【正文】 ............... 14 DS18B20 設(shè)備的注冊(cè)和注銷 ........................................................................ 15 DS18B20 驅(qū)動(dòng)程序的測試 ....................................................................................... 15 4 bootloader 相關(guān)知識(shí) ............................................................................................................. 17 bootloader 背景知識(shí) .................................................................................................. 17 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) IV supervivi ..................................................................................................................... 17 本章小結(jié) .................................................................................................................... 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(jié) .................................................................................................................... 24 6 QT 應(yīng)用程序的開發(fā)及調(diào)試 ................................................................................................. 25 QT 的簡介 [10] ............................................................................................................. 25 QT 測溫應(yīng)用程 序 ...................................................................................................... 27 需求分析 ......................................................................................................... 27 程序設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 28 本章小結(jié) ................................................................................................................... 31 7 根文件文系統(tǒng)的介紹 .......................................................................................................... 33 文件系統(tǒng)相關(guān)知識(shí) ................................................................................................... 33 root_qtopia 文件系統(tǒng)介紹 ......................................................................................... 34 8 綜合調(diào)試 .............................................................................................................................. 40 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 44 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 45 附錄 A 程序清單 .................................................................................................................... 46 附錄 B 電路原理圖 ................................................................................................................ 58 附錄 C 實(shí)物圖 ........................................................................................................................ 59 致 謝 .................................................................................................................................. 60 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) –1– 1 緒 論 選題背景和意義 目前我國溫室大棚技術(shù)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，這 一 技術(shù)的誕生解決了北方人冬天沒蔬菜的難題。溫室大棚技術(shù)其關(guān)鍵技術(shù)在于對(duì) 溫室的 溫度 進(jìn)行 嚴(yán)格控制，只有嚴(yán)格的溫度控制才能保證棚內(nèi)植物正常生長，而如何實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制， 顯而易見溫 度采集作為大棚溫控是一個(gè)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(gè)良好的人機(jī)交互界面，但是如果使用 PC 機(jī)作為溫度采集系統(tǒng)就會(huì)大大提高生產(chǎn)成本，而且安裝放置也很不方便?；谶@一背景，本設(shè)計(jì)旨在 通過設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)平衡點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在消費(fèi)，工業(yè)控制，醫(yī)療衛(wèi)生甚至是軍事軍工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且將會(huì)在更廣泛的領(lǐng)域中占有更多的市場份額。嵌入式系統(tǒng)是 以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng) 于系統(tǒng)對(duì)功 能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) [1]。現(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(chǔ)的嵌入系統(tǒng)。 基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)電子系統(tǒng)無法比擬的 ，利用嵌入式 開發(fā)本設(shè)計(jì) 可以開發(fā)出具有良好的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)系統(tǒng)， 同時(shí)嵌入式系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是軟硬件可裁剪，依據(jù)自己系統(tǒng)的需要可以進(jìn)行靈活的 軟硬件設(shè)計(jì)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(yīng)用于多種應(yīng)用場合。這些優(yōu)點(diǎn)就大大擴(kuò)大了基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。 由于 mini2440 是 一款 接口豐富，價(jià)格低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定性高， 功耗小，性價(jià)比極高的 ARM9 系列開發(fā)板 。 所以本設(shè)計(jì)采用 mini2440 為硬件開發(fā)平臺(tái) 。 通過設(shè)計(jì) 嵌入式 溫度采集一方面可以解決一些實(shí)際問題，但更為重要的是 通過 本設(shè)計(jì)是對(duì)自己大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)檢驗(yàn)，由于大學(xué)期間沒有學(xué)習(xí)有關(guān)嵌入式的相關(guān)知識(shí)，通過自學(xué)嵌入式開發(fā)的相關(guān)知識(shí)，讓自己對(duì)嵌入式有一個(gè)深入的理解，為以后的學(xué)習(xí)工作 奠定基礎(chǔ)。 本文主要研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容是利用 mini2440 開發(fā)板通過 DS18B20 實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)采集并最終通過 QT 界面顯示 溫度值，通過獲取內(nèi)核時(shí)間顯示實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度顯示 。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) –2– 首先 ， 本設(shè)計(jì)詳細(xì)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(tái) 做嵌入式溫度采集系統(tǒng) 的 可行性和系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)， 以及對(duì) mini2440 開發(fā)板的 交叉 開發(fā)環(huán)境的搭建 也 進(jìn)行了詳細(xì)的介紹 。 其次，本文將對(duì) Linux內(nèi)核的 架構(gòu) 和相關(guān)操作做一個(gè)簡單的介紹， 以及 針對(duì) mini2440開發(fā)板 如何 進(jìn)行 Linux 內(nèi)核的移植，裁剪，配置和編譯 等關(guān)鍵環(huán)節(jié)做了詳細(xì)的說明 。 第三，通過分析設(shè)計(jì)要求，結(jié)合 mini2440 的硬件結(jié)構(gòu)編寫 DS18B20 的驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)通過編寫 驅(qū)動(dòng) 測試程序，上機(jī)調(diào)試驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)的正確性。 第四，介紹根文件系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，了解 根 文件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。 最后，在驗(yàn)證硬件驅(qū)動(dòng)的正確性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的應(yīng)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體綜合調(diào)試。 在硬件方面 ， 主要 實(shí)現(xiàn)了 DS18B20 的硬件電路的設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn) 了 D218B20 的底層驅(qū)動(dòng)的編寫和頂層應(yīng)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(shí)還 有 根文件系統(tǒng)鏡像制作等相關(guān)內(nèi)容。 本章小結(jié) 本章對(duì)基于 ARM9 做溫度采集 系統(tǒng) 的意義做了總體概括，并對(duì) 嵌入式開發(fā) 的 應(yīng)用情況做了簡單的介紹。另外， 本文 還 詳細(xì) 介紹了 本 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及 整個(gè)設(shè)計(jì) 的 開發(fā)流程 。 基于 ARM 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) –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(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元。其功耗低，體積小且靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)成本和敏感 性有特殊要求 的 實(shí)際 應(yīng)用。 其總線 采用了新的總線架構(gòu) AMBA (Advanced Micro Controller Bus Architecture)。 S3C2440其特點(diǎn) 是 CPU是一個(gè) 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(jié)構(gòu)。這 一 結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的 16KB指令 Cache和 16KB數(shù)據(jù) Cache每個(gè)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(shè)， S3C2440無需配置額外的組 也同時(shí) 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(chǔ)器采用 ，外部 IO口采用 ； ? 內(nèi)置外部存儲(chǔ)器控制器 (SDRAM控制和芯片選擇邏輯 )； ? 3個(gè)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(gè)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(shí)鐘發(fā)生器； S3C2440支持從 Nand Flash啟動(dòng)， Nand Flash具有容量大，比 NOR Flash價(jià)格等特點(diǎn)。用戶可以選擇將引導(dǎo)代碼和操