开发者的帮助是非常大的，例如可以 从a m 列出的符号信息得到该符号的地址，从丽在该符号处设置断点。 g c c 是编译器，用来编译内核和应用程序。它既可以编译汇编语言也可以 编译c 语言。g c c 有对应多个平台的版本，例如有a r m 的，有m i p s 的等等， 对痰生成多种平台的代码。本文所焉到是a r m 平台的g c c ，器唾做a r m l i n u x 。g c c ， 生成a r m 代码。 醣& 是g n u 发布的l i b c 库，也即e 运行库。它是l i n u x 中最底层的a p i ，几 乎其他任何的运行库都会依赖于g l i b c 。g l i b c 除了为封装l i n u x 操作系统所提供 的系统服务强，还提供了许多其他必要的功能服务，如字符串处理、信号处理、 动态内存的分配与管理以及一些其它基本功能。g l i b c 是进行l i n u x 应用开发的 基础。 建立一个交叉编译工具链是一个非常复杂豹过程，而且，稍有出错会为随 后的开发带来很大的麻烦。幸运的是，网上有一些已经编译好并经过了验证的 交叉编译工具链，铡如a r m 官方霜站h t t p ：w w w a r m 1 i n u x o r g 。u k 就有多个舨 1 3 西华大学硕士学位论文 本的交叉编译工具链。为了保证开发进度，本系统采用实验箱自带的交叉编译 器是c r o s s2 9 5 3t a r b z 2 。 我们对它进行安装： 1 、在u s r l o c a l 目录下新建a r m 目录。 群m k d i r u s r l o c a v a n n 2 、进入a r m 目录，将工具链c r o s s2 9 5 3 - - z h i y u a n t a r b z 2 复制到该目录下， 进入该目录，并执行解压命令。 j f j t a rj x v fc r o s s _ 2 9 5 3 - - z h i y u a n t a r b z 2 执行完毕，在当前目录下将会多出文件夹2 9 5 3 ，这就是交叉编译器所在 目录。 3 、虽然安装了交叉编译器，但系统不一定能找得到，所以我们要根据自己 的安装目录为系统增加编译器路径。增加编译器路径可通过两种方法实现： ( 1 ) 使用e x p o r t 命令增加环境变量。 j f ； e x p o r tp a t h = $ p a t h ：u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 b i n 或者e x p o r tp a t h = u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 b i n ：$ p a t h ( 2 ) 修改e t c p r o f i l e 文件。 在p a t hm a n i p u l a t i o n 处增加“p a t h m u n g e u s r l o c a v a r m 2 9 5 b i n ，即把编译 器的路径添加到p a t h 中。 修改e t c p r o f i l e 文件： ! j v i e t c p r o f i l e 增加路径设置： p a t h m u n g e u s r l o c a l a r m 2 9 5 3 b i n 在编译过程中，经常接触的工具除了交叉编译工具链外，还有一个就是 g n um a k e 程序，m a k e 完成开发项目中自动编译的工作。它可以从源代码生成 目标可执行程序，还可以有效地避免重复操作，如果仅修改了某几个源文件， 则只重新编译这几个源文件，或者某个头文件被修改了，则重新编译所有包含 该头文件的源文件。利用m a k e 可大大化简开发工作，避免不必要的重新编译。 m a k e 主要是通过m a k e f i l e 来完成工作的。m a k e f i l e 主要描述了目标文件是 从哪些依赖文件中产生的，是用什么命令来进行这个产生过程的。有了这些信 1 4 西华大学硕十学位论文 息，m a k e 会检查磁盘的文件，如果目标文件的日期至少比它的一个依赖文件日 期早的话，m a k e 就会执行相应的命令，以更新目标文件。 3 1 2 建立t f t p 服务器 实验箱上使用z l g b o o t 作为b o o t l o a d e r ，但处于学习的考虑，本文把实 验箱自带z l g b o o t 替换成u b o o t ，这个b o o t l o a d e r 使用t f t p 协议从宿主机上 下载文件到开发板上。为了使用t f t p 在宿主机和开发板之间传输文件，在宿主 机上需要安装配置t f t p 服务器。本文的宿主机安装的是r e d h a t 9 0 完全版，已 经安装有t f t p 服务器程序，仅进行适当的配置即可。 在l i n u x 的s h e l l 命令提示符下输入s e t u p ，选择s y s t e ms e r v i c e s ，将其中的 t f t p 一项选中，并去掉i p c h a i n s 和i p t a b l e s 两项服务，然后把防火墙关掉，退出 s e t u p 。查看一下系统中有没有t f t p b o o t 目录，如果没有就在根目录手工创建一 个，利用t f t p 传送的所有文件必须放到该目录中。最后，还需要重启一下网络守 护程序：s e r v i c ex i n e t dr e s t a r t ，t f t p 服务器就配置完成了。 本课题对此t f t p 服务器进行了测试：复制一个文件s o m e t h i n g 至l j t f t p b o o t 目录下，然后执行： t