【正文】 ............... 14 DS18B20 設備的注冊和注銷 ........................................................................ 15 DS18B20 驅動程序的測試 ....................................................................................... 15 4 bootloader 相關知識 ............................................................................................................. 17 bootloader 背景知識 .................................................................................................. 17 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 IV supervivi ..................................................................................................................... 17 本章小結 .................................................................................................................... 19 5 Linux 內(nèi)核 ............................................................................................................................ 20 Linux 系統(tǒng)簡介 ......................................................................................................... 20 內(nèi)核移植到 mini2440 .......................................................................... 22 配置編譯生成 zImage ............................................................................................... 22 本章小結 .................................................................................................................... 24 6 QT 應用程序的開發(fā)及調(diào)試 ................................................................................................. 25 QT 的簡介 [10] ............................................................................................................. 25 QT 測溫應用程 序 ...................................................................................................... 27 需求分析 ......................................................................................................... 27 程序設計 ......................................................................................................... 28 本章小結 ................................................................................................................... 31 7 根文件文系統(tǒng)的介紹 .......................................................................................................... 33 文件系統(tǒng)相關知識 ................................................................................................... 33 root_qtopia 文件系統(tǒng)介紹 ......................................................................................... 34 8 綜合調(diào)試 .............................................................................................................................. 40 結 論 .................................................................................................................................. 44 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 45 附錄 A 程序清單 .................................................................................................................... 46 附錄 B 電路原理圖 ................................................................................................................ 58 附錄 C 實物圖 ........................................................................................................................ 59 致 謝 .................................................................................................................................. 60 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 –1– 1 緒 論 選題背景和意義 目前我國溫室大棚技術已經(jīng)在全國范圍內(nèi)被廣泛應用，這 一 技術的誕生解決了北方人冬天沒蔬菜的難題。溫室大棚技術其關鍵技術在于對 溫室的 溫度 進行 嚴格控制，只有嚴格的溫度控制才能保證棚內(nèi)植物正常生長，而如何實現(xiàn)對溫度的實時控制， 顯而易見溫 度采集作為大棚溫控是一個不可忽略的環(huán)節(jié)，然而傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)一般穩(wěn)定性不高，而且沒有一個良好的人機交互界面，但是如果使用 PC 機作為溫度采集系統(tǒng)就會大大提高生產(chǎn)成本，而且安裝放置也很不方便。基于這一背景，本設計旨在 通過設計一個基于 ARM 的嵌入式溫度采集系統(tǒng)在成本高和穩(wěn)定性差之間尋求一個平衡點。 隨著電子技術的不斷發(fā)展，基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在消費，工業(yè)控制，醫(yī)療衛(wèi)生甚至是軍事軍工等領域得到了廣泛的應用，并且將會在更廣泛的領域中占有更多的市場份額。嵌入式系統(tǒng)是 以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪、適應 于系統(tǒng)對功 能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng) [1]?，F(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)有很多種類 ,但最為成熟的是以 ARM 為基礎的嵌入系統(tǒng)。 基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)有諸多優(yōu)點是傳統(tǒng)電子系統(tǒng)無法比擬的 ，利用嵌入式 開發(fā)本設計 可以開發(fā)出具有良好的人機交互界面的實時系統(tǒng)， 同時嵌入式系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是軟硬件可裁剪，依據(jù)自己系統(tǒng)的需要可以進行靈活的 軟硬件設計開發(fā)， 而且基于 ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)成本低，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性高，功耗低，體積小，并且能夠應用于多種應用場合。這些優(yōu)點就大大擴大了基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)的應用范圍。 由于 mini2440 是 一款 接口豐富，價格低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定性高， 功耗小，性價比極高的 ARM9 系列開發(fā)板 。 所以本設計采用 mini2440 為硬件開發(fā)平臺 。 通過設計 嵌入式 溫度采集一方面可以解決一些實際問題，但更為重要的是 通過 本設計是對自己大學四年學習的一個檢驗，由于大學期間沒有學習有關嵌入式的相關知識，通過自學嵌入式開發(fā)的相關知識，讓自己對嵌入式有一個深入的理解，為以后的學習工作 奠定基礎。 本文主要研究內(nèi)容 本設計主要研究的內(nèi)容是利用 mini2440 開發(fā)板通過 DS18B20 實現(xiàn)溫度的實時采集并最終通過 QT 界面顯示 溫度值，通過獲取內(nèi)核時間顯示實現(xiàn)實時溫度顯示 。具體設計內(nèi)容如下： 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 –2– 首先 ， 本設計詳細介紹了 mini2440 開發(fā)板的硬件環(huán)境和豐富的接口資源 ， 論證以mini2440 開發(fā) 平臺 做嵌入式溫度采集系統(tǒng) 的 可行性和系統(tǒng) 優(yōu)點， 以及對 mini2440 開發(fā)板的 交叉 開發(fā)環(huán)境的搭建 也 進行了詳細的介紹 。 其次，本文將對 Linux內(nèi)核的 架構 和相關操作做一個簡單的介紹， 以及 針對 mini2440開發(fā)板 如何 進行 Linux 內(nèi)核的移植，裁剪，配置和編譯 等關鍵環(huán)節(jié)做了詳細的說明 。 第三，通過分析設計要求，結合 mini2440 的硬件結構編寫 DS18B20 的驅動程序，同時通過編寫 驅動 測試程序，上機調(diào)試驗證驅動的正確性。 第四，介紹根文件系統(tǒng)的相關知識，了解 根 文件系統(tǒng)整體結構。 最后，在驗證硬件驅動的正確性的基礎上實現(xiàn)人機交互界面的應用 QT 程序的開發(fā)，然后編 譯生成內(nèi)核，制作根文件系統(tǒng)鏡像，最后實現(xiàn)系統(tǒng)的整體綜合調(diào)試。 在硬件方面 ， 主要 實現(xiàn)了 DS18B20 的硬件電路的設計，可行性的論證以及交叉開發(fā)環(huán)境的搭建； 在軟件方面 ， 主要是實現(xiàn) 了 D218B20 的底層驅動的編寫和頂層應用程序的編寫，以及 Linux 內(nèi)核的移植，配置，編譯和 zImage 的生成，同時還 有 根文件系統(tǒng)鏡像制作等相關內(nèi)容。 本章小結 本章對基于 ARM9 做溫度采集 系統(tǒng) 的意義做了總體概括，并對 嵌入式開發(fā) 的 應用情況做了簡單的介紹。另外， 本文 還 詳細 介紹了 本 設計的主要內(nèi)容及 整個設計 的 開發(fā)流程 。 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 –3– 2 mini2440 開發(fā)板的介紹 S3C2440 處理器 Mini2440采用了 S3C2440作為處理器 [2]。 S3C2440采用了 ARM920T的內(nèi)核， m的 CMOS標準宏單元和存儲器單元。其功耗低，體積小且靜態(tài)設計特別適合于對成本和敏感 性有特殊要求 的 實際 應用。 其總線 采用了新的總線架構 AMBA (Advanced Micro Controller Bus Architecture)。 S3C2440其特點 是 CPU是一個 16/32位 ARM920T的 RISC處理器， ARM920T具備 MMU， AMBA， BUS以及 Harvard高速 緩沖體系結構。這 一 結構具有獨立的 16KB指令 Cache和 16KB數(shù)據(jù) Cache每個都是由具有 8字長的行組成。 通過一套完整的通用系統(tǒng)外設， S3C2440無需配置額外的組 也同時 減少整體系統(tǒng)成本 。 S3C2440集成以下片上功能 (列出部分 )： ? 內(nèi)核采用 ，存儲器采用 ，外部 IO口采用 ； ? 內(nèi)置外部存儲器控制器 (SDRAM控制和芯片選擇邏輯 )； ? 3個通用異步串行端口； ? LCD控制器； ? SD卡接口； ? 主從 USB接口； ? AC’97解碼器接口； ? 130個通用 I/口和 24通道外部中斷源； ? 具有普通，慢速，空閑和掉電模式； ? PLL片上時鐘發(fā)生器； S3C2440支持從 Nand Flash啟動， Nand Flash具有容量大，比 NOR Flash價格等特點。用戶可以選擇將引導代碼和操