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文檔簡介
1、<p><b> 論文</b></p><p> 基于ARM視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b> 中文摘要</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,ARM技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn),嵌入式
2、系統(tǒng)的</p><p> 應(yīng)用領(lǐng)域在不斷發(fā)展,它所涉及的領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、科</p><p> 學(xué)研究、軍事國防、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等方方面面。本文采用理論與實(shí)踐相結(jié)</p><p> 合的方式,通過對ARM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試,從而掌握了對嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開</p><p><b> 發(fā)。<
3、;/b></p><p> 本文采用ARM920T芯片作為嵌入式系統(tǒng)視頻采集的處琿器,詳細(xì)闡述了嵌入</p><p> 式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程,其中包括:</p><p> 交叉編譯環(huán)境的搭建:交叉編譯環(huán)境是嵌入式開發(fā)工具的集合,搭建該環(huán)境就</p><p> 足在系統(tǒng)中編譯安裝開發(fā)工具鏈。</p><
4、;p> 操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植:內(nèi)核移植是嵌入式開發(fā)的重要部分,移植內(nèi)核主要是對</p><p> 內(nèi)核進(jìn)行重新配置,使它符合特定系統(tǒng)的需要,然后重新編譯生成可執(zhí)行的內(nèi)核</p><p><b> 鏡像文件。</b></p><p> 文件系統(tǒng)的移植:文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的有效和必要的助手。</p>
5、<p> 移植文件系統(tǒng)包括制作義件系統(tǒng)鏡像,在Flash上為文件系統(tǒng)分配存儲(chǔ)空間以及文</p><p> 件系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的有效配合。</p><p> 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì):驅(qū)動(dòng)是操作系統(tǒng)與硬件溝通的橋梁,驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)就是編寫具體</p><p> 硬件的讀寫控制函數(shù)并向操作系統(tǒng)提供統(tǒng)一的接口。</p><p> 本
6、文著重介紹了液晶廚驅(qū)動(dòng)程序的編寫,USB攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的編譯與移植,</p><p> 以及視頻顯示程序的編’;。最后,通過重新編譯移植Webcam Server應(yīng)用程序,</p><p> 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。</p><p> 關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);ARM;USB攝像頭;視頻采集</p><p><b> 英文摘要
7、</b></p><p> The Design&Realization ofVideo Collection System</p><p> BasedonARM</p><p><b> Abst</b></p><p><b> With</b></p
8、><p> the computer</p><p><b> ract</b></p><p> technology and embedded</p><p> development,ARM</p><p> technology’s</p><p>
9、 operating system appear The area of embedded system is developing unceasingly,</p><p> which control,consumption</p><p><b> includes</b></p><p><b> industr
10、y</b></p><p> electron,network</p><p> communication,</p><p> scientific research,national defenses,medical treatment,navigation and spaceflight</p><p> T
11、his article combines the theory and the practice</p><p> system,we</p><p><b> ARM</b></p><p> By designing and debuging</p><p> master the embedded
12、system design.</p><p><b> can</b></p><p> This m-ticle adopted</p><p><b> ARM920T</b></p><p><b> chip</b></p><p&
13、gt;<b> as</b></p><p> embedded system processor,and eN)atiated</p><p> the design and development ofthe embedded</p><p> Set up zhe</p><p> name of
14、 all</p><p><b> etc</b></p><p> system,including:</p><p> compiling environment:The</p><p><b> CROSS</b></p><p> the embe
15、dded developing</p><p><b> tools</b></p><p><b> In</b></p><p><b> CROSS</b></p><p> compiling environment is the</p>
16、<p><b> order to</b></p><p><b> set up</b></p><p><b> a</b></p><p><b> cross</b></p><p> compiling</p
17、><p> environment,we should compile and install the tool chains needed in development</p><p> Transplant of OS kernel:This is</p><p> system.In order</p><p> transp
18、lant</p><p><b> to</b></p><p><b> one</b></p><p> of the main developing units of</p><p><b> embedded</b></p><p&
19、gt; the OS kernel,we should configure the kernel again</p><p> make it meet specific requirement,and then compile it again</p><p><b> to</b></p><p><b> to&
20、lt;/b></p><p> generate the executable</p><p> OS kernel image file</p><p> of file system:File system is the effective and necessary assistant of"a</p><p&g
21、t; Transplant</p><p> operating system to manage the dot&Transplant of file systems includes making file</p><p> system’S image,assigning the memory for them in</p><p><
22、;b> a</b></p><p> flash chip,and valid cooperate of</p><p> file system and the embedded OS</p><p> Design ofdrivers:Driver is the bridge ofOS and hardware</p>
23、;<p> of drivers</p><p><b> is</b></p><p><b> tO</b></p><p> hardware,and</p><p><b> to</b></p><p> w
24、rite fimctions which</p><p><b> offer</b></p><p><b> a</b></p><p> communicate</p><p> used to read,write and control</p><p&
25、gt;<b> a</b></p><p><b> Design</b></p><p><b> specific</b></p><p> common Interfaee for the OS</p><p> This article emphasi
26、zes</p><p><b> and</b></p><p><b> are</b></p><p><b> to</b></p><p><b> on</b></p><p> introduing
27、the programmer of LCD drivers,compiling</p><p> transplant of USB camera drivers,and compiling the program ofvideo display</p><p> the end,compiling and transplant the webeam</p><
28、;p><b> Camefa</b></p><p><b> server</b></p><p><b> In</b></p><p> application,realize the network</p><p><b> 英文摘要
29、</b></p><p><b> Key</b></p><p> Words:Embedded System;ARM;USB</p><p> Camera;Video Sample</p><p> 大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明</p><p>&
30、lt;b> 原創(chuàng)性聲明</b></p><p> 本人鄭重聲明:本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究t作所取得的成果,</p><p> 撰寫成碩士學(xué)位論文</p><p> “基F ARM視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)0實(shí)現(xiàn)”。除論文中</p><p> 已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,對論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均
31、己在文中</p><p> 以明確方式標(biāo)明。本論義中不包含任何未加明確注明的其他個(gè)人或集體己經(jīng)公開</p><p> 發(fā)表或未公開發(fā)表的成果。</p><p> 本聲明的法律責(zé)任山本人承擔(dān)。</p><p> 論文作者簽名:同卞藩w?7年3月】牛日</p><p> 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書<
32、/p><p> 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“大連海事大學(xué)研究生學(xué)位論文提交、</p><p> 版權(quán)使用管理辦法”,同意大連海事大學(xué)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位</p><p> 論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(xué)可以將</p><p> 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,也
33、可采用影印、縮印或</p><p> 掃描等復(fù)制手段保存和jr:編學(xué)位論文。</p><p> 保密口,在——年解密后適用本授權(quán)書。</p><p><b> 本學(xué)付論文屬于:</b></p><p><b> 保密口</b></p><p> 不保密文請
34、在以上方框內(nèi)打“、,一)</p><p> 論 文 阼者簽 名</p><p> 司日 f期 :最,</p><p><b> X</b></p><p><b> 導(dǎo)1</b></p><p><b> 師年 簽弓</b><
35、/p><p> 基于ARM視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b> 第1章</b></p><p><b> 緒論</b></p><p><b> 1.1課題背景</b></p><p> 隨著嵌入式系統(tǒng)不斷地發(fā)展,它所涉及的領(lǐng)
36、域包括工業(yè)控制、消費(fèi)電予、網(wǎng)絡(luò)</p><p> 通信、科學(xué)研究、軍事國防、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等方方面面。我們所熟悉的電</p><p> 嚴(yán)產(chǎn)品幾乎都可以找到嵌入式系統(tǒng)的影子。隨著ARM(Advance</p><p><b> RISC</b></p><p> Machines)</p>
37、;<p> 技術(shù)的推廣,嵌入式芯片從原來的8位、16位等升級到了32位,嵌入式領(lǐng)域的發(fā)</p><p> 展展現(xiàn)了一片新的天地。Linux操作系統(tǒng)以其源代碼的開放性、可裁減性,對多處</p><p> 理器的支持,尤其是ARNo體系結(jié)奉句的廣泛支持,以及對多任務(wù)多文件系統(tǒng)的支持,</p><p> 解決了限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的軟件瓶頸問題。
38、</p><p> 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門綜合性的課程,涉及電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等諸多專</p><p> 、fk知識(shí),綜合性強(qiáng),可包括微機(jī)原理、單片機(jī)設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等課程內(nèi)容。嵌入</p><p> 式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要軟件和硬件緊密配合,協(xié)調(diào)工作,共同完成系統(tǒng)的預(yù)定功能。</p><p> 1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路</p>
39、;<p> 嵌入式系統(tǒng)波計(jì)中微處理器的選型非常重要。目前市場上有各種型號的ARM</p><p> 芯片,從CPU處理速度,技術(shù)指標(biāo)以及軟件支持工具上進(jìn)行選型,選擇了三星公</p><p> 。d的ARM9芯片¥3C2410。由于ARM9芯片的封裝基本上都是BGA封裝格式,</p><p> 由于受條件的限制,電路板的設(shè)計(jì)、制作
40、以及芯片的焊接都比較困難,因此采用</p><p> 購買核心板的方式,這樣就可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要來制作底層板,這樣可以節(jié)省成</p><p> 本,并且只要接口相同,同一塊核心板可以用在不同的底板上。</p><p> 圖1 l是購買的華恒公司的ARM9核心板的實(shí)物圖。核心板上有16MB的Flash、</p><p> 64M
41、B的SDRAM和三星的ARM9芯片S3C2410,核心板接口采用DIMMl44標(biāo)</p><p> 準(zhǔn)接口。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖如圖l 2所示。核心板區(qū)域主要是焊接連接核心板的</p><p> DIMMl44插槽;電源轉(zhuǎn)換電路主要是將外部輸入的電壓轉(zhuǎn)化為電路板上需要的</p><p> 3V和5V電壓,采用的電源芯片為LMl086一ADJ和LMl086.3
42、 3V,LMl086.ADJ</p><p><b> 3</b></p><p> 卜要是將外部輸入電壓轉(zhuǎn)為5V,5V電壓可以給液晶屏供電,LMl086.3 3將5V</p><p><b> 第1章緒論</b></p><p> 電壓轉(zhuǎn)為3.3V,給電路板L的其他器件供電;網(wǎng)絡(luò)接
43、口部分使用了DM9000芯片,</p><p> 實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接功能;串口區(qū)設(shè)計(jì)了2個(gè)串口,其中串叫1用作交叉</p><p> 編譯環(huán)境的調(diào)試信息輸出口,串口0作為擴(kuò)展用。</p><p> 圖1 1核心板實(shí)物圖</p><p> Figure l 1 Picture ofCore Board</p>
44、<p><b> f.。一。{ {</b></p><p> i『-‘:二‘一’l 『_二三:一-一_一_一。一。:三’一。}</p><p> l i一.::.一l-一。}二二二-二二二I。一._j</p><p><b> {簪TFT{</b></p><p>
45、;r.一.一.一.一.一.一{;核心板{</p><p> I r‘一。一。一。一。一。一i</p><p><b> !</b></p><p><b> 核心板</b></p><p><b> 1.一.ji</b></p><p>
46、;<b> !</b></p><p><b> ;</b></p><p><b> !</b></p><p> 忙二=(二)......一k愛[.-----USB_:E</p><p> i.■。二,=。二。之.二_二:二:二:二o!=L三。二<
47、/p><p><b> l l</b></p><p><b> i</b></p><p><b> !</b></p><p><b> !</b></p><p><b> i</b>&l
48、t;/p><p><b> m叫j</b></p><p><b> i</b></p><p> TFT液晶屏接L]用來接TFT液晶屏:USB接口區(qū),USB主接口宅要是用來接USB</p><p> 攝像頭,USB從接LJ作擴(kuò)展使用。</p><p><b
49、> I.L J</b></p><p> ARM視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)I地</p><p> 在軟件方面,經(jīng)過比較,決定采用ppcboot作為引導(dǎo)裝拔器,采用ARMLmux</p><p> 作為嵌入式操作系統(tǒng),采川RAMFS、JFFS2和CRAMFS作為史件系統(tǒng),jeq?JFFS2</p><p> 足町
50、寫的日志型文件系統(tǒng),州’以在該文件系統(tǒng)中存儲(chǔ)l【臺(tái)j時(shí)數(shù)缸C。軟件部分除了以</p><p> I‘各個(gè)部分的移機(jī)外,迅也{^升發(fā)環(huán)境的搭建,液晶驅(qū)動(dòng)稃}卜編寫,USB攝像又</p><p> ?鼾動(dòng)的實(shí)現(xiàn)以及捌應(yīng)的{『I!小稃序的編寫。</p><p><b> 1.3論文的意義</b></p><p>
51、 目前,嵌入武系統(tǒng)作為</p><p> 個(gè)新興的技術(shù),正確:貫穿實(shí)阿;應(yīng)川的各個(gè)鋇域。確個(gè)</p><p> ||界,有100多詠半導(dǎo)仆公州經(jīng)ARM公司授權(quán),t產(chǎn)各j-tq:J包的芯片。本沒if以</p><p> f啦頻監(jiān)控系統(tǒng)為硎究7f ji:,遽過具體的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),熟懇嵌入式系統(tǒng)的軟蝕</p><p> f1開發(fā)
52、過程,掌擲嵌入,°C系統(tǒng)升發(fā)的基本技術(shù)。本文所研究的內(nèi)容,適應(yīng)當(dāng)自U}:}</p><p> ’’嚴(yán)技術(shù)的發(fā)展與史新,j l仃定的研究價(jià)值。</p><p> 第2章嵌入式系統(tǒng)概述及、RM介紹</p><p><b> 第2章</b></p><p> 嵌入式系統(tǒng)概述及ARM介紹</p&
53、gt;<p> 2.1嵌入式系統(tǒng)的定義</p><p> 什么足嵌入式系統(tǒng)(Embedded System)?廣義地沂,J’L圯不用于迎川H的n0</p><p> I—J.編程訓(xùn)算機(jī)設(shè)備,就IJj以彈足嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。舉例水說,個(gè)人計(jì)勇機(jī)(PC)</p><p> 小足~種嵌入式系統(tǒng),川為它是用于通用目的的系統(tǒng)?!篺I『兒電話系統(tǒng)!j
54、9c是樂川</p><p> 個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)矬妒的嵌入上弋iI算機(jī)系統(tǒng),最典掣的嵌入,°C系統(tǒng)如手機(jī)、町戳IU</p><p> 【^等;另外還有此嵌入式系統(tǒng)采用特殊的微處理器,如傳爽帆、打E ?機(jī)i;。</p><p> 狹義上而吉,嵌入-°C系統(tǒng)是指咀應(yīng)用為核心,計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬r}川</p><p&g
55、t; 找減。對功能、iJ‘靠一H、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專川iI鋒機(jī)系統(tǒng)。一般的</p><p> 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)i1過程足:從產(chǎn)品定義開始,接著進(jìn)行嫂f,l設(shè)汁,然厲將軟rI政</p><p> 操作系統(tǒng)移植到6史什卜,ji:fl進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā),最歷紓過測試與調(diào)試后即JI</p><p><b> 始銷售或使用。</b>
56、;</p><p> 根據(jù)IEEE(|1'|際電7 L和}乜了工程師協(xié)會(huì))的定義:嵌入-°C系統(tǒng)是“}{J J‘?dāng)Qi|Jf】、</p><p> ;湓事或者輔助探作杉L器f ?發(fā)備的裝置”(原文為devices</p><p> assist the operation</p><p><b> or
57、</b></p><p> ofequipment,machinery</p><p><b> or</b></p><p> used to control,moflltor,</p><p> plants)??梢浴?ffj此定義從啦川I</p><p> ‘
58、慮,嵌入式系統(tǒng)足軟r}利硬什的綜合體。</p><p> 2.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p> 作為專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)相比,jl仃以下幾個(gè)蕈=要}I</p><p><b> ∽:</b></p><p><b> (1)系統(tǒng)內(nèi)核小</b></p>
59、;<p> 由于嵌入式系統(tǒng)般足應(yīng)用于小型電子裝置的,系統(tǒng)資源牛 ?對有限,所以內(nèi)予幺</p><p> 較之傳統(tǒng)的探作系統(tǒng)嬰小得多。</p><p><b> f2)專用性強(qiáng)</b></p><p> 嵌入式系統(tǒng)的個(gè)忖化很強(qiáng),其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合|j常緊密,</p><p><b
60、> 股要{I</b></p><p> 刈硬件系統(tǒng)進(jìn)行移植,【{【j使仡同一品牌、同~系列的產(chǎn)?l川-也i薪要根引系統(tǒng)艘rl</p><p><b> I.L</b></p><p> j.^RVI視頻采集系統(tǒng)的設(shè)if與寅現(xiàn)</p><p> 舊變化和增減小斷進(jìn)iJ 0%收。同時(shí)針對不
61、同的任務(wù),往行i^i籃尉系統(tǒng)j』[仃較人史</p><p><b> I</b></p><p> 2,程序的編詳p拔眨11系統(tǒng)相結(jié)合,這種修改和通用軟f,I的“升級”是完傘小</p><p><b> I帕々概念。</b></p><p><b> (3)系統(tǒng)精簡<
62、;/b></p><p> 嵌入式系統(tǒng)帔沒f J系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明髭lX分,小籃求其功能發(fā)計(jì)及。1:L</p><p> 腿卜過卜復(fù)雜,返樣</p><p> n Jill利J:控制系統(tǒng)成本,l丌J時(shí)卡『利J’艾現(xiàn)系統(tǒng)安個(gè)。</p><p> (4)高實(shí)時(shí)俐OS</p><p> 這是嵌入式
63、軟 ?的j.i奪鹽求,r毗且軟件要求剛念存儲(chǔ),以{足r島速度。軟件代n,</p><p> ‘埋求島質(zhì)量和高 ?J’;:rI、戈州忡。</p><p> (51嵌入式7I發(fā)走川hHi化</p><p> 宵此嵌入式Ji,用柑吁,IJ以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片}‘運(yùn)jJ.,但為了合胛地調(diào)他</p><p> 鄉(xiāng)任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、
64、系統(tǒng)函數(shù)以及和函數(shù)庫接口,JI發(fā)存必須自行選酰RTOS</p><p> lReal--TimerOpel atmg Svstem)開發(fā)平臺(tái),這樣才能保hl:n!li'-執(zhí)行的實(shí)叫。r{、 ?J%’</p><p> 。f’},并減少殲發(fā)叫問,n!:v軟件質(zhì)量。</p><p> (6)嵌入式系統(tǒng)齋鹽』f發(fā)I:具和環(huán)境</p>&
65、lt;p> 由于基本不其備[J 1外發(fā)能力,即使設(shè)計(jì)完成以后,川戶通常也不能對其r(九)0</p><p> {IIT序功能進(jìn)行修改,必壩仃套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行Jf發(fā)。這些].貝和環(huán)j,f</p><p> 殷是肇于計(jì)算機(jī){:的40艘“沒備以及各種邏輯分析儀、泓臺(tái)信號示波器等。J</p><p> ’i H’J_f手往仃主機(jī)年 ?}{機(jī)、(九
66、)n慨念,手機(jī)用于稃序的扦發(fā),Il|,J’機(jī)作為由2瓜的執(zhí)i J</p><p> 仉,開發(fā)時(shí)齋要,爻替幺I,jf進(jìn)行...。</p><p> ≯.3常見的嵌入式操作系統(tǒng)</p><p> 嵌入式操作系統(tǒng)nJ‘以分為商_I{j型和免費(fèi)型。商用型的實(shí)探f1=系統(tǒng)功能程定、,rJ</p><p> ’,蠢,宵完善的技術(shù)支{j川1
67、1.JI一服務(wù),但往往價(jià)格昂貴。免貲Jp的實(shí)時(shí)搽作系統(tǒng)訂</p><p> 價(jià)格方而具囪.優(yōu)坍,{‘嘍(iLmuxjj=tl</p><p> 吧的嵌入式操作系統(tǒng)仃】:cf|r兒個(gè):</p><p> (1)VxWorks</p><p><b> u</b></p><p>
68、 C/OS,但穩(wěn)定性‘JJ】K務(wù)rI存在挑戰(zhàn)。目6娟t</p><p> 稚2亭嵌入式系統(tǒng)概述及VIIVI介釬{</p><p> VxWorks探f1系統(tǒng)足父『r,[WmdRwer公司于1983年改if JI發(fā)的一種嵌入式實(shí)叫</p><p> j兼作系統(tǒng)(RTOS),j}仃良好的持續(xù)發(fā)展能力、島忭能的內(nèi)卡幺以及友酊的j}j,1 Jl</p&g
69、t;<p> 發(fā)環(huán)境,在嵌入式實(shí)II-J探f{系統(tǒng)鋇域牢牢山據(jù)著一席之地。VxWorks所』}仃的{I^^</p><p> 特點(diǎn)足;可鋁忭、災(zāi)時(shí)州1=II nr裁減性,而fj.它支拍多種處jql器,女ffx86、1963、Sun</p><p> Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS、POWER PC等等。人多效|,E;JVxWorks API足
70、0</p><p> 0的,火星機(jī)器人使川的?IlJc足VxWorks操作系統(tǒng)。</p><p> (2)WmdowsCE</p><p><b> WmdowsCE</b></p><p><b> 3</b></p><p> O足種tf對小容量、移動(dòng)
71、式、智能化、32I;r、連接設(shè)箭的板坎</p><p> 化實(shí)H.J嵌入J弋操f1系統(tǒng)。針對掌l:設(shè)備、無線設(shè)備的動(dòng)念脅川柑序和服務(wù)提fJI了</p><p> 種功能{二富的探作系統(tǒng)17臺(tái),</p><p> WlndowsCE嵌入式小夠?qū)嵔?槲于軟實(shí)H’J垛f1.系</p><p> 境。南于其Wmdows背景,界曲比較統(tǒng)
72、一認(rèn)可。操作系統(tǒng)的上L小內(nèi)核需要午,)200K</p><p> I/.jROM空問。</p><p> (3)PalmOS</p><p> OS足蔣名的H絡(luò)設(shè)備制造商3COM旗下的Palm Computmg掌』電脯公川</p><p><b> Palm</b></p><p&g
73、t; h"J產(chǎn)品。Palm OS在PDMb-場J二占有很大的市場份額,I l酊j1眨與wIN CE進(jìn)“激</p><p><b> 烈競爭。</b></p><p><b> (4)QNX</b></p><p> QNX足加爭人QNX公,?J的J”品。它足舀,X86體系上(九)Jl技fI{來的,馴
74、的女f多</p><p> RTOS都足從68Kfl7,jCPU|fnf丌.發(fā)成熟,然后再移植至1]X86體系l:面米的。QNX“I</p><p> 個(gè)實(shí)州的、司擴(kuò)充的探f1系統(tǒng),它部分遵循POSIXXI{父杯III,由于QNX貝fI泊i</p><p> 人的圖形界面功能,隊(duì)I此很適合作為桃頂盒、手持設(shè)備(丁?!跧U腦、手牡L)、GPS</p
75、><p> 躞各的實(shí)吲探作系統(tǒng)使川。</p><p> (5)laC/OS</p><p><b> Mmro</b></p><p><b> Labrosse</b></p><p> Controller Operating</p><
76、;p> System,微控制器操作系統(tǒng).它是南又}I.{入Jean</p><p> 1992年完成的。應(yīng)川向覆蓋了諸多領(lǐng)域.如照卡}{機(jī)、隊(duì),,器械、出。u『日設(shè)備、</p><p> z乏動(dòng)機(jī)控制、高速公路I【i話系統(tǒng)、自動(dòng)提款機(jī)等。1998i[-丁f級劍laC/OS一11,2000</p><p> ‘l:,得劍美國航‘。管, ?4(FAA
77、)的認(rèn)證,可以用于飛{J器j。</p><p><b> J.L</b></p><p> J、RVI視頻采集系統(tǒng)的設(shè)il與實(shí)現(xiàn)</p><p> (6)嵌入式Lmux</p><p> Lmux的核心址山Lmus Torvalds在1991年開發(fā)出來,ji:放糾叫絡(luò)上供人家}4k</p>
78、<p> ’學(xué)習(xí)使用。開放iJ!;!代碼,內(nèi)核小、功能強(qiáng)大、系統(tǒng)健斗}、效卒高、易j裁減。,-J</p><p> 以支持?jǐn)?shù)十種CPU芯』I。嵌入式Lmux就足指對Lmux經(jīng)過小犁化裁減后,能夠le.1 SE</p><p> 億容量只有幾百K’}節(jié)歧JL兆字節(jié)的儲(chǔ)存器芯片中,用】.特定嵌入式場合的專川</p><p> Lmux探作系統(tǒng)1
79、1112111114I。</p><p> 2.4選擇Linux的原因</p><p> 以上常見的嵌入式操f{系統(tǒng),雖然提供了很多高級的功能,如圖形月J戶界州和</p><p> l、q絡(luò)支持,但這-叱號川操作系統(tǒng)鄙是商業(yè)化產(chǎn)品,其島blj的價(jià)懈使許多低j*,^^</p><p> 舊小公司望而卻步:磯}1iJ,9,鴉封閉性
80、也大大限制了丹發(fā)析的年5{極性。另外,結(jié)合</p><p> 伐【日幽情,當(dāng)前剛家刈n i‘探作系統(tǒng)的大力支持,也為源代 ?外放的Llnux構(gòu)抑’J</p><p> {t供了廣闊的發(fā)J隧filjj;:,逸f.Llnux有以下幾個(gè)原閃:</p><p> (1)町應(yīng)用寸彩種f幔 ?、I 7臺(tái)。Lmux已經(jīng)被移植到多種硬彳1’17臺(tái),這刈受"銷、
81、</p><p> 叫問限制的研究oo開發(fā)J!j!}1足很何吸引力的??梢韵?標(biāo)準(zhǔn)、『,臼I:開發(fā)然后移桕糾</p><p> J}體的硬佴上,jIllJ陜了軟f『}1J硬佴的開發(fā)過程。</p><p> (2)LmuxfIJ‘以隨意n勺雌竹,不需要任何的許可汗或向家的合作關(guān)系。llf卜一的III</p><p> f|J|J
82、足開發(fā)者必須做...劉Lmux十]區(qū)有益的改動(dòng)。</p><p> (3)它足免費(fèi)的,沈代碼町以得到,這是最吸引人的。,2無疑問,這會(huì)節(jié)省人</p><p> :f:的升發(fā)費(fèi)用。Lmuxlli外就是一個(gè)自由、開放的EI目。</p><p> (4)優(yōu)秀的州絡(luò)支舶,微內(nèi)核直接提供網(wǎng)絡(luò)支持,而不必像其他操作系統(tǒng)籃外</p><p>
83、 J}TCP/IP協(xié)議包。</p><p> (5)Lmux高度使塊化f:汝加部件非常容易。</p><p> (6)Lmux在臺(tái)Jl:.Y L f</p><p><b> h</b></p><p> J成功,也保證TLmuxZt.嵌入-°C系u 11的輝煌fjij}。</p>
84、;<p> 基一j_"Lmux的嵌入JL抓f1系統(tǒng)常見的有ARMLlnux、RTLmux和11 CLinux等。小</p><p> 。殳if中選擇ARMLmuxfl為操作系統(tǒng)...61。</p><p><b> 2.5</b></p><p><b> ARM介紹</b><
85、/p><p> 鋤2節(jié)嵌入式系統(tǒng)概述及VIIVI介紹</p><p> ARM即Advanced</p><p><b> RISC</b></p><p> Machine的縮寫,既呵以認(rèn)為址</p><p> 個(gè)公司的幺‘#,也</p><p> r,
86、以認(rèn)為是對一類微處川1器的通稱,還可以認(rèn)為足一種技術(shù)的名字。</p><p> ARM公司,{l!=0 f J從’J r JIL j-.RISC技術(shù)芯片發(fā);I片發(fā)的公川,作為知U鏟一權(quán)∥【</p><p> 心商,本身不直接從事芯”,t產(chǎn),靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許町由含f1:公,Ij乍產(chǎn)各:}【牛|J包的芯</p><p> JI.,世界各大半導(dǎo)體生廣J。尚從ARM
87、公司購買其設(shè)討的ARM微處理器核,袱jlf:</p><p> 許fj不}叫的應(yīng)用領(lǐng)域,加入通“1的外圍電路,從而形成fI L n(j ARM微處邢;{:}芯JI</p><p> 邊入市場。Ij fi{『,個(gè)世界仃兒1一家人的半導(dǎo)體公司都使JlJ ARM公司的授權(quán).I州此,</p><p> l見使得ARM技術(shù)獲得殳彩的第■方工具、制造、軟什支拍,遼披
88、整個(gè)系統(tǒng)成小階</p><p> f工.使產(chǎn)+品吏容易進(jìn)入fl J場破消費(fèi)吝所接受,更只f『競爭力。</p><p> 采用ARM技術(shù)知U擴(kuò)’十義(IP)核的微處琿器,即我們迎佑所說的ARId微處</p><p> ,|,器,已遍及1:qp控制、_}『Jj貨炎電子、通信系統(tǒng)、州絡(luò)系統(tǒng),無線系統(tǒng)等各炎f</p><p> 一‘h
89、仃場,望r ARM投術(shù)Ij,J微處理器的應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處,Il囂75%以</p><p> }二的Ih場份額,ARM技術(shù)lf:在逐步滲入到我們生活的各個(gè)廳“ ?,采用RISC架構(gòu)</p><p> ARM處理器收具仃i人特點(diǎn):</p><p><b> li:J</b></p><p> (
90、1)小體積,低功耗,飯成本,贏性能。</p><p> (2)支持Thumb(16忙)/ARM(32位)雙指令集,能很女川0兼容8位/16伊搽</p><p><b> ?。</b></p><p> (3)全球眾多的合f{I',LM:11117I。</p><p><b> 2 5.1
91、</b></p><p><b> ARM處理器系列</b></p><p> ARM處理器}{Iii『也{.‘以卜兒個(gè)系列:ARM7系列,ARM9,ARM9E系列,</p><p> \RMl0E系列,SecurCore系列,Intel公司的Xscale和StrongARM等等。琮了j}</p><
92、;p> 7rARM體系結(jié){4.J((JJ L ?特點(diǎn)以外,每個(gè)系列的ARM微處馴器郜有各fl的特點(diǎn)椰</p><p> 啦朋領(lǐng)域。在所仃系列『f1,ARM7、ARM9、刪10E為4個(gè)通Jfj處理囂系列,{:j</p><p> 個(gè)系列提供一{:榭劃獨(dú){^的性能柬滿足4i同應(yīng)用鋇域的j^i水。SecurCore系列【,</p><p> J為安全要
93、求較“的膨川向設(shè)計(jì)。Xscale系列忖能l島達(dá)1200MIPS,功托測b:為</p><p> uW/MHz,并且所仃體系紀(jì)陶兼容131。</p><p> 址J、聃視頻采集系統(tǒng)的設(shè)il與宜現(xiàn)</p><p> ARM9系列處岬Z:.已n.高性能和低功耗特恬方面挺供了^£佳的件能。它j【仃</p><p><b&
94、gt; 以下特點(diǎn):</b></p><p> (1)5級整數(shù)流水‘.指令執(zhí)行效率更高。</p><p><b> (2)提供1</b></p><p> lMIPS‘、iltz</p><p> ff.j哈佛結(jié)構(gòu)。</p><p> (31支持32俯的^.‘生AM
95、BA總線接口。</p><p> (4)全。阽能的MMI.支}、}WmdowsCE、Lmux、Palm OS等多種主流嵌入』°C探</p><p><b> ,1|系統(tǒng)。</b></p><p> (5)MPU支持實(shí)傳J,of{.系統(tǒng)。</p><p> (6)支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache剮指令Cache
96、,具有更高的指令和數(shù)jil:處理能力。</p><p> ARM9系列微處刑H包含ARM920T,ARM922T和ARM940T,以適J{』于小|li:J</p><p> 1,9應(yīng)用場合。ARM920’I利ARM922T采用雙8KB的cacbe,之持仝性能的MMU,</p><p> \RM940T采用烈4KB晌cache,內(nèi)霞保護(hù)單元。它們?yōu)閶胨繑M
97、存儲(chǔ)管刪!和1復(fù)雜</p><p><b> 內(nèi)彳『保護(hù)提供了</b></p><p> 個(gè)一:(二)能的處理方案,叮以用J。高竹能尤}k心』{J、網(wǎng)絡(luò),圖像、</p><p> l’j‘視頻編解碼等療面。</p><p> 本次設(shè)計(jì)采川San?-,tmg公司的¥3C2410即屬J二該系剁的處岬
98、器。</p><p><b> 2 5 2</b></p><p><b> ARM體系結(jié)構(gòu)</b></p><p> 傳統(tǒng)的CISC(Complex</p><p> Instruction Set</p><p> Computer,復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))
99、結(jié)構(gòu)f1</p><p> fE同有的缺點(diǎn),隨著if”機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的復(fù)雜f|,J指令集,為支扎返</p><p> 一I弋新增的指令,tl鋒卡Jl!{1仆系結(jié)構(gòu)會(huì)越來越復(fù)雜。然咖,以.CISC的指令集的再種</p><p> j}彳令中,其使用頻率£一.{|彳慫殊,大約有20%的指令會(huì)破反復(fù)使用,d r整個(gè)}‘m:</p&g
100、t;<p> 代碼的8tY',4,而余Ffiq 80%的指令卻不經(jīng)常使用,自.群序波if,t,R占20%。顯然,</p><p> 這種結(jié)構(gòu)不太合理。</p><p> 基于以上的小合列.1979年美國加州大學(xué)ffl克利分校扭m了RISC(Reduce</p><p> Instructlon Set Computc r.秭簡指令
101、集計(jì)算機(jī))的概念,RISC</p><p> Ji 1I-R是簡單地』、“k</p><p> ,》指令,而是把{i眼j’,Z存.了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡}、f1合理地提{:,運(yùn)算逃f生</p><p> 1。RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選l,‘他川頻率最高的簡單指令,避免復(fù)爾指令;將指令K嫂...</p><p> 訛2章嵌入式系統(tǒng)概
102、述及VIIVI介紹</p><p> jC,指令格,°C和、』址廳,L種炎減少;以控制邏輯為{:小川戚少用微6q抒制*jH</p><p> 世柬達(dá)到}i述H們。</p><p> 刨H劬為止,RISC體系綿構(gòu)也還沒有嚴(yán)格的定義,</p><p> 舭認(rèn)為,RIS(’體系毛l,十;:|</p><
103、;p> ft只有如下特點(diǎn):</p><p> (1)采j1J叫定K發(fā)的{旨令格式,指令燦整、簡誓、叢本、』地療式有2—3種。</p><p> (2)使剛甲川刪指令,使r流水線操作執(zhí)行。</p><p> (3)大掣使』}j奇存器,數(shù)掘處胄f指令只對寄存器進(jìn)iJ探f1,只有加級、存儲(chǔ){R</p><p> 夸”,以訪問
104、存儲(chǔ)器,以拋r島{}亍令的執(zhí)行效率。</p><p> 。j然,和CISC架構(gòu)Jr/I比較,盡管RISC架構(gòu)有上述的特A,fI l決小能認(rèn)為RIS(1</p><p> 埭構(gòu)就可以取代CISC架陶,‘J}實(shí)上,RISC和CISC子仃優(yōu)勢,l『ij且界m門不刪么</p><p> Jj硅?,F(xiàn)代的CPUj}_ir求IIjCISC的外n;l,內(nèi)部加入了RISC
105、舊特性,如超K指令</p><p> q、CPU就足融合了RISC年|{CISC的優(yōu)勢。ARM體系2IiJ物糾.,R了RISC紛孥勾。J!</p><p> r’r加拔和彳,儲(chǔ)指令町以圻M(jìn)行能器,數(shù)掘處理指令只剝寄打器的內(nèi)容遜{J煤f1:。</p><p> 川州ARM體系禽弁了RISC寄存器窗LJ,延遲聾專移和所仃t‘川弁令周期..ARM體</
106、p><p> 毳結(jié)構(gòu)目前坡公認(rèn)為足q J,崧鋇先的32位嵌入式RISC微處刪器結(jié)構(gòu)。所ff ARM處</p><p> 一ij!器共亭這一體系結(jié)構(gòu)。(八)lil】確保了丌發(fā)者轉(zhuǎn)向史高性能的ARM處理器州,仉4≈</p><p> ?上可以得到更人的 ?報(bào)I...。</p><p> 2.6嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用</p>&
107、lt;p> (1)嵌入式系統(tǒng)在無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用有手機(jī)、小靈通、鉀能手機(jī)等,850/oU,</p><p> I的無線設(shè)備(丁饑等)_}}|j采用了ARM技術(shù),砬.向3G丁f級過程中,ARM的地</p><p> f,也非常穩(wěn)I占J。嵌入】°Cfi, ?JH如2 1所示。</p><p> (2)嵌入式系統(tǒng)在消優(yōu)炎電子中的應(yīng)用迅速增}乏
108、,如放7“頻播放器(rap3)、</p><p> 孜‘≯視頻插放器(mp4)、數(shù)‘產(chǎn)機(jī)頂盒和游戲機(jī)等。</p><p> 甚1‘、RVI視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與寅現(xiàn)</p><p> Ij塞|2.1嵌入式應(yīng)用圖</p><p> FIgNre 2.I PIcture ofEmbedded S)stem Appheatlon&l
109、t;/p><p> (3)嵌入式系統(tǒng)也&:j7家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛,數(shù)。,客斑叫絡(luò)是通過無線j上</p><p> 術(shù)將家庭內(nèi)的各種智“l(fā)it,彖f乜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起,包括無線媒體接收器、無線</p><p> {鹱錄像機(jī)、無線投影j而~Z器、無線音箱等。華恒公司關(guān)J:數(shù)‘j’:魑體解決力.案如H</p><p><
110、;b> 2</b></p><p> 2所示(九)21。</p><p><b> l冬|2</b></p><p><b> 2</b></p><p> 華恒數(shù)字網(wǎng)絡(luò)整體解決力案</p><p> Figure 2 2 Soluti
111、on ofHuaheng Dlgmal Netx^ork</p><p> 第2章嵌入式系統(tǒng)概述及、脯介紹</p><p> (4)嵌入式技術(shù)在交j』亙竹蟬、環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用191110 J</p><p> ●交通臀珥j存4:輛吁艦、流驢控制、信息艙測與汽1:眥務(wù)們面,日I衲GPS設(shè)</p><p> 備已經(jīng)從,:瑞廣.協(xié)進(jìn)
112、入了醬通Ei姐的家庭,只需嬰兒r幾</p><p> ●水文資料實(shí)時(shí)骱測,防洪體系及水仁質(zhì)量監(jiān)測、堤J扒宜傘,地足:豁刪M,</p><p> 實(shí)時(shí)7t象化息叫,水源和窄氣污染j瞌測。</p><p><b> ●加油站</b></p><p><b> ?停車場管邶</b><
113、;/p><p> (5)嵌入式系統(tǒng)在!‘他領(lǐng)域也自.著廣泛的應(yīng)用,如工Up擰:|Jjj、海量存儲(chǔ)誘:備(微</p><p> 掣ll^j存卡)、成像沒備(包含ARM技術(shù)的數(shù)碼孝H機(jī)和數(shù){i15{J Lq Jl,ID以及安全f“tl^</p><p> (32位SIM智能|÷)笛,</p><p><b> 2.7
114、本章小節(jié)</b></p><p> 本章介紹了嵌入式系鏡的,|{}[念,闡述了一些常見的探f{.系鈧,并分卡Ji了/I’:次l殳</p><p> 【I巾選擇Linux胤仵系統(tǒng)Il≈虬L岡,對ARM對了~個(gè)全國5的介}m最后紿...了嵌八</p><p> ,。°C系統(tǒng)的巢型應(yīng)』}J。</p><p>
115、址J‘、RM視頻采集系統(tǒng)的設(shè)if與實(shí)現(xiàn)</p><p> 第3章S3C2410微處理器</p><p> 3.1¥302410芯片介紹</p><p> ¥3C2410微處理器址款由Samsung公司為于持設(shè)備發(fā)訓(xùn)fJ:jt氐功耗、高集成慢</p><p> |l{J瑟于ARM920T{亥n7J 7’i處胛
116、器,芯片集成了大量的功能【’fl兒,包括:</p><p> ●內(nèi)部1.8V,存∥器3 3V,外部I/03 3V,16KB放捌CACHE,16KB指令</p><p> CACHE,MMU。</p><p> ●內(nèi)置外部打儲(chǔ)”擰制器(SDRAM控制和芯片選抒邏馴)。</p><p> ●LCD控H,0;}}},</p&
117、gt;<p> 個(gè)LCD專用DMA。</p><p> ●4個(gè)帶外挪請爿、k的DMA。</p><p> ●3個(gè)通用片步}I一“*Lj(IrDAl</p><p> 0,16-ByteTx FIFO,and 16-ByteRx FIFO),</p><p><b> 2通道SPI。</b>
118、;</p><p> ●一個(gè)多二j:12C_k,一個(gè)12S總線控制器。</p><p> ●SD主接LJ版本l 0年 ?多媒體號協(xié)議版本2 11兼容。</p><p> ●兩個(gè)USBHOS</p><p><b> r,</b></p><p> 。個(gè)USBDEVICE(VERl
119、l)。</p><p> ●4個(gè)PWM定H、(七){和個(gè)內(nèi)部定時(shí)器。</p><p> ●看『J狗定H0器</p><p> ●117個(gè)通川I/O</p><p> ●24個(gè)外部II?晰</p><p> ●電源控制梭式:{1、HI:、慢速、休眠、調(diào)電。</p><p>
120、 ●8通道10他A【)(1和觸摸屏接口。</p><p> ●帶日歷功能的。0、 ?J叫鐘。</p><p><b> ●芯片內(nèi)置PLL</b></p><p> ●設(shè)計(jì)用于于拍:’!卉和通Hj嵌入式系統(tǒng)。</p><p> ●16/32位RISC協(xié)彖紀(jì)構(gòu),使用ARM920T CPU核的姒人指令集。,&
121、lt;/p><p> ●帶MMU的先也體系結(jié)構(gòu)支持WINCE、EPOC32、Lmux。</p><p> 第3審S.W2410微處琿器</p><p> ●指令緩存(CACHE,、數(shù)捌緩存、寫緩存霹}物P4地川TAGRAM,減少了</p><p> 對}存儲(chǔ)器帶寬和,rI fi&-(Iq影l(fā)響。</p>&l
122、t;p> ●ARM920T CPU}Z支{々ARM調(diào)試的體系結(jié)構(gòu)。</p><p> ●內(nèi)部先邊的住托,引搟總線(AMBA)(AMBA20,ABB/APB)l”I。</p><p> 圈3 I¥3C2410結(jié)構(gòu)椎圖</p><p> Figure 3 I¥3C24 10 Block Diagram</p>&l
123、t;p><b> .14.</b></p><p> 址j。VIIVI視頻采集系統(tǒng)的設(shè)i}與寅現(xiàn)</p><p> ——————————————————-———————————~——————————_-————●●————————__ -—————————一一</p><p> ¥3C2410集成了』I</
124、p><p> I【協(xié)功能的RTC和具有PLL(MPLL和UPLL J的芯J1 IIj</p><p> 砷發(fā)生器。MPLL產(chǎn)q, ?寸t1I,能夠支持處理器工作頻率最島叢劍203MHz。UPLL</p><p> r。生實(shí)現(xiàn)主從USB功}舊fj'J鐘。利用¥3C2410資源和強(qiáng)人的"理功能,可以軒松</p><
125、p> 地進(jìn)行各種嵌入八系毛lt0發(fā)計(jì)開發(fā)。¥3C2410結(jié)構(gòu)桕圖如圖3 l所示。</p><p> 3.2¥302410系統(tǒng)管理</p><p> ¥3C2410支拍夫、,J、甜I!式,將存儲(chǔ)空間分成8</p><p> 2Pt(Bank),≈組大小足1 28MB,</p><p> 』L
126、tf lGB。如圖3 2月.I、I C,I。</p><p> 0M[I 0120l,lO</p><p><b> OxFFFF</b></p><p> OM[1 O卜01,10</p><p><b> FFFF</b></p><p><b&g
127、t; 未使用</b></p><p><b> Ox6000</b></p><p><b> 未f止川</b></p><p><b> 0000</b></p><p> 々}}j功能 0000</p><p> O
128、x4000 0000</p><p><b> 寄存搽n’儲(chǔ)區(qū)</b></p><p><b> OFFF</b></p><p> 0x4000 0川JD能</p><p> 寄存器存儲(chǔ)區(qū) 0x4800 </p><p><b> 木他川&l
129、t;/b></p><p> BootsRAM(4KB)</p><p><b> SROM </b></p><p><b> 0x3800</b></p><p><b> 0x3000</b></p><p><b>
130、; 0000</b></p><p><b> 0000</b></p><p><b> SROM</b></p><p> BANK7,nGCS7) (BANK7,nGCS7)</p><p> SROM SROM</p><p> (B
131、ANK6,nGCS6) (BANK6,rlGCS6)</p><p><b> SROM</b></p><p><b> f</b></p><p><b> SROM</b></p><p> BANK5,nGCS5)</p><p&g
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