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一种基于ARM和Linux的专用嵌入式手持设备的研究与构建

作　者: 柯利达
导　师: 吕杨
学　校: 昆明理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式Linux 快速启动嵌入式GUI 嵌入式中文输入法
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来,随着计算机技术和通信技术的飞速发展,以消费电子为主的各种嵌入式产品在市场上取得巨大的成功。本文尝试从应用的角度出发,从专用嵌入式手持设备的设计过程中需要解决的问题入手,以“便携式吸毒人员瞳孔快速检测仪”为例,探讨如下问题的解决方案：系统平台优化、应用软件开发和工具软件开发。这些问题的解决,将改进嵌入式设备的技术性能,拓宽嵌入式产品的应用范围。论文采用Linux作为构建专用嵌入式手持设备的系统软件平台。Linux作为一个开放源码的操作系统核心,它对各种不同体系结构的CPU支持相当完善,不仅成熟可靠,而且具有高度的可配置性和可裁剪性。尽管如此,对于专用嵌入式手持设备来说,对Linux进行优化是很有必要的。本文尝试以快速启动为目标,探讨如何对一个Linux系统进行优化。为此,论文介绍了一种常用的Linux内核启动时间测量技术,并结合“便携式吸毒人员瞳孔快速检测仪”分析了一个Linux系统在启动过程中存在的问题,接着从引导程序、内核、应用程序和文件系统等方面对整个系统进行了改进。优化后系统启动时间明显缩短。由于嵌入式系统越来越复杂、功能也越来越多,开发嵌入式GUI应用程序已经成为一种必然的趋势。而嵌入式系统特殊的硬件环境,又决定了嵌入式GUI应用程序跟桌面GUI应用程序相比有不同的特点。论文介绍了嵌入式Linux中常用的几种GUI系统,接着比较了两种Linux中常用的软件系统架构的优缺点,并以“便携式吸毒人员瞳孔快速检测仪”中的应用软件为例,讲解嵌入式GUI应用程序的设计技巧。论文最后提出了一种嵌入式中文输入法的解决方案,并在嵌入式Linux上基于Qt/Embedded实现了一种软键盘拼音输入法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章概述  7-10
  1.1 选题的目的和意义  7
  1.2 项目背景  7-8
  1.3 研究内容  8-10
第二章 Linux启动时间优化  10-30
  2.1 测量启动时间  11-13
    2.1.1 优点及缺点  11
    2.1.2 使用方法  11-12
    2.1.3 可能出现的问题及其解决方法  12-13
    2.1.4 实例分析  13
  2.2 提高系统启动速度  13-28
    2.2.1 加速引导速度  14-18
      2.2.1.1 初始化时钟、GPIO及SDRAM  15-16
      2.2.1.2 显示开机画面  16
      2.2.1.3 探测和扫描NAND Flash  16
      2.2.1.4 等待3秒  16-17
      2.2.1.5 对Linux内核进行CRC校验  17
      2.2.1.6 对Linux内核进行解压  17-18
    2.2.2 加速内核启动速度  18-24
      2.2.2.1 RTC同步  18-20
      2.2.2.2 LPJ值校正  20
      2.2.2.3 启动消息输出  20
      2.2.2.4 硬件驱动模块化  20-21
      2.2.2.5 并行初始化硬件设备  21-24
    2.2.3 加速应用程序启动速度  24-28
      2.2.3.1 优化初始化脚本  24-25
      2.2.3.2 改进init进程  25
      2.2.3.3 预读取和预链接  25-26
      2.2.3.4 文件系统选择  26-28
  2.3 本章小结  28-30
第三章嵌入式GUI应用程序的设计  30-49
  3.1 GUI简介  30
  3.2 嵌入式GUI简介  30-33
    3.2.1 MicroWindows  31
    3.2.2 MiniGUI  31-32
    3.2.3 Qt/Embedded  32
    3.2.4 嵌入式GUI选择  32-33
  3.3 软件系统架构选择  33-34
    3.3.1 Linux内核+桌面系统+应用软件  33-34
    3.3.2 Linux内核+应用软件  34
  3.4 嵌入式GUI应用程序设计实例  34-48
    3.4.1 功能描述  35-36
    3.4.2 概要设计  36-38
      3.4.2.1 模块划分  36-37
      3.4.2.2 模块协作  37-38
    3.4.3 详细设计  38-48
      3.4.3.1 数据库设计  38-40
      3.4.3.2 配置文件设计  40-41
      3.4.3.3 数据管理模块  41-44
      3.4.3.4 视频预览采集播放模块  44-45
      3.4.3.5 视频处理显示模块  45-46
      3.4.3.6 配置模块  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章嵌入式中文输入法的设计  49-54
  4.1 必要性分析  49
  4.2 输入法的设计  49-53
    4.2.1 数据结构和算法  50-52
    4.2.2 键盘布局  52-53
  4.3 Qt/Embedded的输入法接口  53
  4.4 本章小结  53-54
第五章总结与展望  54-55
  5.1 研究工作总结  54
  5.2 进一步的工作  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录  59-73
  附录A boot_message_serial  59-63
  附录B boot_message  63-67
  附录C boot_message delta  67-71
  附录D GUI应用程序和中文输入法截图  71-73
  附录E 攻读研究生期间发表的论文  73

一种基于ARM和Linux的专用嵌入式手持设备的研究与构建

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