【正文】 系統(tǒng)調(diào)試和解決 ...........................................43 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行 ..........................................43 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題和解決 ..........................44 第六章 總結(jié)與展望 ...............................................46 參考文獻(xiàn) ........................................................47 致謝 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 重點(diǎn) 介紹了 如何使用 開(kāi)源播放 器 MPlayer、 解碼 庫(kù)libmad、 Qt Creator 工具 來(lái) 開(kāi)發(fā) 一個(gè) 有圖形界面的 MP3 播放器 。 Design and Implementation for a MP3 Player Based on Embeded Linux A Dissertation Submitted to Nanjing Institute of Technology For the Academic Degree of Bachelor of Science By Supervised by Lecturer KangNi College Nanjing Institute of Technology Jun 2020 摘 要 伴隨嵌入式系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展以及普通用戶對(duì)多媒體應(yīng)用越來(lái)越旺盛的需求 ,具有多媒體播放功能設(shè)備逐漸成為嵌入式系統(tǒng)中必不可少的重要功能 。還介紹了 如何移植 Uboot、 Linux 內(nèi)核、 Qt 和文件系統(tǒng) ，并在移植好之后燒寫到開(kāi)發(fā)板之上， 得到 一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行在開(kāi)發(fā)板上的 MP3 播放器 。 附錄 A 源代碼 ...................................................48 附錄 ...........................................48 附錄 ..........................................48 附錄 .........................................49 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 1 第一章 緒 論 課題研究背景和意義 隨著社會(huì)的日益信息化，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常 生活的每一個(gè)角落。 尤其 在工業(yè)中， 幾十年來(lái)， 具有 嵌入式技術(shù)的數(shù) 控 機(jī)床、 工業(yè) 智能機(jī)器人 、 智能 設(shè)備 、服務(wù) 型 機(jī)器人 一直都對(duì) 傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方式 不斷改善和提高 著 。 像 以前需要兩塊甚至多塊芯片才能處理的 數(shù)據(jù)，現(xiàn)在基本上可以通過(guò)單塊 ARM 芯片完成，不僅僅降低系統(tǒng)成本，同時(shí)也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 2 嵌入式 系統(tǒng) 發(fā)展和現(xiàn)狀 嵌入式操作系統(tǒng) 英國(guó)電機(jī)工程師協(xié)會(huì) BIEE（ Britain Institute of Eletrical Engineers）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義是：嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器甚至工廠運(yùn)作的裝置 [1]。 20世紀(jì) 90 年代 之 后，隨著對(duì)實(shí)時(shí)性要求的提高 、 軟件規(guī)模不斷 增加 ，逐漸發(fā)展 出 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，并作為一種軟件平臺(tái)逐步成為目前嵌入式操作系統(tǒng)的主流。 這幾年里， 基于這三大 智能系統(tǒng)的智能手機(jī)、平板電腦的數(shù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，提高了人們的工作效率和生活舒適度。在這場(chǎng)操作系統(tǒng)之爭(zhēng)中，如 Palm OS、WebOS 、 Windows CE、 Meego 等系統(tǒng)已經(jīng)淡出了歷史的舞臺(tái)，而 Symbian、 Black Berry OS 則在垂死掙扎。 嵌入式 Linux 和 Linux 應(yīng)用程序 開(kāi)發(fā)沒(méi)有太大區(qū)別 ， 但是 ，嵌入式 Linux 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中同純粹基于 Linux 環(huán)境下的開(kāi)發(fā)流程有著 一個(gè) 本質(zhì)的不同 之處 ：前者需要在宿主機(jī) 器 上交叉編譯、交叉調(diào)試， 而在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行被調(diào)試程序；而后者都是 在通用 計(jì)算機(jī) 上進(jìn)行本機(jī)編輯， 本機(jī)編譯、 連接、 調(diào)試 、 運(yùn)行 的 。T），見(jiàn)有利可圖，就禁止免費(fèi)使用 UNIX 并推出了收費(fèi)版本 UNIX System V 。該組織編寫出了一個(gè)完整操作系統(tǒng)的大部分內(nèi)容，如編譯器、系統(tǒng)管理工具、網(wǎng)絡(luò)工具、 Office 套件、多媒體和繪圖軟件，除了內(nèi)核。 ARM 的介紹 嵌入式處理器 與 常見(jiàn)的 基 X86 架構(gòu)處理器 的 PC 相比，最大的優(yōu)勢(shì) 是低功耗。什么事“ ARM”？ ARM 是Advanced RISC Machines （高級(jí)精簡(jiǎn)指令集處理機(jī)）的縮寫，表示一種知識(shí)產(chǎn)權(quán)核 。 ARM公司與 2020 年十月 發(fā)布的 CortexA50 核心 ，面向服務(wù)器領(lǐng)域，此番旨在同Intel 爭(zhēng)奪 其 基于 X86 體系的 服務(wù)器 市場(chǎng)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)基于三星 S3C2440 的 XC2400 開(kāi)發(fā)板，其微處理器為 基于 ARM9 內(nèi)核 的 ARM 920T。 2020 年， Nokia南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 5 將 Qt 售予芬蘭軟件公司 Digia，而 Qt仍將保持開(kāi)源。 Qt 可以在多個(gè)平臺(tái)（ Unix、 Linux、 Windows、 Mac 等）上運(yùn)行，從某種意義上講， Qt 類似于Microsof 的 MFC 或 Borland 的 VCL，都是 C++的一個(gè)函數(shù)庫(kù)。 如 ： ，它是用于 PC 機(jī) linux 平臺(tái)的 Qt源碼包。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將在 X86 平臺(tái)上安裝面向 Qt/X11 的 Qt，軟件版本為。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容包括： (1)了解一個(gè)嵌入式 Linux 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 6 (2)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的 搭建：包括交叉編譯環(huán)境的建立、環(huán)境變量的配置等； (3)掌握 Linux內(nèi)核的移植、開(kāi)源 MP3音樂(lè)播放器的移植、用 Qt開(kāi)發(fā)的程序 及其 移植； (1)了解 Bootloader 的功能和作用； (2)掌握嵌入式 Linux 的 程序 開(kāi)發(fā) ，以及 編譯、調(diào)試 方法和步驟。 第二章主要介紹了本系統(tǒng)的 硬件平臺(tái) 。 第四章主要是詳細(xì) MPlayer 的 編譯和移植 工作，以及 Qt 程序的開(kāi)發(fā)和移植工作。軟件 平臺(tái)選擇嵌入式 Linux 操作系統(tǒng) 。 開(kāi)發(fā)板硬件介紹 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用 XC2440 開(kāi)發(fā)板，如圖 所示：包括 S3C2440 處理器、NAND Flash、 NOR Flash、 SDRAM、 串口、 下載接口 、音頻 解碼芯片和 接口、 LCD和觸摸屏接口、 時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。 再?gòu)膬r(jià)格上來(lái)看， NOR 的價(jià)格更高。這就需要修改 Uboot 源碼，使 得 Uboot 在得到執(zhí)行權(quán)后能夠?qū)⑵渥陨砜截惖介_(kāi)發(fā)板上 SDRAM 中，以便處理器能夠執(zhí)行Uboot。 用于本設(shè)計(jì) MP3 播放器的硬件架構(gòu) 該 MP3 播放器系統(tǒng)總體框圖如圖 所示：包括 基于 ARM 價(jià)格的三星 S3C2440 處理器 ， NAND、 SDRAM 存儲(chǔ)器 、音頻 處理模塊 、 LCD 和觸摸屏接口 、復(fù)位 按鍵 、 Jlink 接口等 。此外采用開(kāi)源 Linux 系統(tǒng)，不需要 像其它一些系統(tǒng)那樣需要 繳納專利授權(quán) 費(fèi)用。 交叉編譯環(huán)境 主要包括：目標(biāo)板操作系統(tǒng)、 目標(biāo)板CPU體系 架構(gòu)、編譯器等。 3. 主機(jī)和開(kāi)發(fā)板之間的通信 接口 串口： 用串口 控制板子。 RJ45 以太網(wǎng)接口： 設(shè)置 好開(kāi)發(fā)板 、 PC 網(wǎng)卡的 IP 地址后 ，可以用 NFS 掛載的方式來(lái)共享主機(jī)需要下載到開(kāi)發(fā)板上編譯好的代碼 ，也可以使用 FTP、TFTP 工具來(lái)傳輸文件 ，這樣速率非?？欤⑶液芊奖闶褂?。 VMware Workstation 是一款功能強(qiáng)大的 提供 桌面虛擬 化功能的 軟件， 使用戶可在單一的桌面上同時(shí)運(yùn)行 多個(gè) 操作系統(tǒng)， 是 進(jìn)行開(kāi)發(fā)測(cè)試部署新的應(yīng)用 、服務(wù)、 程序 等 的最佳解決方案。 快照功 能介紹和使用： VMware 快照功能是虛擬機(jī)磁盤文件（ VMDK）在某個(gè)時(shí)間點(diǎn) 的復(fù)本。這個(gè)功能就有點(diǎn)類似于我們系統(tǒng)備份功能！但是 VMware 的快照比系統(tǒng)備份功能更強(qiáng)一些，如硬件及一些設(shè)置都可以保存下來(lái)。 建立的 快照如圖 所示。嚴(yán)格 地 來(lái)講， Linux 這個(gè)詞本身只表示 Linux 內(nèi)核，但在實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用 Linux 來(lái)形容整個(gè)基于 Linux 內(nèi)核，并且使用 GNU 項(xiàng)目中的 各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)。原本的桌面版 Red Hat Linux 發(fā)行包則與來(lái)自民間的 Fedora 開(kāi)源社區(qū) 合并，成為 Fedora Core 發(fā)行版本。 另一個(gè) Linux 發(fā)行版本 CentOS，也是 CentOS 社區(qū)完全使用 Red Hat 原代碼創(chuàng)新編譯，僅僅更改 LOGO 等極少部分。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用 RedHat Enterprise Linux 版本。 圖 選擇“桌面 ” 選項(xiàng) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 16 Red Hat Enterprise Linux 系統(tǒng)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是方便安裝軟件：將安裝光盤 或者鏡像文件 掛載為本地 的 “ 軟件源 ” ，這樣就以直接搜索一些常用的軟件包，搜索到之后 可以 直接 安裝，不需要 再 進(jìn)行 下載了 。注意， 必須 要 將 操作系統(tǒng)光盤 鏡像文件改名為“ Red Hat Enterprise Linux ” 掛載為“軟件源”， 這樣才能成功。依次點(diǎn)擊 VMware Setting Option Shared Folders， 選擇“ Always Enabled” ，并添加準(zhǔn)備共享給虛擬機(jī)的文件夾。 安裝交叉編譯器 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所使用的交叉編譯器 版本 是 ， 其 源碼包為： 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文 ） 18 圖 查看 安裝的 armlinuxgcc 相關(guān) 信息 Bootloader 和 Uboot 的介紹 啟動(dòng) 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第一 步操作是加電，隨后引導(dǎo)程序運(yùn)行，讀取硬盤上的內(nèi)核鏡像 進(jìn) 而載入 RAM，然后才是啟動(dòng)操作系統(tǒng)。存儲(chǔ)介質(zhì)如磁盤、 NOR Flash 或 NAND Flash，它們 的物理地址起點(diǎn) 開(kāi)始 放置著引導(dǎo)程序 ，即 Bootloader 程序 。 燒寫 Uboot 剛拿到開(kāi)發(fā)板時(shí)， 由于 對(duì)燒寫不夠熟悉，操作錯(cuò)誤，令 NAND 分區(qū) 中的數(shù)據(jù)受破壞，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò) NAND中的 Uboot 啟動(dòng)。 燒寫流程： 連接線路；由于 JLink 仿真器只能燒寫 NOR Flash（ JTAG 仿真器 才是 既能燒寫 NOR Flash，又能燒寫 NAND Flash 的，但是其價(jià)格更貴 ） ，所以先 向 NOR 中燒 Uboot，再?gòu)?NOR 啟動(dòng) Uboot，進(jìn)而 向 NAND燒 寫 Uboot。目的地為 NOR Flash。 圖 向 NAND 進(jìn)行燒寫 Uboot 然后將開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)方式選擇開(kāi)關(guān)撥至“ NAND”，加電啟動(dòng)， 從 終端 中 可以看到 Uboot 界面 出現(xiàn) 了 “ NandFlash Booting” 的提示信息 。 使用 FTP 下載工具 使用串口線下載速率較低，每秒 只能 傳輸幾十 KB的數(shù)據(jù) ；使用 下載線傳輸?shù)脑?，速率為每?500KB 左右； 通過(guò)使用網(wǎng)線搭建局域網(wǎng)傳輸環(huán)境，傳輸?shù)乃俾试?。根據(jù)實(shí)際的硬件平臺(tái)，修改 Linux 內(nèi)核目錄中的 Makefile 文件、配置文件以及某些源代碼，使之可以運(yùn)行在 ARM， PowerPC， X8 MIPS 等平臺(tái)上。假如源代碼中 缺少 某 對(duì) 些 硬件 的支持 ， 就 可以 根據(jù)自身需要 進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)發(fā) ，并 加入到 源碼 中編譯 ， 最終實(shí)現(xiàn)對(duì) 該 硬件的支持。在 移植工作中 ， 要改動(dòng)的 工作 主要 有修改 makefile 文件、 加入針對(duì) CPU 的時(shí)鐘配置、修改Norflash 相關(guān)參數(shù)、加入對(duì)啟動(dòng) zImage 內(nèi)核鏡像的支持等。 內(nèi)核移植通常使用圖形化界面工具“ menuconfig”進(jìn)行快速的操作。 為了支持 Qt，在根文件系統(tǒng)的移植工作中還要加上 Qt相關(guān) 的一些配置，如移植 tslib 以支持使用觸摸屏的 Qt 程序、 qmake 配 置參數(shù)的設(shè)定 、添加字體庫(kù) 等。利用第三層音頻壓縮方法，所產(chǎn)生的音樂(lè)文件就是我們生活中所常見(jiàn)的 “MP3” 。 下面是詳細(xì)的安裝過(guò)程： (1)準(zhǔn)備 源碼包： ； (2)安裝過(guò)程：將 /opt目錄下， 在控制臺(tái)中進(jìn)入 /opt目錄，輸入 tar 命令進(jìn)行解壓。 如果 沒(méi)有 聲 音的 話 ，在 播 放命 令 之前 輸入 如 下命 令 ： modprobe snd_pcm_oss，然后再進(jìn)行播放。 進(jìn)入該目錄， 在該目錄下 使用 ./configure 命令配置 這些 庫(kù)編譯 可 選項(xiàng)，例如：指定交叉 編譯器、編譯選項(xiàng)、 打開(kāi) 生成靜態(tài)庫(kù) 選項(xiàng)（ disable