【正文】 結(jié)構(gòu)和 BootLoader 的實現(xiàn) ....................................................................... 8 ARM 體系結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 8 ARM 處理器的工作狀態(tài) ....................................................................... 8 ARM 處理器模式 ................................................................................... 8 ARM920T 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 ....................................................................... 9 S3C2410A 處理器介紹 ......................................................................... 9 ARM 的 BootLoader 概念 .............................................................................. 11 BootLoader 的移植實現(xiàn) .............................................................................. 11 Linux 內(nèi)核移植 ............................................................................................ 12 內(nèi)核的配置、編譯與移植 ................................................................ 12 4 Linux 設(shè)備驅(qū)動程序 ............................................................................................... 13 設(shè)備驅(qū)動程序的分類與特征 ....................................................................... 13 設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu) ............................................................................................... 14 設(shè)備驅(qū)動關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ..................................................................... 14 設(shè)備驅(qū)動的基本函數(shù) ........................................................................ 15 鍵盤驅(qū)動的實現(xiàn) ................................................................................ 17 5 嵌入式數(shù)字 B 超圖像處理系統(tǒng)的實現(xiàn) .................................................................. 19 系統(tǒng)實現(xiàn)的方法 ........................................................................................... 19 系統(tǒng)實現(xiàn)的原理 ........................................................................................... 19 前處理及幀存控制 ............................................................................ 20 DMA 傳輸 ............................................................................................. 20 后處理及其顯示 ................................................................................ 20 6 嵌入式 Linux 的 B 超圖像打印的實現(xiàn) ................................................................. 21 嵌入式 Linux 的小型 B 超儀的打印方案 ................................................... 21 7 總結(jié)與心得 .............................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 24 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 1 頁 共 28 頁 1 嵌入式的 概述 嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀 后 PC 時代，嵌入式系統(tǒng)將擁有最大的市場。小到一個電子鐘，大到一枚導(dǎo)彈都是嵌入式技術(shù)的應(yīng)用成果。 B超的發(fā)展方向之一是小型化和更加友好的交互性。研究了 BootLoader 的實現(xiàn)機(jī)理，對 VIVI 的功能和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分 析，配置、編譯之后，將它移植到開發(fā)平臺。將 ARM 和 Linux 應(yīng)用于 B 超，必將使它的功能更加強(qiáng)大。國內(nèi)嵌入式軟件市場未來的發(fā)展重點(diǎn)在十對應(yīng)用范圍的拓展， 而且 手持設(shè)備、信息家電和工業(yè)控制則是近期市場的二大熱點(diǎn)。汽車中更是具有多個嵌入式系統(tǒng)，使汽 車更輕快、更安全和更容易駕駛。它可以作為科學(xué)計算工具，也可以作為企業(yè)管理的工具，一般把這樣的計算機(jī)系統(tǒng)成為通用計算機(jī)系統(tǒng)。 (1)單機(jī)嵌入式系統(tǒng) 單機(jī)嵌入式系統(tǒng)以單機(jī)方式工作，獲取輸入并產(chǎn)生輸出。例如，例如當(dāng)潮度超過特定閩值的時候，必須在 30 毫秒內(nèi)打開閥 門的系統(tǒng)。雖然嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，但是一般都把嵌入式系南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 3 頁 共 28 頁 統(tǒng)的軟件分為嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件兩大部分。驅(qū)動程序不僅要實現(xiàn)設(shè)備的基本功能函數(shù)，如初始化、中斷響應(yīng)、發(fā)送、接收等，使設(shè)備的基本功能能夠?qū)崿F(xiàn)，而且因為設(shè)備在使用過程中還會出現(xiàn)各種各樣的差錯，所以好的驅(qū)動程序還有完備的錯誤處理函數(shù)。采用全數(shù)字聲束形成技術(shù)和超寬頻技術(shù)，以得到豐富 而且 真實的信息，取得高質(zhì)量的圖像，為解決對組織的鑒別力提供了可能的條件 。 2 B 型超聲儀前端模擬電路設(shè)計 B 型超聲診斷儀采用 B 型 (Brightness)調(diào)制方式來顯示回波信號的強(qiáng)弱。 圖 21 超聲儀原理框圖 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 5 頁 共 28 頁 發(fā)射電路 由單片機(jī)發(fā)出的觸發(fā)脈沖使發(fā)射電路產(chǎn)生一個窄脈沖，其脈沖寬帶通常是換能器工作頻率之倒數(shù)的一半左右，即： ? ?00 21 f??? （ 22） 式（ 22）中： 0? 為發(fā)射脈沖的寬 度， 0f 為換能器的工作頻率。但是相同性質(zhì)的分界面處于不同的深度時，超聲強(qiáng)度隨探測深度的增加而逐漸衰減。因此，前置放大電路是整個超聲信號接收電路的一個重點(diǎn)，同時也是一個瓶頸。 AD9220 是一款通用的高性能 12位 A/D 轉(zhuǎn)換器，采樣率最高可達(dá) 10MSPS。在低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域確立了市場領(lǐng)導(dǎo)地位。 ARM 處理器模式 ARM920T 支持 7 種運(yùn)行模式，分別為： 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 9 頁 共 28 頁 （ 1）用戶模式 (usr)， ARM 處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)； （ 2）快速中斷模式 (fiq)，用于 高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理； （ 3）外部中斷模式 (irq)，用于通用的中斷處理； （ 4）管理模式 (svc)，操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式； （ 5）數(shù)據(jù)訪問終止模式 (abt)，當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲及存儲保護(hù)； （ 6）系統(tǒng)模式 (sys)，運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)； （ 7）未定義指令終止模式 (und)，當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時進(jìn)入該模式，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。ARM920T 處理器的一個顯著特點(diǎn)就是采用指令和數(shù)據(jù)分離訪問的方式，即采用了指令緩存 (ICache)和數(shù)據(jù)緩存 (DCache)。 S3C2410A 結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示。 （ 2） Boot Loader 的 stage2 通常包括以下步驟 (以執(zhí)行的先后順序 )： ① 初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備； ② 檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射 (memory map)； ③ 將 kernel 映像和根文件系統(tǒng)映像從 flash 上讀到 RAM 空間中； ④ 為 內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)； ⑤ 調(diào)用內(nèi)核； BootLoader 的移植實現(xiàn) 在嵌入操作系統(tǒng)的 ARM 平臺上，平臺啟動后執(zhí)行的第一段代碼就是BootLoader。 內(nèi)核的配置、編譯與移植 從 Linux 開始， Samsung S3C2410 已經(jīng)成為 Linux 的一個標(biāo)準(zhǔn)支持平臺，無需任何 patch 就可以在 S3C2410 的目標(biāo)板上運(yùn)行得很好了，不用打補(bǔ)丁并不意味著我們一個字符都不用修改。具體的實現(xiàn)過程如下： 在 VIVI Shell 下輸入命令 load flash 在 WINDOWS 的命令行模式下，進(jìn)入到盤符 C： \，輸入命令mytftp–i put zImage. 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 13 頁 共 28 頁 4 Linux 設(shè)備驅(qū)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序的分類與特征 在 Linux 中，對每一個設(shè)備的描述都通過主設(shè)備號和從設(shè)備號。在系統(tǒng)和驅(qū)動程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (sk_buff)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。當(dāng)內(nèi)核被編譯時，被連入內(nèi)核的設(shè)備 驅(qū)動程序是可以配置的。 unsigned int(*poll)(struct file*， struct poll_table_struct*)。 int(*lock)(struct file*， int,struct file_lock*)。當(dāng)然其他設(shè)備驅(qū)動程序也可以使用，它提供有關(guān)被打開文件的信息。 ⑥ ioctl，進(jìn)行讀 /寫以外的其它操作，參數(shù) cmd 為自定義的命令。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計 第 16 頁 共 28 頁 參 數(shù) len 為希望申請的字節(jié)數(shù)； obj 為要釋放的內(nèi)存指針； priority 為分配內(nèi)存操作的優(yōu)先級，即在沒有足夠空閑內(nèi)存時如何操作，一般用 GEP_KERNEL。 flag 是申請時的選項，它決定中斷處理程序的一些特性。 inline void init_timer(struct timer_list*timer)。系統(tǒng)核心有一個全局變量 jiffies 表示當(dāng)前時間，一般在調(diào)用 add_timer 時 jiffies=JIFFIES+num，表示在 num 個系統(tǒng)最小時間間隔后執(zhí)行 function 函數(shù)。對于上層來說，此函數(shù)是一個個統(tǒng)一的接口，對于不同體系結(jié)構(gòu)，它們的 keyboard_init hw()實現(xiàn)代碼是不同的（通過 CONFIG_ARCH 的值來確定），它就是進(jìn)行鍵盤的硬件初始化功能。 =KBD_DEFMODE。keyboard_tasklet)。在基于 FPGA + ARM 硬件平臺的全數(shù)字化 B超診斷儀中 ， 經(jīng)波束合成產(chǎn)生的超聲視頻信號需由實時采集系統(tǒng)采集并傳輸至 ARM 嵌入式處理系統(tǒng) ； ARM系統(tǒng)接收前端送入信號 ， 進(jìn)行掃描變換 ,圖像處理再通過 LCD或 VGA接口顯示視頻圖像。 該 采集系統(tǒng)所采集的醫(yī)用 B超視頻圖像掃描線數(shù)為 256線 /幀 , 采樣率為每線1024個像素 , 像素灰階為 256級。 (5) 另一幀開始 ， 寫控制器設(shè)置幀存 B 寫信號 WE2B 有效 ， 幀存 B 開始寫入數(shù)據(jù) ； 讀控制器設(shè)置幀存 A 讀信 OE2A 有效 ， 幀存 A 則開始讀出數(shù)據(jù) 。 B超圖像作為重要的診斷依據(jù)，常需輸出其硬拷貝，因此任何 B超儀都需配備圖像打印輸出接口。 21 世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，隨著信息化的不斷進(jìn)步，生命科 學(xué)又將邁上一個新的臺階，并更好地為人類造福。 ARM作為