1、 中 北 大 學畢業論文開題報告學 生 姓 名：陳飛學 號：0905014222學 院、系：信息與通信工程學院、光電工程系專 業：電子信息科學與技術論 文 題 目：基于嵌入式linux的數碼相框的設計指導教師:程耀瑜2021年3月14日畢 業 論 文 開 題 報 告1結合畢業論文情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述一、本課題的研究背景當膠卷退出我們普通人的生活之后，拍攝沖洗膠卷擴印照片的經典流程也漸漸從我們身邊消失。取而代之的是，大量的數碼相機用戶群，和種類繁多的各種存儲介質。而數碼相框那么是目前回放這些照片的最好途徑，作為瀏覽數字照片的核心產品，數碼相框正

2、確的迎合了消費者的需求。數碼攝影必然推動數碼相框的開展，因為全世界打印的數碼相片不到35%1。數碼相框通常直接插上相機的存儲卡展示照片，當然更多的數碼相框會提供內部存儲空間以接外接存儲卡功能。數碼相框就是一個相框，不過它不再用放進相片的方式來展示，而是通過一個液晶的屏幕顯示，它可以通過讀卡器的接口從SD卡獲取相片，并設置循環顯示的方式，比普通的相框更靈活多變，也給現在日益使用的數碼相片一個新的展示空間2。數碼相框可以用來美化家居，構造精致生活享受。分享快樂、展示成功；帶給父母，緩解思念；或者帶入辦公室，消解工作壓力。而和傳統的相框相比，數碼相框也具備了很多的優勢。數碼相框的外觀已經非常接近傳統

3、相框，而且更為精致，但是卻能存放更多的照片，而不像傳統相框哪么單一，而且數碼相框開展至今5、6個年頭，像素從200W像素開展到目前的600W以上像素，畫面精度已經大幅提升。相框也從當初主流的4寸屏變為8寸屏，帶來的視覺效果絕對是傳統相框所不能比較的。另外，目前數碼相框的作用也非常繁多，已經脫離了普通的相框定義，播放電影、欣賞音樂、日歷、時鐘等等讓多媒體更貼近生活，相框也能讓我們時刻感受到數碼的感覺2。為了使數碼相框能夠活靈活現的展現它的魅力，其內部構建的系統是十分重要的，目前絕大局部數碼相框都是基于嵌入式linux系統的。嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統進行裁剪修改，使之能在

4、嵌入式計算機系統上運行的一種操作系統3。嵌入式linux既繼承了Internet上無限的開放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統的特性。嵌入式Linux的特點是版權費免費，購置費用媒介本錢技術支持全世界的自由軟件開發者提供支持網絡特性免費，而且性能優異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應用軟件支持，應用產品開發周期短，新產品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植，實時性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，實時性能穩定性好平安性好。linux是一種通用的全適合應用于嵌入式系統的操作系統，它既可以嵌入到一個非常小的系統中處理簡單的任務，也可以組合起來處理非常復雜

5、的任務3。 Linux做嵌入式的優勢，首先，Linux是開放源代碼的，不存在黑箱技術，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發者的強大技術支持；其次，Linux的內核小、效率高，內核的更新速度很快,linux是可以定制的，其系統內核最小只有約134KB。第三，Linux是免費的OS，在價格上極具競爭力4。 Linux還有著嵌入式操作系統所需要的很多特色，突出的就是Linux適應于多種CPU和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統。到目前為止，它可以支持二三十種CPU6。而且性能穩定，裁剪性很好，開發和使用都很容易。很多CPU包括家電業芯片，都開始做Linux的平臺移植工作。移植的速度遠遠超過

6、Java的開發環境7。也就是說，如果今天用Linux環境開發產品，那么將來換CPU就不會遇到困擾。同時，Linux內核的結構在網絡方面是非常完整的，Linux對網絡中最常用的TCP/IP協議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網絡，以及無線網絡，Toker ring(令牌環網)、光纖甚至衛星的支持8。所以Linux很適于做信息家電的開發。二、國內外技術開展現狀嵌入式技術的開展，大致經歷了四個階段：第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統，同時具有與監測、伺服、指示設備相配合的功能。第二階段是以嵌入式CPU為根底、以簡單操作系統為核心的嵌入式系統。第三階段是以嵌入式操作系統為

7、標志的嵌入式系統。第四階段是以基于Internet為標志的嵌入式系統，這是一個正在迅速開展的階段。嵌入式系統的開展對嵌入式操作系統提出了更高的要求。因此，對嵌入式操作系統的結構、設計、用戶界面等諸多方面進行深入研究，將有助于嵌入式系統的應用和開展9。 1國內的開展現狀嵌入式技術是一門多學科、高科技的綜合性技術，廣泛應用于工業生產、日常生活、科學研究、軍事國防、航空航天、醫療衛生、文化教育、播送電視等眾多領域10。 隨著城市信息化和行業信息化的持續深入，嵌入式技術已成為信息產業中開展最快、應用最廣的計算機技術之一。每年全球嵌入式系統相關工業產值超過1萬億美元。據有關部門統計，在2021年中國軟件

8、業收入的7570億元中，嵌入式軟件就占了14.8%，在軟件出口中占了2/3左右11。賽迪參謀提供的數據說明，由于市場空間巨大，中國嵌入式軟件產業將繼續保持高速增長，2021年中國嵌入式軟件市場規模已到達2496.2億元人民幣。而到2021年，其規模有望到達4650億元人民幣12。在MP3、MP4之類的小型電子產品中，嵌入式系統用到的比較多，現如今， 的開展十分迅速，尤其從智能 出現之后，MP3、MP4之類的電子產品逐步被替代，因此，嵌入式技術在 上的開展比較充分。 國外商品化的嵌入式實時操作系統，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產品。我國自主開

9、發的嵌入式系統軟件產品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發平臺DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統雖然還不夠完善。同時由于是研究熱點，所以我們可以在網上找到各種各樣的免費資源，從各大廠商的開發文檔，到各種驅動，程序源代碼，甚至很多廠商還提供微處理器的樣片。這對于我們從事這方面的研發，無疑是個資源寶庫。對于軟件設計來說，不管是上手還是進一步開發，都相對來說比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進入研究狀態，利于發揮大家的積極創造性12。 在國內，雖然嵌入式應用、開發很廣，但該領域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數人員在從事這方面工作。 2國外的開展狀況Linu

10、x本身是從歐美開展起來的，應用到嵌入式上面也是最早的，因此，在嵌入式linux這方面國外的技術要比國內強勢很多。目前許多嵌入式系統都是國外的技術，如vxworks、winCE等。美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，45年后嵌入式智能電腦) 工具將是PC和因特網之后最偉大的創造13。進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產品的共同開展方向。在通信領域，數字技術正在全面取代模擬技術。在播送電視領域，美國已開始由模擬電視向數字電視轉變，歐洲的DVB數字電視播送技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻播送DAB也已進入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產業

11、開展中的作用日益重要。所有上述產品中，都離不開嵌入式系統技術。像前途無可計量的維納斯方案生產機頂盒，核心技術就是采用32位以上芯片級的嵌入式技術14。在個人領域中，嵌入式產品將主要是個人商用，作為個人移動的數據處理和通訊軟件。由于嵌入式設備具有自然的人機交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效15。 目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等，這種小型手持嵌入式系統將發揮巨大的作用。自動控制領域，不僅可以用

12、于ATM機，自動售貨機，工業控制等專用設備，和移動通訊設備結合、GPS、娛樂相結合，嵌入式系統同樣可以發揮巨大的作用。3、 本課題研究目的 本設計是在嵌入式linux系統的根底上編寫QT應用程序并在嵌入式環境下運行的課題，主要研究方向在于嵌入式linux系統的構建和移植以及應用程序的運行。本課題在實際應用和生產方面都具有重要意義。1嵌入式開發是當今社會的開展潮流，學會在硬件平臺上移植嵌入式系統是學習嵌入式開發必經之路。2現如今硬件多種多樣，針對硬件的驅動也要隨時更新，學會寫驅動是嵌入式開發的一個十分重要的局部。 3應用程序可以使電子設備的功能發揮的淋漓盡致，學會使用QT的編程可以使編程簡單而且

13、美觀。4設計完成后的調試過程直接決定了系統運行的穩定性，學會各個局部的調試是不可或缺的。參考文獻：1 陳溯. 基于 ARM 平臺的數碼相框軟件開發D. 廈門: 廈門大學, 2021.2 何巍. 數碼相框的設計與實現D. 大連海事大學, 2021.3 金西, 黃汪. 嵌入式 Linux 技術及其應用J. 計算機應用, 2000, 20(7): 4-6.4 王學龍. 嵌入式 Linux 系統設計與應用M. 清華大學出版社, 2001.5 Daniel P.Bovet，Marco Cesati深入理解Linux內核M陳莉君等譯北京：中國電力出版社，20016 周立功ARM嵌入式系統根底教程M北京：北

14、京航空航天大學出版社，20057 王田苗嵌入式系統設計與實例開發M北京：清華大學出版社，20028 陳賾等ARM9嵌入式技術及LINUX高級實踐教程M北京：北京航空航天大學出版社，2005.9 孫瓊. 嵌入式 Linux 應用程序開發詳解M. 人民郵電出版社, 2006.10 Yagbmour K, 秦云川. 構建嵌入式 Linux 系統M. 中國電力出版社, 2021.11 周立功, 陳明計, 陳渝. ARM 嵌入式 Linux 系統構建與驅動開發范例M. 北京航空航天大學出版社, 2006.12 孫紀坤, 張小全. 嵌入式 Linux 系統開發技術詳解: 基于 ARMM. 人民郵電出版社,

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. 畢 業 論 文 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段途徑：一、本課題主要解決的問題ARM9微處理器的使用方法、bootloader移植、Linux內核以及文件系統移植的操作方法。2.設計包括五大局部：bootloader的移植、linux內核的裁剪和移植、驅動的實現、文件系統的創立和移植、QT應用程序的開發等內容，通過FriendlyARM mini2440開發板實

17、現數碼相框的設計。3.設計完成后整體的調試分為硬件的調試，bootloader的調試，內核的調試，文件系統的調試，觸屏驅動的調試和應用程序的調試。二、本課題的研究手段觸屏驅動應用程序QT運行環境文件系統Linux內核bootloaderSD卡驅動圖1 整體開發流程圖1） ARM9ARM9系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9處理器，通過全新的設計，采用了更多的晶體管，能夠到達兩倍以上于ARM7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時鐘頻率和減少指令執行周期實現的。ARM9采用5級流水線。增加的流水線設計提高了時

18、鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠將每一個指令處理分配到5個時鐘周期內，在每一個時鐘周期內同時有5個指令在執行。ARM9處理器的主要結構及其特點：32bit定點RISC處理器，改良型ARM/Thumb代碼交織，增強性乘法器設計。支持實時real-time調試；片內指令和數據SRAM，而且指令和數據的存儲器容量可調；片內指令和數據高速緩沖器cache容量從4K字節到1M字節；設置保護單元protection unit，非常適合嵌入式應用中對存儲器進行分段和保護；采用AMBA AHB總線接口，為外設提供統一的地址和數據總線；支持外部協處理器，指令和數據總線有簡單的握手信令支持；支持標準根本邏輯單

19、元掃描測試方法學，而且支持BIST(built-in-self-test；支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤指令和數據。2） Bootloader 在嵌入式操作系統中，BootLoader是在操作系統內核運行之前運行。可以初始化硬件設備、建立內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件環境帶到一個適宜狀態，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環境。在嵌入式系統中，通常并沒有像BIOS那樣的固件程序注，有的嵌入式CPU也會內嵌一段短小的啟動程序，因此整個系統的加載啟動任務就完全由BootLoader來完成。在一個基于ARM7TDMI core的嵌入式系統中，系統在上電或復位時通常都從地址0x000000

20、00處開始執行，而在這個地址處安排的通常就是系統的BootLoader程序。 引導加載程序是系統加電后運行的第一段軟件代碼。PC機中的引導加載程序由BIOS(其本質就是一段固件程序)和位于硬盤MBR中的OS BootLoader比方，LILO和GRUB等一起組成。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤MBR中的BootLoader讀到系統的RAM中，然后將控制權交給OS BootLoader。BootLoader的主要運行任務就是將內核映象從硬盤上讀到 RAM 中，然后跳轉到內核的入口點去運行，也即開始啟動操作系統。3） linux內核 Linux是最受歡送的自由電腦操作系統內核。它是一個

21、用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統。Linux最早是由芬蘭黑客 Linus Torvalds為嘗試在英特爾x86架構上提供自由免費的類Unix操作系統而開發的。該方案開始于1991年，在方案的早期有一些Minix 黑客提供了協助，而今天全球無數程序員正在為該方案無償提供幫助。 技術上說Linux是一個內核。“內核指的是一個提供硬件抽象層、磁盤及文件系統控制、多任務等功能的系統軟件。一個內核不是一套完整的操作系統。一套基于Linux內核的完整操作系統叫作Linux操作系統，或是GNU/Linux。4觸摸屏工作原理為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。觸摸屏屬于典型的字符設備，可以像文件一樣被訪問，被應用程序使用標準系統調用翻開、讀取 、寫和關閉。5） SD卡SD卡Secure Digital Memory Card中文翻譯為平安數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新