嵌入式Linux软件平台系统设计说明书

1、台项目面向行业手持设备的嵌入式 Linux 软件平嵌入式 Linux 软件平台系统设计说明书编写者： CY版本说明日期版本号发布说明作者批准人签字t-L-t 亠 冈位目录7.1 检测点的设计18引言 .编写目的1.2背景1.3基线1.4范围1.5定义1.6参考资料总体设计2.12.22.32.42.52.6概述设计思想基本处理流程产品的系统体系结构功能需求与系统单元的关系人工处理过程系统主要数据结构说明3.1 数据结构3.2 数据结构与系统单元的关系接口设计4.1 外部接口4.2 内部接口运行设计5.1 系统初始化5.2 运行控制5.3 运行结束系统出错处理设计6.1 出错信息6.2 补救措施

2、系统维护设计111116171717171717111616171718187.2 检测专用模块的设计 .188 尚待解决的问题附录A:嵌入式中文字库关键技术和算法19附录附录附录GLY PH的矢量表示计算转换系数 SCALE.B: 嵌入式中文字库数据流程图C :全屏手写系统结构图D：多媒体软件移植系统流程图1920212223多媒体播放器1 引言1.1 编写目的本文档是为保证“面向行业手持设备的嵌入式linux 软件平台 ”项目在整个开发过程中的完整性、可追溯性，并保证软件产品与面向行业手持设备的嵌入式Linux 软件平台项目系统需求规格说明书保持一致性而编写的。预期读者为项目相关开发人员、

3、项目管理人员和SCM SQA人员、客户代表。1.2背景项目名称：面向行业手持设备的嵌入式 Linux软件平台用户： 无线手持通信设备厂商1.3基线面向行业手持设备的嵌入式 Linux 软件平台项目系统需求规格说明书1.4范围本软件结构设计说明书所涉及的内容范围包括总体的结构设计，系统单元的结构设计，系统主要数据结构说明，接口设计，运行设计，系统出错处理设计和维护设计。1.5定义无。1.6参考资料1)面向行业手持设备的嵌入式Linux 软件平台项目系统需求规格说明书面向行业手持设备的嵌入式Linux 开发平台项目总体开发计划2)本文件中引用的其他文献、资料以及软件开发标准。总体设计2.1概述2.

4、1.1 功能描述本产品要实现的功能包括：嵌入式 Linux 系统 目标系统的软件开发环境 对运行平台提供的各种接口，提供稳定的驱动程序 基于 QT/embedded 的图形用户界面 中文图形界面 中英文手写输入、键盘输入个人助理套件 英汉词典 浏览器 面向交通、物流行业的应用编程接口本参考平台包括开发包和运行包。要求参考平台具备高度的可配置性，方便开发人员根据其需要在参考平台的基础上进行添加、裁减和上层开发，快速形成产品。2.1.2 运行环境开发平台的运行环境：推荐采用PIII650以上CPU,内存大于128M，硬盘空间大于 4G;推荐完全安装普华 Linux 3.0 ，并安装开发包和目标系统

5、源代码。运行包硬件环境：硬件采用PXA250开发板，规格如下:socketed processor for easy upgrades 64 MBytes SDRAM 32 MBytes Boot ROM 32 MBytes Flash Memory 1 MByte SRAM one Intel? SA - 1111? Companion Chip, which provides: one PCMCIA slot one Compact Flash slot one USB Host port PS/2 keyboard and mouse supportStandard Microsyste

6、ms LAN91C96* Ethernet controller touch-screen panel controllers: Philips UCB 1400* Burr Brown ADS7846*audio CODECs with MIC, LINE IN, and HEADPHONE connectors: Philips UCB 1400 Cirrus CS4201*Sharp LM8V31 LCD panel, with support for other LCD typesone USB Clie nt port pu Ise width modulatio n control

7、 one in frared (IrDA) tran sceiverFull Fu nction and Bluetooth UART serial ports one slot for one Secure Digital memory card or MultiMediaCardI2C bus com muni cati ons logic an alyzer connections one expansion-card slot for custom deve lopment isolatable p rocessor core voltage for p recise po wer m

8、easureme nts eight 7-segme nt LED digits, eight discrete LEDs, eight discrete switches, and two hexadecimal-e ncod ing switches for use by app licati on software2.2 设计思想2.2.1系统构思本项目向用户提供参考平台包含开发包和运行包，在系统设计中因此也分为开发平台和运行平台，其中开发平台系统构思如图1所示,运行平台构思如图 2所示。P XA250 的 Linux 核心 和glibc库Bash源代码Qpe源代码目标系统源码 包目标系

9、统交叉编译工目标系 统裁减 工具目标系 统打包 工具目标系 统下载 工具目标系 统远程 试工PXA开发包标准Linux系统PC环境图1开发平台系统构思中文终端图2 运行平台系统构思222关键技术与算法关键技术:嵌入式LinUX操作系统:主要是基于In te PXA 250硬件平台进行嵌入式LinUX系统优化，保证系统具备良好的可移植性和可扩展性，此过程主要涉及的技术包括:系统可剪裁可配置技术;支持无硬盘及闪存工作方式技术;JFFS2文件系统技术;支持随时直接关机;支持运行时核心模块动态加载机制;嵌入式图形用户界面:支持基于Framebuffer的GUI系统;支持GIF、JPEG、XPM、PNG

10、、BMP等常用图像格式;提供易用的、可定制的、功能完善的人机交互界面；提供已预制的应用模块接口，提供对应用程序添加的扩展机制等； 图形界面支持完整的中文机制及环境； 为提高用户的开发效率，提供丰富的控件集和开发工具；面向行业类的应用编程接口库：提供具体行业的 API 函数的实现机制； 实现不同系统平台间的通讯； 使开发出的 API 函数能够让开发人员较方便地实现上层应用程序与底层硬件之间的通讯；嵌入式 JAVA ：嵌入式 Java 虚拟机； 提供 Java 处理程序； 支持 Java applet 和 Java application ； 提供 Java 工具； 提供 Java 运行环境；嵌入

11、式中文信息处理子系统：全面的中文显示支持； 提供多种中文输入法； 嵌入式中文字体； 支持嵌入式手写输入；本项目目的是提供系统平台，所以具体算法主要由合作厂商提供相关接口，本项目设计的主要算 法有：基于 IPP 的多媒体编解码算法A)矢量字体的轮廓描绘、填充、平滑算法(算法分析见附录 高效、准确的手写笔迹匹配识别算法2.2.3 关键数据结构2.3 基本处理流程1) 系统流程图 开发平台系统流程如图 3 所示 :图3开发平台系统流程图运行平台系统流程图如图4所示.开发板加电初始化设备图4运行平台系统流程图附录B。（2） 数据流程图本项目提供系统平台，因此项目没有核心数据流程，相关模块的数据流程见2

12、.4产品的系统体系结构系统单元如下例表所示单元名称标识符功能开发平台包kfptb交叉编译源代码，并打包下载到PXA开发板设备/接口驱动程序qdcx访问设备/接口的10端 口 /寄存器/配置空间，进 行设备检测和参数设定， 并初始化设备。处理中断 请求，完成数据读与操作 检测错误和处理异常中软嵌入式LinUX操作系统czxt嵌入式Linux核心、基本 库和扩展库（C库、网络、 多媒体、图形库）嵌入式中文GUIzwguiQPE图形环境（窗口管 理、中文字库、中文手写）上层应用scyyQPE下的上层应用程序（包含个人助理套件、多媒体应用等）2.4.1系统层次结构运行平台系统层次结构如图 5所示:上层

13、应用（关键是多媒体应用）嵌入式中文GUI图5运行平台系统层次结构图242系统单元设计开发平台:将现有的交叉编译工具、调试器、软件包下载工具等整合在一起，并增加裁减、打包工具。设备/接口驱动程序:在现有的相关驱动程序源代码基础上，对PS/2，USB,以太网口，LCD以及音频口进行测试，并实现X86平台到PXA平台的移植。中软嵌入式LinUX操作系统:使用开发平台提供的交叉编译工具编译基于PXA平台的嵌入式LinUX核心和基本库以及启动程序,并使用开发平台的相关工具下载到开发板上。嵌入式中文GUI :开放源码的图形环境 QPE的修改和汉化（另包括全屏中文手写单元和嵌入式中文字库单元）后交叉编译修改

14、后的 QPE源码并下载到开发板上（全屏中文手写流程图见附录C）上层应用:修改一些已有源码的应用并交叉编译下载到开发板上,关键是实现一个基于In tel IPP的多媒体播（多媒体解码流放器，主要方法是在分析 QPE多媒体软件底层接口的基础上，移植替换底层解码库。程图见附录D）2.5功能需求与系统单元的关系开发平台:可对生成的 PXA 目标代码进行裁减 可对生成的系统进行打包集成 可以将软件包下载到 PXA 开发板，并写入 Flash提供 minicom ，可通过串口进行调试 可在 PXA 开发板上通过 gdb/gdbserver 调试二进制代码设备 /接口驱动程序：能使用PS2 接口的键盘和鼠标

15、能通过USB 口使用外接设备能使用10M 以太网接口能使用LCD 和触摸屏能使用外接的音频输入输出设备中软嵌入式 Linux 操作系统：在开发板上 Linux 核心正常启动 在开发板上能使用 Linux 基本指令嵌入式中文 GUI ：完善稳定的 QPE 图形界面 全面汉化处理 手写识别率高 中文字体美观、清晰 字符显示能够无级缩放上层应用：嵌入式中文套件 邮件客户端 多媒体应用软件 （能正常播放 MPEG4 和 MP3 文件，多媒体文件播放流畅， 播放速率至少达 到 25 帧 / 秒）2.6人工处理过程开发平台：根据目标系统需求，修改配置文件或 Makefile软件的配置、编译过程，包括con

16、figure 、make、 make install 等 软件裁剪、打包和下载过程。运行平台：无。系统主要数据结构说明3.1数据结构本项目主要是提供一个系统平台，因此没有全局的数据结构，系统单元的数据结构如下：a)嵌入式中文字库主要数据结构FT_Outline_typedef structFT_Outline_shortn_contours;/* number of contours in glyph*/shortn_points;/* number of points in the glyph*/FT_Vector*points;/* the outlines points*/char*ta

17、gs;/* the points flags*/short*contours;/* the contour end points*/intflags;/* outline masks*/n_con tours :表示在一个 FT_Outline;glyph outline 中所有的字形轮廓的数目n_points ：表示在一个 glyph outline 的矢量表示中，所有坐标点的数目。Points： 个指向有n_points个FT_Vector元素的数组的指针，给出了 outlines点坐标Tags： 一个指向有n_points个char元素的数组的指针，给出每个outline point的类

18、型。Contours: 一个 n_contours 个短整型元素的数组，给出了每个 contour 的结束点的索引。Flags： 一系列bit flags用来表示outline的特征。b) 全屏中文手写主要数据结构class QMatcher / 识别库标准接口类typedef QList QIMPenStrokeList;/一个字的所有笔画public:QMatcher (); / 初始化virtual QMatcher();/ 析构virtual void setType();/ 设置识别类型virtual void setSpeed();/ 设置识别速度virtual unsigned

19、long getType();/ 获得识别类型virtual short getSpeed();/ 获得识别速度virtual int Recognize();/ 识别处理virtual struct rangelist *TypeRange();/ 获得识别类型表列;struct Q_PACKED QIMPenGlyphLink/ 每个点的坐标结构signed char dx;signed char dy;class QIMPenStroke/ 记录每一个笔画中的各个点public:QIMPenStroke();/ 初始化void clear();/ 清空bool isEmpty();/ 判

20、断是否为空int length();/ 返回点的个数const QArray &chain();/ 返回各个点QPoint startingPoint();/ 返回开始点void beginInput( QPoint p );/ 开始记录bool addPoint( QPoint p );/ 把点加入 links 数组void endInput();/ 某个笔画结束protected:QArray links;/ 某个笔画的各个点的坐标;c)多媒体软件移植主要数据结构(1) mp3 解码所用到的结构typedef struct /*/1. ippsUnpackFrameHeader_MP3*/

21、IppMP3FrameHeader FrameHdr;/* MP3帧头信息 */Ipp8u HdrBufHDR_BUF_SIZE;/* MP3帧头缓冲区 */Ipp8u *pHdrBuf;/* MP3帧头缓冲区指针*/*2. ippsUnpackSideInfo_MP3*/IppMP3SideInfo SideInfoMAX_GRANMAX_CHAN;/* MP3 side 信息表 */*3. ippsUnpackScaleFactors_MP3_1u8s*/Ipp8s ScaleFactorMAX_CHAN*IPP_MP3_SF_BUF_LEN;/* mp3 scalefactors 信息表

22、 */int ScfsiMAX_CHAN*SCF_BANDS;/* Scalefactor 信息选择表 */*4. ippsHuffmanDecode_MP3_1u32s*/Ipp32s IsXrMAX_CHAN*IPP_MP3_GRANULE_LEN;/* Huffman 解码缓冲区和IMDCT 流缓冲区 */int NonZeroBoundMAX_CHAN;/* Non-zero bounds on HuffmanIMDCT coefficient set for each channel */*5. ippsReQuantize_MP3_32s_I*/Ipp32s RequantBufI

23、PP_MP3_GRANULE_LEN;/* Work space bufferrequired by requantization primitive */*6. ippsMDCTInv_MP3_32s*/Ipp32s XsMAX_CHAN*IPP_MP3_GRANULE_LEN;/* IMDCT 输出 /PQMF 输入缓冲区 */Ipp32s OverlapAddBufMAX_CHAN*IPP_MP3_GRANULE_LEN;/* Overlap-add bufferrequired by IMDCT primitive */int PreviousIMDCTMAX_CHAN;/* Numb

24、er of IMDCTs computedon previous granule/frame */ *7. ippsSynthPQMF_MP3_32s16s*/* V buffer - used byIpp32s PQMF_V_BufMAX_CHAN*IPP_MP3_V_BUF_LEN;fast DCT-based algorithm for synthesis PQMF bank */int PQMF_V_IndxMAX_CHAN;/* Index used by the PQMF forinternal maintainence of the V buffer */*Main Data D

25、ecoding Buffer/* 数据区解码缓冲区 */*/Ipp8u MainDataBufMAIN_DATA_BUF_SIZE;int MainDataEnd;/*数据区指针 */*Application Interface Parameters*/int Channels;/*通道数量 */int pcmLen;/* pcm 输出缓冲长度 */ MP3DecoderState;(2) mpeg4 解码所用到的结构/* 视频属性结构 */typedef enum IPP_VIDEO_LUMINANCE,/* 亮度 */IPP_VIDEO_CHROMINANCE,/* 色度 */IPP_VI

26、DEO_ALPHA/* Alpha component */ IppVideoComponent;/* Macroblock Types */typedef enum IPP_VIDEO_INTER= 0,/* P picture or P-VOP */IPP_VIDEO_INTER_Q= 1,/* P picture or P-VOP */IPP_VIDEO_INTER4V= 2,/* P picture or P-VOP */IPP_VIDEO_INTRA= 3,/* I and P picture, or I- and P-VOP */IPP_VIDEO_INTRA_Q= 4,/* I

27、and P picture, or I- and P-VOP */IPP_VIDEO_INTER4V_Q= 5,/* P picture or P-VOP(H.263)*/IPP_VIDEO_DIRECT= 6,/* B picture or B-VOP (MPEG-4 only) */IPP_VIDEO_INTERPOLATE= 7,/* B picture or B-VOP */IPP_VIDEO_BACKWARD= 8, /* B picture or B-VOP */IPP_VIDEO_FORWARD/* B picture or B-VOP */ IppMacroblockType;

28、/* 矢量动作结构 */typedef struct _IppMotionVector Ipp16s dx;Ipp16s dy; IppMotionVector;/* 透明状态结构 */enum IPP_VIDEO_TRANSPARENT= 0,IPP_VIDEO_PARTIAL= 1,IPP_VIDEO_OPAQUE;3.2 数据结构与系统单元的关系嵌入式中文字库单元， 在对矢量字库的处理中， 数据结构 FT_Outline_ 中描述了字形轮廓的矢量表示，按照设置的字体格式，对字形轮廓的矢量表示的进行转换，并以此生成位图，输出显示字符。全屏中文手写单元，在鼠标输入过程中，利用数据结构QIMP

29、enStroke 记录每一个笔画中的各个点，利用 Qmatcher 识别引擎作为调用识别库标准接口，在手写识别程序和识别库之间进行数据交换，并产生 候选字列表。多媒体软件移植单元，主要通过这些数据结构在解码过程来描述媒体文件，并在最后通过数据结构返 回上层软件。4 接口设计4.1 外部接口4.1.1 用户接口开发平台：采用命令行方式与用户交互信息。运行平台：用户通过手写输入或者虚拟终端同开发板交互信息。4.1.2 其它外部接口开发平台：硬件接口：通过串口、并口、网口与开发板通讯。软件接口：通过 minicom 、与运行环境交互信息。运行平台：嵌入式 GUI ：TrollTech 公司。中英文手

30、写输入：清华文通。嵌入式中文字库：长沙东文4.2内部接口运行平台系统单元接口如 6所示:图6运行平台系统单元接口运行设计5.1系统初始化加电复位，核心引导，执行初始化脚本，建立基本运行环境，启动图形界面。5.2运行控制5.3运行结束退出系统，关闭电源。系统出错处理设计6.1出错信息本项目可能出错的信息有：运行平台系统启动失败，某设备不支持等。（X86平台图形界面和应用编程中出现的错误由开发人员根据实际情况修改调试，在此不做预测）6.2补救措施7 系统维护设计7.1 检测点的设计7.2 检测专用模块的设计8 尚待解决的问题附录A :嵌入式中文字库关键技术和算法glyph的矢量表示Gly ph i

31、mage的矢量表示被称为outli ne, outli ne是一系列封闭的路径称之为con tours组成，每个co ntours划定了一个glyph的外部和内部区域，它是由线段和贝塞尔曲线组成。Con tours是由一系列的poi nts来表示，通过con trol points来定义曲线的弧是二次还是三次的贝塞尔曲线。因此，每一个point都对应一个tag标志，说明其是 normal还是 control point。每一个con tour对应下列四种情况:t财口 successive on points fom aline segment中（: cff point b&tLreen two

32、 旳 points forms e conic越c图一tvo cubic Quits between Iivq on pointe forms a cubic teiier arc two Slice essiVfr aonie p oints point Atthfrif middle. It i usedto joiiitTo come图四图三由三个数组来进行描述:points数组包含了 contours所有的点，tags数组包含了与每一个point相对应的flag， contours数组包含了一个con tour结束点的索弓I。n_points 是 outl ine 所有的点数，n_con tours 是 outli ne 包含的 con tours 的数量。Tag可以为以下的三种 value :FT_Curve_Tag_On：表示其所对应的 point在曲线上，两个连续的FT_Curve_Tag_On的point表示一个直线段。如图一所示。FT_Curve_Tag_Conic :表示其所对应的point不在曲线上，但是一个control point，在两个FT_Curve_Tag_On的point中间有一个 FT_Curve_Tag