【正文】 ....................................................................... 26 圖形用戶界面設(shè)計(jì) .............................................................................. 26 應(yīng)用程序功能設(shè)計(jì) .............................................................................. 28 設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)，通信）融合的趨勢(shì)不可阻擋，嵌入式系統(tǒng)也將得到迅猛的發(fā)展，對(duì)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)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(jí)用戶的應(yīng)用程序4 個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)可以說(shuō)是無(wú)所不在，無(wú)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(shuō)我們生活在一個(gè)到處是嵌入式的世界，是毫不夸張的。 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(jì)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(jì)算機(jī)知識(shí)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。當(dāng)初的一些簡(jiǎn)單的人機(jī)交互已經(jīng)無(wú)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(huì)涉及到文字編輯、圖形視頻，甚至是通過(guò) WIFI 或者 3G 進(jìn)行 INTERNET 瀏覽，所有上述的功能都要求有一個(gè)可靠的 GUI 應(yīng)用程序框架。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。 Qt/Embedded 是 KDE 等項(xiàng)目使用的 GUI 支持庫(kù)，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(jì)主要是基于 Qt/Embedded 的應(yīng)用上。 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(jì)算機(jī)系統(tǒng) ”的簡(jiǎn)稱，借用電氣工程師協(xié)會(huì)（ IEE）的一個(gè)定義：嵌入式系統(tǒng)是用來(lái)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。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(chǔ)器以及輸入 /輸出手段。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器已經(jīng)超過(guò) 1000 種，流行的體系結(jié)構(gòu)有30 多個(gè)系列。 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。 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€(gè)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。 但 是嵌入式系統(tǒng)就不同了，它是一個(gè)分散的工業(yè)，在這個(gè)領(lǐng)域充滿了競(jìng)爭(zhēng)、機(jī)遇與創(chuàng)新，沒(méi)有哪一個(gè)系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場(chǎng)，呈現(xiàn)一種 “百花齊放 ”的景象。 嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng) 功能的關(guān)鍵，對(duì)嵌入式處理器系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的要求也和通用計(jì)算機(jī)有所不同 [1][2]。 系統(tǒng)軟件（例如 OS）要有一定 的實(shí)時(shí)性 在多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)重要性格不相容的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧的合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵。由于應(yīng)用的需要和硬件條件的限制，嵌入式 操作系統(tǒng)一般更加注重占用空間小和效率高等特點(diǎn)。 嵌入式 LINUX 的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，出現(xiàn)了如 VxWorks、 pSOS、 Nucleus、 Palm OS 和 Windows CE 等商用嵌入式操作系統(tǒng)。它誕生于 1991 年的 10月 5 日（這是第一次正式向外公布的時(shí)間）。 Linux 采用 GPL 授權(quán)，除了把源代碼公開(kāi)以外，任何人都可以自由使用、修改、散布；而 Linux 核心本身采用模塊化設(shè)計(jì)，讓人很容易增減功能，由于 Linux 具有這樣高的可伸縮性，所以可以調(diào)出最適合我們硬件平臺(tái)的核心出來(lái)。它是指計(jì)算機(jī)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序，而且各個(gè)程序的運(yùn)行互相獨(dú)立。在全球各處都有無(wú)數(shù)的人參與 Linux 核心的改進(jìn)、調(diào)試與測(cè)試，也正因此造就了穩(wěn)定度高的 Linux。 6．提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)功能 完善的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)是 Linux 的一大特點(diǎn)。 8．良好的可移植性 可移植性是指將操作系統(tǒng)從一個(gè)平臺(tái)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平臺(tái)，并使它仍然能按其自身的方式運(yùn)行的能力。盡管如此，仍有許多優(yōu)秀軟件出現(xiàn)，例如，大家熟知的 KDE 與 GNOME 便是很好的證明。當(dāng)執(zhí)行到內(nèi)核空間的一段代碼時(shí)，稱程序處于核心態(tài)；而當(dāng)程序執(zhí)行到外部空間代碼時(shí)，稱程序處于用戶態(tài) [5]。于是，他們將大量的精力花在優(yōu)化代碼上，而這樣 的全局性優(yōu)化必然以損失結(jié)構(gòu)精練作為代價(jià)，導(dǎo)致 Linux 中的每個(gè)部件都不能被輕易拆出，否則，必然破壞整體效率。 Linux 中將這樣的代碼段稱為模塊（ Module），并對(duì)模塊給予了強(qiáng)有力的支持。 Linux 內(nèi)核系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)， Linux 內(nèi)核主要由 5 個(gè)模塊構(gòu)成，它們分別是：進(jìn)程調(diào)度模塊、內(nèi)存管理模塊、文件系統(tǒng)模塊、進(jìn)程間通信模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊。進(jìn)程間通信模塊子系統(tǒng)用于支持多種進(jìn)程間的信息交換方式。 嵌入式 GUI 概述 嵌入式 GUI（ Graphics User Interface）為嵌入式系統(tǒng)提供了一種應(yīng)用于特殊場(chǎng)合的人機(jī)交互界面。 嵌入式 GUI 的分類 目前在常用的嵌入式 GUI 領(lǐng)域，廣泛使用的有 QT/Embedded、Microwindows 和 MiniGUI 三種。作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)， KDE 桌面系統(tǒng)對(duì)于嵌入式窗口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有很大參考價(jià)值， Qtopia 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。 Linux 內(nèi)核的移植，文件系統(tǒng)的構(gòu)建（包括能在 ARM 上運(yùn)行的 QT/E 庫(kù)和交叉編譯完成后的工作日志記錄器程序）與移植。 電源系統(tǒng)及接口 本開(kāi)發(fā)板的電源系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，直接使用外接的 5V 電源，通過(guò)降壓芯片產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)所需要的三種電壓： 、 、 。注意，這兩個(gè)5V 并非是相通的，其中一個(gè)連接了外部電源的 5V，另外一個(gè)則連接了經(jīng)過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān) S1 之后的 5V。 為了方便用戶通過(guò)程序控制 USB Slave 和 PC 的通斷，我們?cè)O(shè)置了USB_EN 信號(hào)，如圖，它使用的 CPU 資源為 GPC5。 ARM920T 實(shí)現(xiàn)了 MMU、 AMBA 總線及 Harvard 緩存結(jié)構(gòu)，每行 8 字長(zhǎng)度的獨(dú)立 16K 指令緩存和數(shù)據(jù)緩存。 S3C2440AL 的資源包括： 1 個(gè) LCD控制器、 SDRAM 控制器、 NAND FLASH 控制器、 3 路 UART 通道、 4 路 DMA通道、 4 個(gè)具有 PWM 功能 的計(jì)時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘、 8 通道的 10 位 ADC、 8通道 10 位 AD 控制器、 IISBUS 接口、 IICBUS 接口、 2 個(gè) USB 主機(jī)接口、 1個(gè) USB 設(shè)備接口、 SD 接口、 MMC 卡接口、看門狗計(jì)數(shù)器、 117 位通用 I/O 口和 24 位外部中斷源、攝像頭接口和觸摸屏接口。并且按照我 嘗試 的步驟安裝 Fedora 9，不再需要其他補(bǔ)丁之類的繁瑣設(shè)置 (ubuntu 就需要經(jīng)常這樣更新設(shè)置 ，并且 ubuntu 跟很多常用的發(fā)行版 linux 在很多設(shè)置方面有些許的不同，所以給像我這樣的初學(xué)者的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大的困擾， Centos5 雖然同為紅帽集團(tuán)的 LINUX，但是它所面向的是服務(wù)器商業(yè)的應(yīng)用，對(duì)很多常用的程序員所要使用到的庫(kù)的支持都不行，特別是缺少tslib 的支持，現(xiàn)在網(wǎng)上能找到的 tslib 對(duì) QT/E 的支持都有些問(wèn)題，故而放棄 )，因此我認(rèn)為 Fedora 9 是最適合初學(xué)者的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 最主要的就是要在用途中勾選上程序開(kāi)發(fā)這一項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)意味著當(dāng)你安裝完系統(tǒng)以后便會(huì)有了本次設(shè)計(jì)所需要的庫(kù)而不需要額外的別的庫(kù)文件。這個(gè)編譯過(guò)程就叫交叉編譯。 交叉編譯這個(gè)概念的出現(xiàn)和流行是和嵌入式系統(tǒng)的廣泛發(fā)展同步的。這種情況下，在 ARM 平臺(tái)上進(jìn)行本機(jī)編譯就不太可能了，這是因?yàn)橐话愕木幾g工具鏈（ pilation tool chain）需要很大的存儲(chǔ)空間，并需要很強(qiáng)的 CPU 運(yùn)算能力。要進(jìn)行交叉編譯，我們需要在主機(jī)平臺(tái)上安裝對(duì)應(yīng)的交叉編譯工具鏈（ cross pilation tool chain），然后用這個(gè)交叉編譯工具鏈編譯我們的源代碼，最終生成可在目標(biāo)平臺(tái)上運(yùn)行的代碼。 Step2：把編譯器路徑加入系統(tǒng)環(huán)境變量，運(yùn)行命令 gedit /root/.bashrc 編輯 /root/.bashrc 文件，在最后一行添加： export PATH=$PATH: /opt/FriendlyARM/toolschain/重新登錄系統(tǒng) (不必重啟機(jī)器，開(kāi)始 logout 即可 )，使以上設(shè)置生效，在命令行輸入 armlinuxgcc –v，會(huì)出現(xiàn)如下信息，這說(shuō)明交叉編譯 器 已經(jīng)成功安裝。 然后進(jìn)入解壓目錄，在命令行輸入下面命令編譯用于 ARM 的 qt 庫(kù)文件（因?yàn)殚_(kāi)發(fā)用的 PC 庫(kù)文件我準(zhǔn)備在 XP 下安裝 QT SDK ，而 LINUX 平臺(tái)只是用來(lái)交叉編譯 ARM 程序用，所以此次只需要編譯 ARM 用的 QT 庫(kù)文件即可，而不用像網(wǎng)上說(shuō)的那樣編譯三種庫(kù)（ PC， PCARM 模擬器， ARM），那樣即浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)硬盤資源。amp。 在 Nokia 發(fā)布了 QT 的 KDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 QT Creater 以后， QT 在 Linux 下的開(kāi)發(fā)與交叉編譯也已經(jīng)可以完全擺脫了使用命令進(jìn)行各項(xiàng)功能的操作。之后就是配置 creater 的交叉編譯環(huán)境。 首先，要使得 的缺省目標(biāo)平臺(tái)成為 ARM 的平臺(tái)。使用缺省內(nèi)核配置文件 ,s3c2410_defconfig 是SMDK2440 的 缺省配置文件 make 。 時(shí)鐘頻率 現(xiàn)在再來(lái) 修改系統(tǒng)時(shí)鐘源 ， 在 ( 就是我們剛剛通過(guò)復(fù)制 得到的 )的第 160 行 static void __init smdk2440_map_io(void)函數(shù)中，把其中的 16934400(代表原 SMDK2440 目標(biāo)板上的晶振是 )改為 mini2440 開(kāi)發(fā)板上實(shí)際使用的 120xx000(代表 mini2440 開(kāi)發(fā)板上的晶振12MHz，元器件標(biāo)號(hào)為 X2)。編譯內(nèi)核，時(shí)間較長(zhǎng)，最后會(huì)生成 zImage 重新編譯并把生成的內(nèi)核文件 zImage(位于 arch/arm/boot 目錄 )下到板子中，可以看到內(nèi)核已經(jīng)可以正常啟動(dòng)了，但此時(shí)大部分硬件驅(qū)動(dòng)還沒(méi)加，并且也沒(méi)有文件系統(tǒng)，因此還無(wú)法登陸。所以， Linux 下的文件是操作系統(tǒng)服務(wù)和 設(shè)備的簡(jiǎn)單又統(tǒng)一的接口，從某種意義上可以說(shuō)， Linux 里的一切事物都是文件，下面就結(jié)合實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程分析文件系統(tǒng)的構(gòu)造。 用于開(kāi)發(fā)板的文件系統(tǒng)： 在制作文件系統(tǒng)是時(shí)候，需要使用 mayaffs2image 制作映像工具，它是一個(gè)命令行的工 具，需要在終端中輸入命令： mkyaffs2image128M rootfs_qtopia_qt4 來(lái)使用?！卞e(cuò)誤。 （ 6） “opt”目錄：用來(lái)保存 Qt 的相關(guān)目錄。 （ 10） “tmp”目錄：存放臨時(shí)文件的目錄。 $sz filename 然后就可以從開(kāi)發(fā)板向 pc 發(fā)送指定的文件。 添加啟動(dòng)腳本，部分如下所示： 圖 47 啟 動(dòng)腳本文件 將制作完成的 yaffs2 文件系統(tǒng)直接拷到板子上即可 。然后又鑒于 MINI2440 的 LCD 屏幕比較小，為了這個(gè)程序能適應(yīng)與這樣的屏幕，故而將程序的添加工作與查看修改工作分成了兩個(gè)窗口，也就是設(shè)計(jì)了一個(gè)多 窗口的圖形程序。在創(chuàng)建工程的時(shí)候，要勾選上 QSqlite 的數(shù)