【正文】 實際的硬件平臺，修改 Linux 內(nèi)核目錄中的 Makefile 文件、配置文件以及某些源代碼，使之可以運行在 ARM， PowerPC， X8 MIPS 等平臺上。 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，但是其價格更貴 ） ，所以先 向 NOR 中燒 Uboot，再從 NOR 啟動 Uboot，進而 向 NAND燒 寫 Uboot。 安裝交叉編譯器 本次畢業(yè)設(shè)計所使用的交叉編譯器 版本 是 ， 其 源碼包為： 。本次畢業(yè)設(shè)計使用 RedHat Enterprise Linux 版本。 建立的 快照如圖 所示。 RJ45 以太網(wǎng)接口： 設(shè)置 好開發(fā)板 、 PC 網(wǎng)卡的 IP 地址后 ，可以用 NFS 掛載的方式來共享主機需要下載到開發(fā)板上編譯好的代碼 ，也可以使用 FTP、TFTP 工具來傳輸文件 ，這樣速率非?？?，并且很方便使用 。 用于本設(shè)計 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 價格的三星 S3C2440 處理器 ， NAND、 SDRAM 存儲器 、音頻 處理模塊 、 LCD 和觸摸屏接口 、復(fù)位 按鍵 、 Jlink 接口等 。軟件 平臺選擇嵌入式 Linux 操作系統(tǒng) 。 本次畢業(yè)設(shè)計將在 X86 平臺上安裝面向 Qt/X11 的 Qt，軟件版本為。 本畢業(yè)設(shè)計基于三星 S3C2440 的 XC2400 開發(fā)板，其微處理器為 基于 ARM9 內(nèi)核 的 ARM 920T。該組織編寫出了一個完整操作系統(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。 這幾年里， 基于這三大 智能系統(tǒng)的智能手機、平板電腦的數(shù)量爆發(fā)式增長，提高了人們的工作效率和生活舒適度。 尤其 在工業(yè)中， 幾十年來， 具有 嵌入式技術(shù)的數(shù) 控 機床、 工業(yè) 智能機器人 、 智能 設(shè)備 、服務(wù) 型 機器人 一直都對 傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方式 不斷改善和提高 著 。 重點 介紹了 如何使用 開源播放 器 MPlayer、 解碼 庫libmad、 Qt Creator 工具 來 開發(fā) 一個 有圖形界面的 MP3 播放器 。同時，畢業(yè)設(shè)計也是將大學(xué)所學(xué)知識的一次綜合運用，也會使得在文獻檢索、查閱資料、科學(xué)研究素養(yǎng)和文檔寫作等方面的能力得到進一步提高。 嵌入式 Linux 和 Linux 嵌入式系統(tǒng)和通用計算機系統(tǒng)相比具有如下特點：可裁剪性好、系統(tǒng)內(nèi)核小、功耗低、可靠性高、實時性好等。 智能手機和平板電腦的 流行 ，讓 “ ARM”這一詞語頻繁出現(xiàn)在人們的視野中，普通人都常常能到報紙、電視上見到這個詞。通過對不同平臺的私有 API，如文字處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、進程處理、線程、數(shù)據(jù)庫訪問等進行封裝 。主要是對課題的研究目的及意義，課題現(xiàn)狀以及作者所做的工作進行簡略的介紹 ； 對嵌入式操作系統(tǒng) 進行梳理和介紹和以比較 ； 介紹 ARM 體系的基本發(fā)展和特性 ； 對 Qt 進行基本的介紹。 NOR 是和 SRAM 一樣的可隨機存儲的，也不需要驅(qū)動，因此，其 受限于地址線 ， 地址就 是 有限 的 ，所以容量普遍較小 ； NOR 的優(yōu)點則表現(xiàn)在讀取速度快，而且程序可以 直接在 芯片內(nèi)部運行，不需要再讀入 SDRAM 中了 。 (2)交叉編譯環(huán)境 交叉編譯是指 :在 PC 機上編譯 ,在目標板上 直接可以 執(zhí)行 ，不需要 重新 在目標平臺上面進行編譯了 ?？梢哉J為 虛擬機 是 運行在 同 主機操作系統(tǒng) 平行的 底層 硬件 環(huán)境 中的 。 Red Hat Linux 自 之后不再發(fā)布個人用戶版，從此專注于企業(yè) 級用戶： 2020 年 4 月 30 日， Red Hat 公司正式停止對 Red Hat Linux 版本的支持，標志著 Red Hat Linux 的正式完結(jié)。 本次畢業(yè)設(shè)中 ，有幾次都在編譯時報錯， 并提示缺少如 ncurses libraries、 autoconf、 g++等 軟件，使用這個方法可以快速安裝這些軟件。 Linux 下的的開源 Bootloader 有 GRUB、LILO、 Loadlin、 RedBoot、 UBoot、 BLOB、 LinuxBIOS、 Etherboot 和 ROLO等。 圖 由 NOR 啟動， Uboot 界面 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 22 從鍵盤輸入“ 1”，按回車， 向 NAND 進行燒寫 Uboot 的工作，如圖 所示。 在 Uboot 是一種用于嵌入式系統(tǒng)中的開機引導(dǎo)程序。 為了實現(xiàn) MP3音樂文件的播放，還需要解碼庫才能正常播放 MP3音樂文件，比 如 libmad就是一個開源 MP3解碼庫，對 MP3解碼算法做了很多優(yōu)化。為了方便下一步對 MPlayer 的編譯，將 一小節(jié)中生成的 、 對應(yīng)地 放到 /tmp/libmad/mad/目錄下的 include 和 lib 目錄下面。編程時，信號（槽）之間會通過相互關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)類似于 C/C++語言中的函數(shù)調(diào)用和交互。 生成 Makefile 文件由開發(fā)軟件自動實現(xiàn)，不需用戶手動生成。 如圖 、 。 QT/E 可以直接操縱內(nèi)核 FrameBuffer，將解碼后的數(shù)據(jù)通過 FrameBuffer直接送到 嵌入式 Linux系統(tǒng) 的幀緩沖區(qū) ， 這樣 LCD屏幕上 就會 顯示 相關(guān)的文字、圖片 或者 視頻了 。 而 connect 則是 Qt中最重要的特征，其在 Qt對象之間建立了一種單向的連接。 解壓 源碼包 之后 ， 會 在當前目錄下生成的 目錄 。 開源播放軟件 MPlayer 的 安裝和 移植 在 X86平臺上 安裝 MPlayer MPEG1,MPEG2標準中定義的第 1， 2， 3層的音頻壓縮是流行的有損音頻壓縮方式 [6]。 簡單地說 移植就是根據(jù) 用戶自行 選擇的硬件平臺 進行 重新 修改和 編譯 源代碼，進而使源代碼 支持 相 應(yīng)的硬件，使 編譯后的文件（如系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等） 可以在該硬件平臺上運行 。 圖 對 CPU 的配置 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 21 設(shè)置好相關(guān)參數(shù)之后，在“ File” 菜單中，選擇 “Open” ，打開要燒寫的鏡像文件，這里我們燒寫 文件。 (4)在控制臺輸入“ armlinuxgcc v”，出現(xiàn) 圖 中的 信息 ， 最后一行信息 表明安裝成功。 RedHat Enterprise Linux 的詳細的安裝過程就不在贅述了。 Linux 操作系統(tǒng) 同時 也是自由軟件 運動中 和開放源代碼 社區(qū)發(fā)展中最著名的例子。 目前 ，Windows 操作系統(tǒng)中 的 很多常用軟件并不支持在 Linux 平臺上運行， 如果直接安裝 Linux，那么在 純粹 的 Linux 環(huán)境中，將會有很多不便。 NOR Flash 用來存放著引導(dǎo)程序 Uboot； NAND 中除了放著 Uboot 還有系統(tǒng)內(nèi)核及文件系統(tǒng)，以及歌曲文件 ； SDRAM 用于存放著系統(tǒng)的運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；液晶觸摸屏可以讓用戶 進行操作，播放視頻時還可以看到視頻； 系統(tǒng)采用嵌入式 Linux 系統(tǒng) ， Linux 操作系統(tǒng)具有 很 多優(yōu)點， 如 內(nèi)核可裁剪 、 高度的可移植性 等， 支持 幾 乎所有的主流芯片，并且還在不斷 地 被移植 至新的芯片上 。播放器系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由 下到上為 :應(yīng)用層 （ Qt 、 MPlayer） 、操作系統(tǒng)層 (Linux)、驅(qū)動層 （音頻驅(qū)動、液晶屏幕驅(qū)動 等 ） 和物理層 （ ARM 芯片以及外圍電路） 。能 通過圖形界面 控制播放和暫停、快進快退、上下曲、音量增減、顯示歌曲狀態(tài)信息等功能。 2020 年 Nokia 公開了 Qt 的源代碼。 Linux，最大的特色是開源 和免費，遵循著 GPL 開發(fā)者們可以根據(jù)自身需要靈活的進行定制化開發(fā)，因此 也產(chǎn)生了相當多的 Linux 的發(fā)行版本。 三星、 Ubuntu 等許多公司 的系統(tǒng) 都是 是基于Linux 開發(fā)而來的，僅有少數(shù)是個例外如 FirefoxOS，該系統(tǒng)是基于 HTML5的，畢竟火狐本身就是一個瀏覽器廠商。本文重點討論 基于 S3C2440 芯片 的 MP3 播放 器 的實現(xiàn)， 還 包括開發(fā)環(huán)境建立、內(nèi)核裁剪 與編譯、 Qt 開發(fā)等一系列過程。 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)展以及普通用戶對多媒體應(yīng)用越來越旺盛的需求 ,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 。 像 以前需要兩塊甚至多塊芯片才能處理的 數(shù)據(jù)，現(xiàn)在基本上可以通過單塊 ARM 芯片完成，不僅僅降低系統(tǒng)成本，同時也簡化了系統(tǒng)的設(shè)計過程。在這場操作系統(tǒng)之爭中，如 Palm OS、WebOS 、 Windows CE、 Meego 等系統(tǒng)已經(jīng)淡出了歷史的舞臺，而 Symbian、 Black Berry OS 則在垂死掙扎。 ARM 的介紹 嵌入式處理器 與 常見的 基 X86 架構(gòu)處理器 的 PC 相比，最大的優(yōu)勢 是低功耗。 2020 年， Nokia南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 5 將 Qt 售予芬蘭軟件公司 Digia，而 Qt仍將保持開源。 本課題的主要研究內(nèi)容包括： (1)了解一個嵌入式 Linux 系統(tǒng)的開發(fā)流程； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 6 (2)開發(fā)平臺的 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、開源 MP3音樂播放器的移植、用 Qt開發(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 開發(fā) ，以及 編譯、調(diào)試 方法和步驟。 開發(fā)板硬件介紹 本次畢業(yè)設(shè)計使用 XC2440 開發(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、 時鐘電路、復(fù)位電路等。此外采用開源 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) 費用。 VMware Workstation 是一款功能強大的 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運行 多個 操作系統(tǒng)， 是 進行開發(fā)測試部署新的應(yīng)用 、服務(wù)、 程序 等 的最佳解決方案。嚴格 地 來講， Linux 這個詞本身只表示 Linux 內(nèi)核，但在實際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用 Linux 來形容整個基于 Linux 內(nèi)核，并且使用 GNU 項目中的 各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。 圖 選擇“桌面 ” 選項 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 16 Red Hat Enterprise Linux 系統(tǒng)有一個優(yōu)點，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 進行 下載了 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 18 圖 查看 安裝的 armlinuxgcc 相關(guān) 信息 Bootloader 和 Uboot 的介紹 啟動 一個計算機系統(tǒng)的第一 步操作是加電，隨后引導(dǎo)程序運行，讀取硬盤上的內(nèi)核鏡像 進 而載入 RAM，然后才是啟動操作系統(tǒng)。目的地為 NOR Flash。假如源代碼中 缺少 某 對 些 硬件 的支持 ， 就 可以 根據(jù)自身需要 進行相應(yīng)的開發(fā) ，并 加入到 源碼 中編譯 ， 最終實現(xiàn)對 該 硬件的支持。利用第三層音頻壓縮方法，所產(chǎn)生的音樂文件就是我們生活中所常見的 “MP3” 。 進入該目錄，在該目錄下使用 ./configure 命令配置這些庫編譯可選項，例 如：指定交叉編譯器、編譯選項 、生成靜態(tài)庫 、關(guān)閉調(diào)試和安裝路徑等 ，然后用 ARM 交叉 編譯工具交叉編譯 libid3。每一個 Qt 對象都擁有信號（ Signals）和槽（ Slots） ， 信號用于發(fā)送消息，而槽則被用來接收消息。 利用 Qt Creator 開發(fā)應(yīng)用程序 流程 Qt Creator 設(shè)計器是一個 提供 GUI 的設(shè)計工具 。 各圖標有對應(yīng)的 png 格式的圖片（放在 /images 目錄中 ,這些圖片是委托熟悉美工朋友 制作的 ）， 在編譯后的界面 中的按鈕 會有所體現(xiàn)。 make 會在當前目錄下搜索 makefile 這個文本文件，而 make