基于嵌入式linux的数码相框的设计-开题报告

1、 中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：陈飞学 号：0905014222学 院、系：信息与通信工程学院、光电工程系专 业：电子信息科学与技术论 文 题 目：基于嵌入式linux的数码相框的设计指导教师:程耀瑜2021年3月14日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题的研究背景当胶卷退出我们普通人的生活之后，拍摄冲洗胶卷扩印照片的经典流程也渐渐从我们身边消失。取而代之的是，大量的数码相机用户群，和种类繁多的各种存储介质。而数码相框那么是目前回放这些照片的最好途径，作为浏览数字照片的核心产品，数码相框正

2、确的迎合了消费者的需求。数码摄影必然推动数码相框的开展，因为全世界打印的数码相片不到35%1。数码相框通常直接插上相机的存储卡展示照片，当然更多的数码相框会提供内部存储空间以接外接存储卡功能。数码相框就是一个相框，不过它不再用放进相片的方式来展示，而是通过一个液晶的屏幕显示，它可以通过读卡器的接口从SD卡获取相片，并设置循环显示的方式，比普通的相框更灵活多变，也给现在日益使用的数码相片一个新的展示空间2。数码相框可以用来美化家居，构造精致生活享受。分享快乐、展示成功；带给父母，缓解思念；或者带入办公室，消解工作压力。而和传统的相框相比，数码相框也具备了很多的优势。数码相框的外观已经非常接近传统

3、相框，而且更为精致，但是却能存放更多的照片，而不像传统相框哪么单一，而且数码相框开展至今5、6个年头，像素从200W像素开展到目前的600W以上像素，画面精度已经大幅提升。相框也从当初主流的4寸屏变为8寸屏，带来的视觉效果绝对是传统相框所不能比较的。另外，目前数码相框的作用也非常繁多，已经脱离了普通的相框定义，播放电影、欣赏音乐、日历、时钟等等让多媒体更贴近生活，相框也能让我们时刻感受到数码的感觉2。为了使数码相框能够活灵活现的展现它的魅力，其内部构建的系统是十分重要的，目前绝大局部数码相框都是基于嵌入式linux系统的。嵌入式linux 是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在

4、嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统3。嵌入式linux既继承了Internet上无限的开放源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。嵌入式Linux的特点是版权费免费，购置费用媒介本钱技术支持全世界的自由软件开发者提供支持网络特性免费，而且性能优异，软件移植容易，代码开放，有许多应用软件支持，应用产品开发周期短，新产品上市迅速，因为有许多公开的代码可以参考和移植，实时性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，实时性能稳定性好平安性好。linux是一种通用的全适合应用于嵌入式系统的操作系统，它既可以嵌入到一个非常小的系统中处理简单的任务，也可以组合起来处理非常复杂

5、的任务3。 Linux做嵌入式的优势，首先，Linux是开放源代码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多Linux爱好者又是Linux开发者的强大技术支持；其次，Linux的内核小、效率高，内核的更新速度很快,linux是可以定制的，其系统内核最小只有约134KB。第三，Linux是免费的OS，在价格上极具竞争力4。 Linux还有着嵌入式操作系统所需要的很多特色，突出的就是Linux适应于多种CPU和多种硬件平台，是一个跨平台的系统。到目前为止，它可以支持二三十种CPU6。而且性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易。很多CPU包括家电业芯片，都开始做Linux的平台移植工作。移植的速度远远超过

6、Java的开发环境7。也就是说，如果今天用Linux环境开发产品，那么将来换CPU就不会遇到困扰。同时，Linux内核的结构在网络方面是非常完整的，Linux对网络中最常用的TCP/IP协议有最完备的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太网络，以及无线网络，Toker ring(令牌环网)、光纤甚至卫星的支持8。所以Linux很适于做信息家电的开发。二、国内外技术开展现状嵌入式技术的开展，大致经历了四个阶段：第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为根底、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为

7、标志的嵌入式系统。第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速开展的阶段。嵌入式系统的开展对嵌入式操作系统提出了更高的要求。因此，对嵌入式操作系统的结构、设计、用户界面等诸多方面进行深入研究，将有助于嵌入式系统的应用和开展9。 1国内的开展现状嵌入式技术是一门多学科、高科技的综合性技术，广泛应用于工业生产、日常生活、科学研究、军事国防、航空航天、医疗卫生、文化教育、播送电视等众多领域10。 随着城市信息化和行业信息化的持续深入，嵌入式技术已成为信息产业中开展最快、应用最广的计算机技术之一。每年全球嵌入式系统相关工业产值超过1万亿美元。据有关部门统计，在2021年中国软件

8、业收入的7570亿元中，嵌入式软件就占了14.8%，在软件出口中占了2/3左右11。赛迪参谋提供的数据说明，由于市场空间巨大，中国嵌入式软件产业将继续保持高速增长，2021年中国嵌入式软件市场规模已到达2496.2亿元人民币。而到2021年，其规模有望到达4650亿元人民币12。在MP3、MP4之类的小型电子产品中，嵌入式系统用到的比较多，现如今， 的开展十分迅速，尤其从智能 出现之后，MP3、MP4之类的电子产品逐步被替代，因此，嵌入式技术在 上的开展比较充分。 国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开

9、发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统虽然还不够完善。同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码，甚至很多厂商还提供微处理器的样片。这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。对于软件设计来说，不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易。这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态，利于发挥大家的积极创造性12。 在国内，虽然嵌入式应用、开发很广，但该领域却几乎还是空白，只有三两家公司和极少数人员在从事这方面工作。 2国外的开展状况Linu

10、x本身是从欧美开展起来的，应用到嵌入式上面也是最早的，因此，在嵌入式linux这方面国外的技术要比国内强势很多。目前许多嵌入式系统都是国外的技术，如vxworks、winCE等。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，45年后嵌入式智能电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的创造13。进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同开展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在播送电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB数字电视播送技术已在全球大多数国家推广。数字音频播送DAB也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业

11、开展中的作用日益重要。所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。像前途无可计量的维纳斯方案生产机顶盒，核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术14。在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效15。 目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用

12、于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。3、 本课题研究目的 本设计是在嵌入式linux系统的根底上编写QT应用程序并在嵌入式环境下运行的课题，主要研究方向在于嵌入式linux系统的构建和移植以及应用程序的运行。本课题在实际应用和生产方面都具有重要意义。1嵌入式开发是当今社会的开展潮流，学会在硬件平台上移植嵌入式系统是学习嵌入式开发必经之路。2现如今硬件多种多样，针对硬件的驱动也要随时更新，学会写驱动是嵌入式开发的一个十分重要的局部。 3应用程序可以使电子设备的功能发挥的淋漓尽致，学会使用QT的编程可以使编程简单而且

13、美观。4设计完成后的调试过程直接决定了系统运行的稳定性，学会各个局部的调试是不可或缺的。参考文献：1 陈溯. 基于 ARM 平台的数码相框软件开发D. 厦门: 厦门大学, 2021.2 何巍. 数码相框的设计与实现D. 大连海事大学, 2021.3 金西, 黄汪. 嵌入式 Linux 技术及其应用J. 计算机应用, 2000, 20(7): 4-6.4 王学龙. 嵌入式 Linux 系统设计与应用M. 清华大学出版社, 2001.5 Daniel P.Bovet，Marco Cesati深入理解Linux内核M陈莉君等译北京：中国电力出版社，20016 周立功ARM嵌入式系统根底教程M北京：北

14、京航空航天大学出版社，20057 王田苗嵌入式系统设计与实例开发M北京：清华大学出版社，20028 陈赜等ARM9嵌入式技术及LINUX高级实践教程M北京：北京航空航天大学出版社，2005.9 孙琼. 嵌入式 Linux 应用程序开发详解M. 人民邮电出版社, 2006.10 Yagbmour K, 秦云川. 构建嵌入式 Linux 系统M. 中国电力出版社, 2021.11 周立功, 陈明计, 陈渝. ARM 嵌入式 Linux 系统构建与驱动开发范例M. 北京航空航天大学出版社, 2006.12 孙纪坤, 张小全. 嵌入式 Linux 系统开发技术详解: 基于 ARMM. 人民邮电出版社,

15、 2006.13 Yaghmour K, Masters J, Ben-Yossef G, et al. Building embedded Linux systemsM. O'Reilly Media, Incorporated, 2021.14 Sally G. Pro Linux Embedded SystemsM. Apress, 2021.15 Williams J A, Bergmann N W. Embedded Linux as a platform for dynamically self-reconfiguring systems-on-chipC/The Inte

16、rnational Conference on Engineering of Reconfigurable Systems and Algorithms. CSREA Press, 2004: 163-169. 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段途径：一、本课题主要解决的问题ARM9微处理器的使用方法、bootloader移植、Linux内核以及文件系统移植的操作方法。2.设计包括五大局部：bootloader的移植、linux内核的裁剪和移植、驱动的实现、文件系统的创立和移植、QT应用程序的开发等内容，通过FriendlyARM mini2440开发板实

17、现数码相框的设计。3.设计完成后整体的调试分为硬件的调试，bootloader的调试，内核的调试，文件系统的调试，触屏驱动的调试和应用程序的调试。二、本课题的研究手段触屏驱动应用程序QT运行环境文件系统Linux内核bootloaderSD卡驱动图1 整体开发流程图1） ARM9ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9处理器，通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够到达两倍以上于ARM7处理器的处理能力。这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。ARM9采用5级流水线。增加的流水线设计提高了时

18、钟频率和并行处理能力。5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。ARM9处理器的主要结构及其特点：32bit定点RISC处理器，改良型ARM/Thumb代码交织，增强性乘法器设计。支持实时real-time调试；片内指令和数据SRAM，而且指令和数据的存储器容量可调；片内指令和数据高速缓冲器cache容量从4K字节到1M字节；设置保护单元protection unit，非常适合嵌入式应用中对存储器进行分段和保护；采用AMBA AHB总线接口，为外设提供统一的地址和数据总线；支持外部协处理器，指令和数据总线有简单的握手信令支持；支持标准根本逻辑单

19、元扫描测试方法学，而且支持BIST(built-in-self-test；支持嵌入式跟踪宏单元，支持实时跟踪指令和数据。2） Bootloader 在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个适宜状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x000000

20、00处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。 引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OS BootLoader比方，LILO和GRUB等一起组成。BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的BootLoader读到系统的RAM中，然后将控制权交给OS BootLoader。BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到 RAM 中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。3） linux内核 Linux是最受欢送的自由电脑操作系统内核。它是一个

21、用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。Linux最早是由芬兰黑客 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由免费的类Unix操作系统而开发的。该方案开始于1991年，在方案的早期有一些Minix 黑客提供了协助，而今天全球无数程序员正在为该方案无偿提供帮助。 技术上说Linux是一个内核。“内核指的是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。一个内核不是一套完整的操作系统。一套基于Linux内核的完整操作系统叫作Linux操作系统，或是GNU/Linux。4触摸屏工作原理为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏属于典型的字符设备，可以像文件一样被访问，被应用程序使用标准系统调用翻开、读取 、写和关闭。5） SD卡SD卡Secure Digital Memory Card中文翻译为平安数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新