【正文】 硬件及操作系統(tǒng)的移植 嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應用于科技領域和日常生活的每個角落，而ARM就是應用最廣泛的嵌入式處理器之一。為了降低整個系統(tǒng)的成本， S3C2410提供了以下豐富的內(nèi)部設備： ? ， ， I/O供電； 6 ? 具備 16KB的 ICache和 16KB的 DCache/MMU； ? 外部存儲控制器（ SDRAM控制和片選邏輯）； ? LCD控制器（最大支持 4K色 STN和 256K色 TFT）提供 1通道 LCD專用DMA； ? 4通道 DMA并有外部請求引腳； ? 3通道 UART/2通道 SPI； ? IIS總線接口； ? SD卡接口和 MMC卡接口； ? 2個 USB主機接口， 1個 USB設備接口； ? 4通道 PWM定時器和 1通道內(nèi)部定時器； ? 16位看門狗定時器； ? 117個通用 I/O口和 24通道外部中斷源； ? 8通道 10位 ADC和觸摸屏接口； ? 具有日歷功能的 RTC； ? 具有 PLL片上時鐘發(fā)生器； SDRAM主要是用來存放執(zhí)行代碼和變量，是系統(tǒng)啟動后主要進行存取操作的存儲器，由于 SDRAM需要定時刷新以保持存儲的數(shù)據(jù)，因而要求為處 理器具有刷新控制邏輯。僅需 即可完成系統(tǒng)的編成與擦除操作。 具有正常傳輸、DMA、傳輸 /接收三種工作模式 [5]。在宿主機上對即將運行在目標機上的應用程序進行編譯，生成可在目標機上運行的代碼格式。接下來就可以進行 TFTP服務 和 NFS服務的配置。使用下面命 令啟動或重啟 NFS服務： /etc/ Uboot 的移植 BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前的一段程序，通過這段小程序，可以初始化硬件設備，建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準備。 （ 5）跳轉(zhuǎn)到階段 2的 C程序入口點。此 版本已經(jīng)支持S3C2410。內(nèi)核的編譯是根據(jù) makefile文件的指示進行的， makefile文件來組織內(nèi)核的各模塊之間的關系。打開終端窗口，切換到 Linux ： make menuconfig進行內(nèi)核配置。這種壓縮方式編譯出來的內(nèi)核 鏡像 文件小，非常適合嵌入式系統(tǒng)使用 [10]。 umount /mnt/initrd gizp – best c 到此一個壓縮的 RAMdisk鏡像 。 Linux操作系統(tǒng)將所有的設備全部看成文件，并通過文件的操作界面進行操作。 由于 Linux 中將設備當做文件處理，所以對設備進行 操作的調(diào)用格式與對文件的操作類似，主要包括 open()、 read()、 write()、 ioctl()、close()等。字符型設備驅(qū)動程序提供如下幾個入口點： ? open入口點。獨占設備必須標記設備方可再次使用。對字符設備文件進行寫操作將調(diào)用write子程序。在UDA1341驅(qū)動程序中 , 主要用到數(shù)字音頻設備（ audio）和混頻器（ mixer），它們對應的設備 文件 分別是 /dev/dsp和 /dev/mixer。 參數(shù) pathname是將要被打開的設備文件的名稱，對于聲卡來 講一般是 /dev/dsp。 系統(tǒng)調(diào)用 write和系統(tǒng)調(diào)用 read在很 相 似的 。一旦應用程序調(diào)用了 close系統(tǒng)調(diào) 用， Linux內(nèi)核就會釋放與之相關的各種資源，因此建議在不需要的時候盡量及時關閉已經(jīng)打開的設備。需要處理大量音頻數(shù)據(jù)的音頻設備驅(qū)動程序，可以使用雙緩沖。在 CPU負載較大的情況下，將可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題。這個接口可以在 ioctl中實現(xiàn)。 open例程需要完成下面的任務 :通過程序控制音頻設備 ,并且為設備準備好工作參數(shù) (包括速度 、 聲道 、采樣寬度 )。 相關技術的支撐 由于音頻 壓縮被視為主要的開放技術，有許多其它的相關技術為 MP3的發(fā)展做出了貢獻。每個后繼的層次都有更高的壓縮比，但需要更復雜的編碼解碼器。 層 3使用 26 比較好的臨界頻帶濾波器，把聲音頻帶分成非等帶寬的子帶，心理聲學模型除了使用頻域掩蔽特性和時間掩蔽特性之外，還考慮了立體聲數(shù)據(jù)的冗余 ，并且使用了霍夫曼 (Huffman)編碼器。比例因子的作用是充分利用量化器的量化范圍，通過比特分配和比例因子相配合，可以表示動態(tài)范圍超過 120dB的樣本。 MP3 編解碼的基本原理 MPEG聲音壓縮定義了 3個分明的層次，它們的基本模型是相同的。任何人都可以獲得該標準的規(guī)范。 由于錄音和放音兩個程序的實現(xiàn)比較相近， 且本論文主要使用放音部分的程序，故 下面 只給出放音部分的流程圖 。不同的音頻應用，精度不一樣，需要的緩存大小也不一樣。如果是兩個 4K字節(jié)的緩存，那么應用程序就只有 緩存中的數(shù)據(jù)并把它存到 Flash芯片中 (或者傳輸?shù)狡渌O備中 )。 這樣就能通過 DMA直接將需要回放或是錄制的聲音數(shù)據(jù)存放在內(nèi)核的 DMA緩存區(qū)中。 close 系統(tǒng)調(diào)用 當應用程序使用完聲卡之后，需要用 close系統(tǒng)調(diào)用將其關閉，以便及時釋放占用的硬件資源，其函數(shù)原型如下所示： int close(int fd)。 如果 read系統(tǒng)調(diào)用成功完成，它將返回從聲卡實際讀取的字節(jié)數(shù)，通常情況會比 count的值小一些；如果 read系統(tǒng)調(diào)用失敗，它將返回 ?1，同時還會設置全局變量 error，來指明是什么原因?qū)е铝隋e誤的發(fā)生。 聲卡驅(qū)動程序提供 的 /dev/mixer是用來控制各種輸入輸出的音量大小的。 在 Linux系統(tǒng)，設備驅(qū)動程序所提供的這組入口點由一個文件操作結(jié)構(gòu)向系統(tǒng)進行說明。往設備上寫數(shù)據(jù)。關閉一個設備。 3．中斷服務程序，又稱為驅(qū)動程序的下半部，由 Linux系統(tǒng)來接收硬件中斷，再由系統(tǒng)調(diào)用中斷服務子程序 [ 12]。 設備文件的屬性由三部分信息組成：第一部分是文件的類型，第二部分是一個主設備號，第三部分是一個次設備號。 驅(qū)動程序基礎 設備驅(qū)動程序?qū)嶋H是處理和操作硬件控制器的軟件，從本質(zhì)上講，是內(nèi)核中具有最高特權級的、駐留內(nèi)存的、可共享的底層硬件處理例程。 (3)創(chuàng)建目錄并安裝文件： cd /mnt/initrd mkdir bin dev ete lib mnt proc sbin sys usr (4)創(chuàng)建設備節(jié)點，添加相應的程序。 輸入 make命令進行內(nèi)核編譯，編譯完成后，會生成鏡像文件 zImage。系統(tǒng)分區(qū)后， Linux的啟動的時候就十分方便，當 BootLoader程序想要裝載 Linux內(nèi)核時，不需要特別的操作，只需要從 Flash上偏移量為 1M的地方裝載 Linux內(nèi)核到內(nèi)存中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核中裝載 Linux內(nèi)核的起始地址，移交控制權給內(nèi)核。 ，在性能，可量測性支持和可用性方面有較大的提 高。 （ 5）調(diào)用內(nèi)核。 （ 3）拷貝 BootLoader階段 2的代碼到 RAM空間中。 在 /etc/exports中添加一行 ,目的是添加共享目錄 ： /opt/target/rootfs *(rw， norootsquash， noallsquash) 串口通信很適合作為控制臺，Linux系統(tǒng)已經(jīng)有現(xiàn)成的控制臺操作程序 mini提供使用。必要時還要對源碼進行一定的修改，并將其移植到目標平臺上； (4)制作 RAMdisk來掛接 Linux的根文件系統(tǒng)，并在 RAMdisk添加自己的應用程序； 下面就是從這四個方面詳細地分析和說明嵌入式 Linux系統(tǒng)在S3C2410上的移植過程。 UDA1341是 Philips公司推出的 一款經(jīng)濟型 音頻芯片 ,用于實現(xiàn)模擬音頻信號的采集和數(shù)字音頻信號的模擬輸出，并通過 IIS數(shù)字音頻接口，實現(xiàn)音頻信號的數(shù)字化處理。本系統(tǒng)采用的 K9F1208UDMYCB0為 Nand Flash存儲器。 系統(tǒng) 硬件概述 如圖 21所示是 S3C2410的系統(tǒng)框圖 。 音頻解碼軟件的實現(xiàn)。同時還可以完善智能樓宇的遠程數(shù)字音視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)的基礎上進行改造與擴展，可以應用到遠程教學、遠程醫(yī)療等多種多媒體通 4 信 。對于重復信息、文本信息、郵件信息的處理則可通過計算機直接播發(fā)而不需要人工干預?？蓪ぶ肪幋a控制器，可接收主控計算機通訊，通過主控計算機的操作，實現(xiàn)自動或手動尋址編碼控制。因此，開發(fā)基于 IP網(wǎng)絡 傳輸 的 數(shù)字化廣播系統(tǒng)有其重要的意義。 目前 的 智能建筑中，數(shù)據(jù)和語音信息交換系統(tǒng) 已經(jīng) 應用了較為成熟的綜合布線技術，采用了 ANSI/TIA/EIA568國際標準，有較強的通用性和可管理性。之后對網(wǎng)絡廣播進行了 一系列的測試，來驗證系統(tǒng)能否可靠的運行。 全文共分五章。在音頻處理領域，數(shù)字音頻技術逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬音頻 處理方式。從 uboot，內(nèi)核的編譯和配置，文件系統(tǒng)等幾個方面詳細的介紹了移植的方法和內(nèi)容。 Embedded Processor ARM。 廣播的信息難以實現(xiàn)動態(tài)分組廣播或單點廣播，許多管理須人工介入，智能程度差。 目前國內(nèi)對“ 智能建筑中基于 IP 網(wǎng)絡的數(shù)字廣播系統(tǒng)” 的立項或研究尚未見報道，相關的領域如多媒體 網(wǎng)絡 技術 、VOIP、 VOD、 數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng) 、 IPTV 等均是當前的研究熱點。 國外的基于 IP 網(wǎng)絡的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)也處于熱門研究階段，也出第一章 緒論 3 現(xiàn)了不少成功的產(chǎn)品，例如日本的 TOA 公司生產(chǎn)的 AM 系列，美國的 CDKPA（希迪可） 公司 生產(chǎn)的 CDK6000 數(shù)字廣播系統(tǒng) 等 [3]。 (3) 以太網(wǎng)系統(tǒng)的綜合布線技術、傳輸模式和傳輸協(xié)議均有可遵循的國際標準，從而保證了系統(tǒng)的可靠性、靈活性、兼容性和可擴展性。主要包括以下三個方面的內(nèi)容： 硬件平臺的建立以及操作系統(tǒng)的移植。目前最流行的當屬 ARM7和 ARM9兩個系列。 S3C2410在片內(nèi)具有獨立的 SDRAM刷新控制邏輯，可以方便的與 SDRAM接口。 CS8900A是用于嵌入式設備的低成本以太網(wǎng)控制器。 下圖 22為硬件實物圖。交叉編譯環(huán)境是一個由編譯器、連接器和 解釋器組成的綜合開發(fā)環(huán)境。 (1) TFTP是目標板下載 鏡像 所需要的網(wǎng)絡服務。對于嵌入式系統(tǒng)，BootLoader是基于特定硬件平臺來實現(xiàn)的， ARM處理器芯片商很多，每種芯片的開發(fā)板都有自己的 BootLoader． Uboot是遵循 GPL條款的開放源碼項目，并且已經(jīng)成為 ARM 平臺事實上的標準 BootLoader。 10 BootLoader的階段 2通常用 C語言來實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)更復雜的功能，而 且代碼會具有更好的可讀性和可移植性。 (2) 解壓后配置編譯 Uboot： tar jxvf (3)在 Makefile中修改交 叉編譯工具鏈前綴 CROSS_COMPILE： CROSS_COMPILE==arm— linux一 (4) 配置編譯 smdk2410板： make smdk2410config； make (5) 移植 修改 Makefile：在頂層 Makefile文件添加如下兩行： S3C241Oconfig： unconfig /mkconfig $ (： _config=) arm arm920t s3c2410 其中 ARM 是 CPU 的種類， arm920t是 ARM CPU對應的代 碼目錄，在board目標下添加板子專用目錄， s3c2410是自己主板對應的目錄。我們首先修改 Linux makefile文件，我們需修改的內(nèi)容是目標代碼的類型和為編譯內(nèi)核指定一個編譯器。 在配置時，大部分選項可以使用其缺 省值，只有小部分需要根據(jù)用戶不同需要選擇。 制作 RAMdisk RAMdisk就是把指定的內(nèi)存區(qū)域模擬成磁盤設備，它屬于塊設備驅(qū)動程序，基于 RAMdisk的塊設備，可以建立 EXT2格式的磁盤文件系統(tǒng)。 最后通過 Uboot將內(nèi)核鏡像和 RAMdisk鏡像寫到 Flash中。對用戶程序而言，設備驅(qū)動程序隱藏了設備的具體細節(jié)，對各種不同設備提供了一致的接口，一般來說，是把設備映射為一個特殊的設備文件，用戶程序可以像對其他文件一樣對此設備文件進行操作。應用程序發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用命令后，會從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)，通過內(nèi)核將 open()這樣的系統(tǒng)調(diào)用轉(zhuǎn)換成對物理設備的操作。打開設備準備 I/O操作。 ? read入口點。 ? ioctl入口點。 故有兩個file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) :s3c2410_audio_fops和s3c2410_mixer_fops。參數(shù) flags用來指明應該以什么方式打開設備文件，它可以是 O_RDONLY、 O_WRONLY或者 O_RDWR，分別表示以只讀、只寫或者讀寫的方式打開設備文件；參數(shù) mode通常是可選的，它只有在指定的設備文件不存在時才會用到，指明新創(chuàng)建的文件應該具有怎樣的權限。 參數(shù) fd同樣是設備文件的標志符，它也是通過之前的 open系統(tǒng)調(diào)用獲得的；參數(shù) buf是指向緩沖區(qū)的字符指針，它保存著即將向聲卡寫入的數(shù)據(jù)；參數(shù) count則用來限定向聲卡寫入的最大字節(jié)數(shù)。 UDA1341 驅(qū)動程序分析 UDA1341 的初始化 該模塊由 s3c2410_uda1341_init(void)函數(shù)實現(xiàn) ,完成 DMA通道的分