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基于ARM的嵌入式软硬件系统设计与实现

作　者: 胡振国
导　师: 林水生
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ARM 嵌入式系统 BootLoader Linux设备驱动程序 QT
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 461次
引　用: 9次
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内容摘要

随着通信技术、计算机技术的飞速发展、微处理器工艺的改进以及社会的日益信息化,嵌入式系统在军事、通信、医疗、工农业以及人们日常生活等各个领域得到了广泛的应用。嵌入式系统成为了当今社会的热门行业。为了学习、研究嵌入式技术,许多高校都正在或是计划开展嵌入式系统教学。基于这个目的,本文介绍一种基于ARM的嵌入式软硬件平台的设计方案,该嵌入式平台兼容多款ARM处理器,主要针对教学实验和进一步的应用开发的需要。本文首先介绍了ARM和嵌入式系统的发展历史,并对当前嵌入式系统的国内外研究现状进行了分析;然后通过分析系统的功能需求规划了该嵌入式平台的软硬件整体设计方案;其次设计了系统硬件平台并针对硬件平台进行调试;接下来进行了系统软件平台的设计,包括BootLoader的开发、嵌入式Linux操作系统的移植、根文件系统的开发以及课程实验的设计。然后设计了Linux下LCD设备驱动程序和触摸屏驱动程序,并分别针对LCD和触摸屏的工作原理、驱动架构以及驱动的实现和调试进行了详细的阐述。最后本文实现了嵌入式GUI向ARM平台的移植,并详细讨论了QT/E向嵌入式平台的移植方法。通过本课题的研究,设计的嵌入式平台达到了预期的效果,实现了一个可用于实验和开发的多平台嵌入式系统,该系统兼容性良好,系统性能稳定。通过测试,本课题设计的嵌入式软硬件平台功能正常稳定,可以满足教学实验的需要。该嵌入式平台提供了大部分的通用接口,同时扩展出一些外围接口,做为一个通用的嵌入式平台还可以用作多场合的应用和进一步开发。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章引言  13-18
  1.1 嵌入式系统概述  13-16
    1.1.1 嵌入式系统的发展  13-15
    1.1.2 ARM 处理器的发展  15-16
  1.2 课题研究背景  16
  1.3 课题研究目标  16-17
  1.4 本人工作任务  17
  1.5 本论文的安排  17-18
第二章系统总体设计方案  18-30
  2.1 系统功能需求分析  18-20
  2.2 硬件方案的设计  20-24
    2.2.1 嵌入式微处理器的选型  20-22
    2.2.2 硬件整体规划方案  22-23
    2.2.3 存储器方案设计  23
    2.2.4 外设电路方案设计  23-24
  2.3 软件方案的设计  24-29
    2.3.1 软件平台的架构分析  24-26
    2.3.2 嵌入式操作系统的选择  26-28
    2.3.3 BootLoader 的选择  28
    2.3.4 嵌入式 GUI 的选择  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章系统硬件平台设计  30-51
  3.1 嵌入式处理器简介  30-33
  3.2 硬件平台设计  33-45
    3.2.1 CPU 子板设计  34-38
    3.2.2 兼容母板设计  38-45
  3.3 硬件系统调试  45-50
    3.3.1 电源电路调试  46
    3.3.2 复位电路调试  46
    3.3.3 晶振电路调试  46
    3.3.4 JTAG 模块调试  46-47
    3.3.5 外设电路调试  47-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章系统软件平台设计  51-76
  4.1 BootLoader 的开发  51-62
    4.1.1 BootLoader 概述  51-53
    4.1.2 U-Boot 的启动流程  53-56
    4.1.3 U-Boot 的移植  56-62
  4.2 Linux 操作系统的移植  62-69
    4.2.1 Linux 内核启动流程分析  62-64
    4.2.2 Linux 内核移植  64-67
    4.2.3 Linux 内核配置与编译  67-69
  4.3 根文件系统的开发  69-71
  4.4 课程实验的设计  71-75
  4.5 本章小结  75-76
第五章 LCD/触摸屏驱动程序的开发  76-96
  5.1 Linux 设备驱动程序介绍  76-79
    5.1.1 Linux 设备驱动程序概述  76-77
    5.1.2 Linux 设备驱动程序的基本结构  77
    5.1.3 Linux 设备驱动程序的数据结构和实现函数  77-79
  5.2 LCD 驱动程序的开发  79-88
    5.2.1 LCD 控制器简介  79-82
    5.2.2 LCD 设备驱动架构分析  82-83
    5.2.3 LCD 驱动程序设计  83-87
    5.2.4 LCD 驱动程序调试  87-88
  5.3 触摸屏驱动程序的开发  88-95
    5.3.1 S3C2440 触摸屏工作原理  88-90
    5.3.2 触摸屏驱动程序流程设计  90-91
    5.3.3 触摸屏驱动程序设计  91-93
    5.3.4 触摸屏驱动程序调试  93-95
  5.4 本章小结  95-96
第六章嵌入式 GUI 的移植  96-106
  6.1 QT 架构简介  96-98
  6.2 QT/E 图形界面开发流程  98-99
  6.3 QT/E 的交叉编译及移植  99-103
  6.4 QT/E 的测试  103-105
  6.5 本章小结  105-106
第七章总结与展望  106-108
  7.1 总结  106
  7.2 展望  106-108
致谢  108-109
参考文献  109-111
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  111-112

基于ARM的嵌入式软硬件系统设计与实现

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