基于嵌入式智能家居远程控制器设计答辩.ppt

1、基于嵌入式智能家居远程控制器设计,指导老师：杨家红（博士） 答辩学生：刘淑辉（07级计 算机科学与技术专业）,摘要,本文研究了基于linux嵌入式操作系统，以使用arm2440为CPU的ARM9嵌入式开发板为硬件基础，以LINUX REDHAT 5为系统开发环境，以arm-linux-gcc 4.3.2为交叉编译环境以Friendly ARM Mini2440 Development Board为系统运行环境的智能家居系统的设计与实现。通过详细的系统设计过程，制定系统，包括嵌入式操作系统linux内核的定制、bootloader的移植、linux内核的移植、文件系统的移植，并将其进行解析，将相

2、应的命令根据通信协议转化为相应的控制信号，接入控制电路从而控制相应的电器。本装置采用了四盏灯模拟家中的各种电器，通过远程的机算机来控制家里的电器。,功能模块设计,本课题所用环境,LINUX REDHAT 5,arm-linux-gcc 3.4.1,Friendly ARM Mini2440 Development Board,友善之臂,图示：友善之臂,主要设计方法,文件系统的制作，移置,linux2.6内核裁剪，移置,bootloader移置,建立 Linux 开发环境,程序测试,Bootloader,stage1(汇编部分),固件（fireware)中的boot代码,Bootloader 的

3、组成,stage2(C部分),Bootloader,硬件检测,资源分配,固件（fireware）中的boot代码,Bootloader,硬件设备初始化,拷贝Boot Loader 的stage2 到RAM 空间中,为加载Boot Loader 的stage2 准备RAM 空间,stage1(汇编部分),设置好堆栈,跳转到stage2 的C 入口点,Bootloader,初始化本阶段常用的硬件设备,内存映射mmap,将kernel image文件和根文件系统 image从flash读到RAM空间,stage2(C部分),为内核设置启动参数,调用内核,Bootloader的种类,Bootloade

4、r的实现大致可以分为以下几类 ： 1.Vivi 由三星提供，韩国mizi 公司原创，开放源代码，必须使用arm-linux-gcc 进行编译，目前已经基本停止发展，主要适用于三星S3C24xx 系列ARM 芯片，用以启动Linux 系统，支持串口下载和网络文件系统启动等常用简易功能。,Bootloader的种类,2. U-Boot: 由三星提供，韩国mizi 公司原创，开放源代码，必须使用arm-linux-gcc 进行编译，目前已经基本停止发展，主要适用于三星S3C24xx 系列ARM 芯片，用以启动Linux 系统，支持串口下载和网络文件系统启动等常用简易功能。,Bootloader的种类

5、,3. Blob Blob(Boot Loader Object)是由Jan-Derk Bakker and Erik Mouw发布的，是专门为StrongARM 构架下的LART设计的Boot Loader。Blob支持SA1100的LART主板，但用户也可以自行修改移植。 Blob也提供两种工作模式，在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时 10 秒等待终端用户按下任意键而将 Blob 切换到下载模式。如果在 10 秒内没有用户按键，则 Blob 继续启动 Linux 内核。,Bootloader的移植,将vivi 的源代码包复制到某一个目录，进入该目录，运行以下命令： #tar xv

6、zf vivi.tgz 执行该命令将把vivi 源代码解压到目录，进入vivi 源代码目录，执行： #make clean #make menuconfig 一般不需要更改任何配置，直接退出，然后执行“make”开始编译，执行结果如下： #make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- 此时已经在当前目录下生成了 vivi，把vivi 烧写到目标板的NandFlash 运行。,配置和编译 linux 内核,移植环境,内核的主要概念,内核，即操作系统。它为底层的可编程部件提供服务，为上层应用程序提供执行环境。内核裁剪就是对这些功能进行裁剪，选取满足特定平台和需求的功

7、能。不同的硬件平台对内核要求也不同，因此从一个平台到另一个平台需要对内核进行重新配置和编译。操作系统从一个平台过渡到另一个平台。Linux是一款平台适应性强，且容易裁剪的操作系统。因此Linux在嵌入式系统得到了广泛的应用。,linux内核的组成部分,Linux内核移植过程,（1）将所有文件复制到工作目录下，然后解压内核文件和编译器文件。 （2）为内核打补丁。 （3）修改Makefile，修改编译环境。 （4）修改machine ID。如果这一步省略，会在移植到开发板后Bootloader引导的时候出现机器ID错误的现象。出错的ID号将以十六进制给出，将其转化为十进制，替换mach-types

8、文件中的对应项。这里移植后报的错误是0 xFB，即对应十进制251。 （5）制作uImage文件。在内核目录下建议一个名为mkimage的文件 （6）对内核进行配置。执行make at91rm9200dk_defconfig实际上就是完成对内核的配置。 （7）编译内核生成映像文件。,Linux内核移植过程,内核移植过程图,文件系统的配置与移植,文件系统简单的说就是一种目录结构，由于 linux操作系统的设备在系统中是以文件的形式存在，将这些文件进行分类管理以及提供和内核交互的接口，就形成一定的目录结构也就是文件系统，文件系统是为用户反映系统的一种形式，为用户提供一个检测控制系统的接口,文件系统

9、的配置与移植,根文件系统是linux启动时使用的第一个文件系统，没有根文件系统性，linux将无法正常启动。 根文件系统由一系列目录组成，目录中包括了应用程序，C库以及相关的配置文件。,文件系统的配置与移植,Linux支持多种文件系统，常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2, yaffs, cramfs, 等。本次设计采用的是yaffs2。 yaffs2是专为嵌入式系统使用NAND型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2相比，它减少了一些功能(例如不支持数据压缩)，所以速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。另外，它还是跨平台的文件系统，除了Linux和eCos，还支持Win

10、CE, pSOS和ThreadX等。,文件系统移植过程,1.创建根文件系统的目录 2.创建设备文件 3.安装/etc 4.编译内核模块 5.安装内核模块 6.配置busybox 7.编译，安装busbox 8.制作yaffs 文件系统映象,Linux驱动开发,Led驱动的开发： mini2440 开发板上所用到的4 个LED 的硬件资源 要操作所用到的 IO 口，就要设置它们所用到的寄存器。低电平亮，高电平灭。,Linux驱动开发,驱动程序在 Linux 内核里扮演着特殊的角色. 它们是截然不同的“黑盒子”, 使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接口. 它们完全隐藏了设备工作的细节. 用户的活动通过一套