【正文】 ............................................................. 1 研究背景 ................................................................................................ 1 研究的目的和意義 ................................................................................ 2 2 嵌入式系統(tǒng)以及嵌入式 LINUX ...................................................................... 3 嵌入式系統(tǒng)概述 .................................................................................... 3 Linux 內(nèi)核 ............................................................................................. 7 3 嵌入式圖形用戶界面 ........................................................................................ 8 嵌入式 GUI 概述 .................................................................................. 9 嵌入式 GUI 的分類 .............................................................................. 9 4 嵌入式 GUI 的開發(fā)軟硬件環(huán)境 .................................................................... 10 硬件平臺簡介 ...................................................................................... 11 開發(fā)板主要資源 .................................................................................. 11 S3C2440 處理器簡介 .......................................................................... 12 軟件 開發(fā)環(huán)境 ...................................................................................... 13 操作系統(tǒng)的選擇及安裝 .......................................................... 13 交叉編譯 環(huán)境的搭建 .............................................................. 14 移植 LINUX 內(nèi)核 .................................................................... 17 開發(fā)板文件系統(tǒng)的構(gòu)建 ...................................................................... 21 5 工作日志記錄器的設(shè)計 .................................................................................. 26 圖形用戶界面設(shè)計 .............................................................................. 26 應(yīng)用程序功能設(shè)計 .............................................................................. 28 設(shè)計成果 .............................................................................................. 31 6 結(jié)論 .................................................................................................................. 31 7 謝辭 .................................................................................................................. 33 8 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 34 9 附錄 .................................................................................................................. 36 1 前言 隨著時代的發(fā)展，半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步 并且 隨著 3C 技術(shù)（消費(fèi)類電子，計算機(jī)，通信）融合的趨勢不可阻擋，嵌入式系統(tǒng)也將得到迅猛的發(fā)展，對嵌入式系統(tǒng)的要求也逐步的提高，嵌入式技術(shù)的研究與發(fā)展也成為當(dāng)今最熱門的話題。嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對象體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng)。以嵌入式計算機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)是繼 IT 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個新的技術(shù)發(fā)展方向。 研究背景 嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)今最熱門的概念之一，嵌入式系統(tǒng)的一般定義為：是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可剪裁，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微 處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)一級用戶的應(yīng)用程序4 個部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。而電氣工程師協(xié)會更權(quán)威的定義為：嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者監(jiān)視機(jī)器、裝置、工廠等大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)備。北航何立民教授則定義凡是具有 “嵌入性 ”、 “專用性 ”與 “計算機(jī)系統(tǒng) ”這三個基本要素的就是嵌入式系統(tǒng)。 由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小，性能好，功耗低，可靠性高以及面向行業(yè)應(yīng)用的突出特征，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事國防，消費(fèi)電子，信息家電，網(wǎng)絡(luò)通信，工業(yè)控制等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)可以說是無所不在，無處不在，就周圍的日常 生活用品而言，各種電子手表，電話， PDA，洗衣機(jī)，電視機(jī)，電飯鍋，微波爐，空調(diào)器都有嵌入式系統(tǒng)的存在，如果說我們生活在一個到處是嵌入式的世界，是毫不夸張的。 嵌入式操作系統(tǒng)要應(yīng)合嵌入式的特點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)的要求分配所有嵌入式的軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，同時又不能像通用計算機(jī)那樣使用一個大型的操作系統(tǒng)來完成所需要的所有功能，嵌入式操作系統(tǒng)是一種面向?qū)ｉT應(yīng)用的，只需要完成應(yīng)有功能而不能有太大資源浪費(fèi)的體積小，性能好，功耗低的 操作系統(tǒng)。而 LINUX 操作系統(tǒng)是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的典型代表，在保證可靠性較好的前提下，她的源 代碼都是開放的，所以可定制性、可移植性也非常好，作為嵌入式操作系統(tǒng)， LINUX 可以說是非常合適的。 在選擇好操作系統(tǒng)后，就要考慮更高一級的用戶體驗(yàn)方面的問題了。 GUI（用戶圖形界面交互系統(tǒng)）擺脫了命令行操作的傳統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)的詬病，使一般的用戶（并不擁有十分專業(yè)的計算機(jī)知識的人）也能夠很輕易的根據(jù)圖形化界面以及相關(guān)的提示界面進(jìn)行操作。而這樣的優(yōu)點(diǎn)正是我們嵌入式系統(tǒng)所需要的。 現(xiàn)在 LINUX 下面進(jìn)行 GUI 應(yīng)用程序開發(fā)與設(shè)計的最紅火的平臺就是 QT，QT 是 LINUX 下的 C++程序開發(fā)框架，它能夠很好的開發(fā)高性能、跨 平臺的客戶端以及服務(wù)端程序，并且 LINUX 下面的很多 GUI 界面應(yīng)用程序都是建立在QT 庫之上的。 研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)越來越多，嵌入式產(chǎn)品的種類越來越廣泛，目標(biāo)產(chǎn)品對 GUI 的需求越來越多，要求也越來越高。當(dāng)初的一些簡單的人機(jī)交互已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代嵌入式產(chǎn)品的要求，當(dāng)今幾乎只要是面向人機(jī)交互的嵌入式產(chǎn)品，就會涉及到文字編輯、圖形視頻，甚至是通過 WIFI 或者 3G 進(jìn)行 INTERNET 瀏覽，所有上述的功能都要求有一個可靠的 GUI 應(yīng)用程序框架。 由于嵌入式系統(tǒng)的資源比較有限，對 GUI 的要求也更高。這些產(chǎn)品 一般不可能建立在龐大的、非常消耗系統(tǒng)資源的 GUI 和大型操作系統(tǒng)上，如 Windows或 X Window上，于是，嵌入式產(chǎn)品對 GUI的 “輕型 ”要求特別高，任何不必要的資源消耗都應(yīng)該在系統(tǒng)定制以及程序編寫的時候給刪掉。另外嵌入式系統(tǒng)往往是一種定制設(shè)備，它們對 GUI 的需求也各不相同。有些系統(tǒng)只要求一些圖形功能，而有些系統(tǒng)要求完備的 GUI 支持，因此， GUI 也必須是可定制的。嵌入式系統(tǒng)對 GUI 的基本要求包括：輕型的、占用資源少、高性能、高可靠性及上層接口與硬件無關(guān)，高度可移植可配置。 Qt/Embedded 是一個專門為 小型設(shè)備提供圖形用戶界面的應(yīng)用框架和窗口系統(tǒng)，是高端嵌入式設(shè)備 PDA 及手機(jī)的主流開發(fā)工具。 作為一項成熟的技術(shù)，KDE（ Kool Desktop Environment， k 桌面環(huán)境）桌面系統(tǒng)對于嵌入式窗口系統(tǒng)的 設(shè)計有很大參考價值， Qt/Embedded 給嵌入式窗口系統(tǒng)提供了很好的框架，提供了豐富的窗口小部件 (Widgets)，并且還支持窗口部件的定制，因此它可以為用戶提供漂亮的圖形界面。 Qt/Embedded 是 KDE 等項目使用的 GUI 支持庫，所以有許多基于 Qt/Embedded 的 X Windows 程序可以非 常方便地移植到Qt/Embedded 版本上，而本文所述設(shè)計主要是基于 Qt/Embedded 的應(yīng)用上。 2 嵌入式系統(tǒng)以及嵌入式 LINUX 隨著數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，建立在其基礎(chǔ)上的嵌入式系統(tǒng)（ embedded system）已經(jīng)進(jìn)入到人們生活的方方面面，如信息家電概念中的機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)智能冰箱和工業(yè)控制中的智能測試儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器等。隨著嵌入式技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，它和人們的生活也將息息相關(guān)。我們可以想象有人可能沒有接觸過計算機(jī)，但很難想象他從來沒接觸過嵌入式系統(tǒng)！因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)無處不在，從收集、 PDA、汽 車到探測衛(wèi)星等，這些都是典型的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。 嵌入式系統(tǒng)概述 所謂 “嵌入式系統(tǒng) ”實(shí)際上是 “嵌入式計算機(jī)系統(tǒng) ”的簡稱，借用電氣工程師協(xié)會（ IEE）的一個定義：嵌入式系統(tǒng)是用來控制或監(jiān)視機(jī)器、裝置或工廠等大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)備。 也有人如此定義嵌入式系統(tǒng)：它是計算機(jī)軟件與硬件的綜合體，使以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。可以說，對嵌入式系統(tǒng)沒有一個非常明確的定義，但這并不影響其作為一個熱門話題。 嵌入式系統(tǒng)必須由硬件系 統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。其硬件不可避免地由三大部分組成，那就是中央處理器（ CPU）、存儲器以及輸入 /輸出手段。它要求軟硬結(jié)合，并融為一體而成為產(chǎn)品。芯片加軟件就成為產(chǎn)品，但要有相應(yīng)的開發(fā)工具輔助進(jìn)行開發(fā)。 嵌入式系統(tǒng)是面向應(yīng)用、面向產(chǎn)品的（于桌面計算機(jī) PC 不同），因此成本 因素非常關(guān)鍵。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器已經(jīng)超過 1000 種，流行的體系結(jié)構(gòu)有30 多個系列。在手機(jī)、 PDA 行業(yè)，大部分采用 ARM 核結(jié)構(gòu)為主。 把嵌入式計算機(jī)分為下面幾類：嵌入式微處理器 EMPU，嵌入式微控制器MCU，嵌入式 DSP 處理器 EDSP 和嵌入式片上系統(tǒng) SoC。 嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從 CISC(復(fù)雜指令集 )到 RISC(精簡指令集 )和Compact RISC 的轉(zhuǎn)變，常用的體系結(jié)構(gòu)有： X8 ARM、 MIPS 及 PowerPC等。 其他外部設(shè)備有 LCD 觸摸屏、鍵盤控制、串行口、并口、網(wǎng)口、 USB、A/D 和 PCI 總線等。 嵌入式系統(tǒng)無多余的軟件，并且軟件一般固化在 ROM 或者 FLASH 芯片上，硬件也無多余 RAM 存儲器容量，具有要求系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、成本低、體積小和功耗少等特點(diǎn)。在嵌入式系統(tǒng)中，采用 OS的嵌入式系統(tǒng)一般都是任務(wù)相對復(fù)雜， CPU 數(shù) 據(jù)長度為 16/32/64 位的高檔微控制器，有實(shí)時性的要求。而 16位以下的單片機(jī)系統(tǒng)一般都無 OS 的要求，控制和編成也相對簡單。 除了 OS之外，嵌入式系統(tǒng)最重要的部分就是應(yīng)用軟件的編寫，因?yàn)槊總€行業(yè)的自身特點(diǎn)不同，產(chǎn)品的特點(diǎn)也不同，所需要的應(yīng)用程序也不同。 通用計算機(jī)行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。計算機(jī) PC 產(chǎn)業(yè)中， 89%采用了 INTEL的8X86 體系結(jié)構(gòu)，芯片基