【文章內(nèi)容簡介】 Refresh Cycles/64ms 或 8192 Refresh Cycles/64ms 這樣 的標(biāo)識 ，這里的 4096 和 8192 是 SDRAM 每個 bank 的行數(shù)，刷新命令只對一行有效，因此發(fā)送刷新命令的間隔也是隨 SDRAM 的每個 bank 行數(shù)來訂的。 SDRAM 是多 bank 結(jié)構(gòu)，這樣在一個 bank 進(jìn)行預(yù)充電時，可以讀取另一個 bank 的數(shù)據(jù)，這樣無等待的讀取大大提高了存儲器的訪問速度。 當(dāng)系統(tǒng)啟動時， ARM 首先從復(fù)位地址 0x0 處讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)初始化后，程序代碼一般應(yīng)調(diào)入 SDRAM 中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度；同時系統(tǒng)以及用戶堆棧以及運行數(shù)據(jù)也都放在 SDRAM 中。 SDRAM的控制時序比較復(fù)雜， SDRAM 控制器需要完成上電、預(yù)充電、自山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 動刷 新、初始化、模式寄存器設(shè)置、讀寫等功能。對 SDRAM 控制器的初始化是非常重要的，這個過程一般在啟動之后進(jìn)行，然后就可以使用 SDRAM了。 ARM 內(nèi)部有一個可編程的 16 位或者 32 位寬的 SDRAM 接口，允許連接兩組 SDRAM。有了 SDRAM 控制器，只要選擇標(biāo)準(zhǔn)的 SDRAM 芯片，就可以按照接口電路連線了。 本系統(tǒng)選用兩片 Hynix 公司的 HY57V561620 芯片來擴(kuò)展系統(tǒng)的 SDRAM，其管腳描述如表 31： 表 31 HY57V561620管腳描述 此芯片數(shù)據(jù)總線寬度是 16 位寬的字長，選用兩片擴(kuò)展為 32位字長的，選用 S3C2410 的 nGCS6 作為片選信號，將 S3C2410 的 ADDR2 ADDR25 作為內(nèi)部 bank 選擇線，與 BA0、 BA1 相連接。其電路原理圖如圖 33： 山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 33 SDRAM 電路原理圖 FLASH 電路設(shè)計 在嵌入式系統(tǒng)中，有兩種程序運行方式：一種是將程序加載到 SDRAM中運行；另一種是將直接在 ROM/FLASH 中運行。因為在處理器對 FLASH 的讀寫速度小于對 SDRAM 的讀寫速度，因此一般選擇第一種方式。將程序代碼放在 FLASH 中，運行的時候?qū)⒊绦蚣虞d到 SDRAM 中運行。一般 Flash 作為一個非易失存儲器件用于存放程序代碼、常量表以及用戶掉電后需要保存的數(shù)據(jù)。 FLASH閃存是非易失存儲器，可以對稱為塊的存儲器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程 。 Flash 有 NORFlash 和 NANDFlash 兩類。兩類存儲器的比較： 性能比較。 任何 flash 器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下，在進(jìn)行 寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除 。NANDFlash 用擦出速度遠(yuǎn)比 NorFlash 擦出速度快，因此 NANDFlash 的寫入速度遠(yuǎn)比 NORFlash 快。 NORFlash 的讀取速度比 NANDFlash 要快，NANDFlash 的擦出塊單元比 NORFlash 擦出塊單元要小，因此 NANDFlash擦出電路更加簡單。另外 NANDFlash 的擦寫次數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于 NORFlash的擦寫次數(shù)。 接口差別。 NORFlash 采用 SRAM 接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易的采取其內(nèi)容的每一字。而 NANDFlash 器件的存取操作相當(dāng)?shù)膹?fù)雜， NANDFlash 只有 8 個引腳來傳輸控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NANDFlash 的讀寫操作采用 512字節(jié)的塊。比較像硬盤的管理操作。因此在使用的難易程度上， NORFlash 更占優(yōu)勢。因為使用 NANDFlash 一般要山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 寫其讀寫驅(qū)動程序。 在體積和價格方面。 NANDFlash 單元尺寸幾乎只是 NORFlash 的一半，價格也比后者便宜。 NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中， NAND 適合于數(shù)據(jù)存儲 。 本系統(tǒng)使用 Samsung 的 K9F1208U0B 芯片 來做為 系統(tǒng)的 NANDFlash 存儲器，該器件的容量為 64MB。其管腳描述如 表 32 所示 ： 表 32 K9F1208U0B 管腳描述 引腳 功能 I/O0~I/O7 數(shù)據(jù)輸入輸出端，芯片未選中為高阻態(tài) CLE 命令鎖存使能 ALE 地址鎖存使能 CE 芯片選擇控制 RE 數(shù)據(jù)輸出控制，有效時數(shù)據(jù)送到 I/O 總線上 WE 寫 I/O 口控制，命令、地址、數(shù)據(jù)在上升沿鎖存 WP 寫保護(hù) R/B 指示器件狀態(tài)， 0 為忙， 1 為閑。 Vcc 電源端 Vss 電源地 由于 S3C2410 有 NANDFlash 控制器，因此我們只需要將對應(yīng) 的管腳連接起來即可，連線原理圖如圖 34 所示 ： 圖 34 Flash 電路原理圖 山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 USB 電路設(shè)計 S3C2410 有兩路 接口，其中一路固定為 HOST 接口，另一路可配置為 HOST 或者 DEVICE 接口。這兩個下行口對于芯片的引腳為 DN0、 DP0和 DN DP1，其中 DN DP1 引腳與 USB 設(shè)備端（ DEVICE）的引腳復(fù)用。 其與 S3C2410 的接口電路如圖 35： 圖 35 USB 電路原理圖 JTAG 電路設(shè)計 JTAG（ Joint Test Action Group）是 IEEE的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， ARM內(nèi)部 集成了 JTAG型的掃描鏈，可以進(jìn)行調(diào)試和配置嵌入式 ICERT 邏輯。 JTAG仿真器是通過 ARM 芯片上的 JTAG 邊界掃描與 ARM 核進(jìn)行通信，屬于完全插入式調(diào)試，這種調(diào)試方法不占用偏上資源。不需要目標(biāo)存儲器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口， JTAG 調(diào)試的目標(biāo)程序是在目標(biāo)板上執(zhí)行的，仿真更接近于目標(biāo)硬件仿真結(jié)果更接近真實的運行環(huán)境。 JTAG 電路用于仿真和調(diào)試，本系統(tǒng)用于下載系統(tǒng)引導(dǎo)程序 BootLoader。本系統(tǒng)采用 20腳 JTAG 仿真調(diào)試接口， JTAG 信號的定義及與 S3C2410 的連接如圖 36： 山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 36 JTAG 電路原理圖 串口電路設(shè)計 S3C2410 有 3個 UART 口，在本系統(tǒng)中只使用了 UART0 口，用于程序的調(diào)試，系統(tǒng)使用 MAX232 串口芯片， MAX232 芯片可以驅(qū)動兩路 RS232 串口，但是本系統(tǒng)只需要使用一個 RS232 來輔助程序的調(diào)試，只使用了其中的一路。其與S3C2410 的連接原理 圖如圖 37： 圖 37 串口電路原理圖 第四 章 監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器端的軟件 設(shè)計 監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器端軟件的總體設(shè)計 [9] 一個嵌入式 Linux 系統(tǒng)從軟件角度看可以分成四個由下到上的層次：系 統(tǒng)引導(dǎo)加載程序、 Linux 內(nèi)核、文件系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序。 山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 系統(tǒng)引導(dǎo)加載程序包括固化在固件中的 boot 代碼（可選）和 BootLoader兩大部分。 Bootloader 是嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)程序，相當(dāng)于 PC 機(jī)中的 BIOS，它是嚴(yán)格依賴硬件的，即沒有一個通用 Bootloader 程序，不但不同的嵌入式處理器 Bootloader 不同，相同處理器不同的系統(tǒng)板也不一樣。它一般完成系統(tǒng)板上的主要部件的初始化，將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像加載到內(nèi)存中去，然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動操作系統(tǒng)。 Linux 內(nèi)核。操作系統(tǒng)部分，根據(jù)板子的 硬件資源和系統(tǒng)功能需要定制的內(nèi)核以及內(nèi)核啟動參數(shù)。 文件系統(tǒng)。包括 Linux 根文件系統(tǒng)和其他建立在 Flash 設(shè)備之上的文件系統(tǒng)。 用戶應(yīng)用程序。完成特定功能的應(yīng)用程序。本系統(tǒng)主要完成這一部分。 本系統(tǒng)采用面向過程升級式模塊化程序設(shè)計思想。面向過程的模塊化程序設(shè)計是一種嚴(yán)格自頂向下，逐步細(xì)分的設(shè)計模式。主要有三個模塊：數(shù)據(jù)采集與圖像壓縮模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、網(wǎng)絡(luò)控制模塊。 每個模塊建立一個線程，數(shù)據(jù)采集線程與網(wǎng) 絡(luò)傳輸線程之間使用 互斥鎖進(jìn)行同步。 各個模塊之間的關(guān)系框圖如圖 41： 軟 件 模 塊 關(guān) 系 圖客 戶 端網(wǎng) 絡(luò) 控 制線 程數(shù) 據(jù) 采 集和 壓 縮 線程網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸線 程服 務(wù) 器 與 客 戶 端 信 息 交 換 ， 包括 客 戶 端 連 接 服 務(wù) 器 處 理 、 用戶 登 錄 驗 證 、 監(jiān) 控 質(zhì) 量 設(shè) 置 等設(shè) 置 圖 像 壓 縮 質(zhì) 量讀 取 圖 像 文 件向 登 錄 成 功 的 用 戶 發(fā)送 監(jiān) 控 數(shù) 據(jù)控 制 發(fā) 送41 軟件模塊關(guān)系圖 山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 Linux 簡介以及交叉編譯環(huán)境的建立 嵌入式 Linux 簡介 Linux 操作系統(tǒng)是一款優(yōu)秀的開源的操作系統(tǒng)，支持多用戶、多線程、多進(jìn)程，實時性好，功能強(qiáng)大且穩(wěn)定。同時，它又具有良好的兼容性和可移植性，被廣泛應(yīng)用計算機(jī)以及各種嵌入式平臺上。 Linux 內(nèi)核開始是由芬蘭人 Linus處于個人愛好編寫的。 Linux 的第一個發(fā)行版本是在 1991 年 9 月 發(fā)布在Inter 上的。 Linux 的版本分為兩類：內(nèi)核版本和發(fā)行版本。內(nèi)核版本是在 Linux 的領(lǐng) 導(dǎo)之下，開發(fā)小組開發(fā)出來的版本號，現(xiàn)在最新的版本是 版本。發(fā)行版本是一些組織或者公司將內(nèi)核與一些應(yīng)用軟件或者文檔打包在一起，并提供一些安裝界面、系統(tǒng)設(shè)置和管理工具，形成一些發(fā)行版本。常見的發(fā)行版本有 Fedora Linux、 Ubuntu Linux、 Mandriva Linux 和國產(chǎn)的紅旗 Linux。 嵌入式 Linux 是以 Linux 為基礎(chǔ)的嵌入式系統(tǒng)，它將日益流行的 Linux 進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。 嵌入式 linux既繼承了 Inter 上無限的開放源代碼資源，又具有 嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式 Linux 的特點是版權(quán)費免費 。購買費用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植，實時性能 RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式 Linux支持，實時性能穩(wěn)定性好安全性好。 嵌入式 Linux 與其他嵌入式操作系統(tǒng)有許多優(yōu)越性： 首先， Linux 是開放源代碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多 Linux 愛好者又是 Linux 開發(fā)者 的強(qiáng)大技術(shù)支持；其次， Linux 的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新速度很快 ,linux 是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約 134KB。第三，Linux 是免費的 OS，在價格上極具競爭力。 Linux 還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是 Linux 適應(yīng)于多種 CPU 和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統(tǒng)。到目前為止，它可以支持二三十種 CPU。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開發(fā)和使用都很容易。很多 CPU 包括家電業(yè)芯片，都開始做 Linux 的平臺移植工作。移植的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 Java 的開發(fā)環(huán)境。也就是說，如果今天用Linux 環(huán) 境開發(fā)產(chǎn)品，那么將來換 CPU 就不會遇到困擾。同時， Linux 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方面是非常完整的， Linux 對網(wǎng)絡(luò)中最常用的 TCP/IP 協(xié)議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網(wǎng)絡(luò)，以及無線網(wǎng)絡(luò)， Toker ring(令牌環(huán)網(wǎng) )、光纖甚至衛(wèi)星的支持。所以 Linux 很適于做信息家電的開發(fā) [10]。 嵌入式 Linux 以其這些 優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在移動電話、個人數(shù)字助理（ PDA）、山東輕工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 媒體播放器、消費性電子以及航空航天領(lǐng)域等，并隨著技術(shù)的進(jìn)步嵌入式 Linux應(yīng)用將會更加廣泛。 構(gòu)建交叉編譯環(huán)境 交叉編 譯是編譯技術(shù)發(fā)展過程中的一個重要分支，就是在另一個平臺上生成另一個平臺的可執(zhí)行程序。兩個不同平臺可以是處理器體系結(jié)構(gòu)的不同，也可以是所運行的操作系統(tǒng)的不同。交叉編譯過程中的兩個平臺分別叫宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)。宿主機(jī)是編輯和編譯程序的平臺，一般是 PC機(jī)，而目標(biāo)機(jī)是開發(fā)的系統(tǒng)，就是這里的嵌入式系統(tǒng)。對于本系統(tǒng)，宿主機(jī)就是裝有 Fedora9 操作系統(tǒng)的 PC 機(jī)，而目標(biāo)機(jī)就是硬件平臺是 S3C24操作系統(tǒng)是 Linux 的開發(fā)板 [11]。 交叉編譯環(huán)境構(gòu)建的第一步 —— 安裝交叉編譯器 在 PC 機(jī)的 /usr/local 目錄下新建一個文件夾 arm 命令行： mkdir /usr/local/arm 將下載的 拷貝到 /usr/local/arm 目錄下并解壓縮。 命令行： cp – r /tmp/ /usr/local/arm tar jxvf 此 arm 文件夾下 就是交叉編譯器的安裝目錄 導(dǎo)出交叉編譯器的路徑。 命令行： export PATH=$PATH:/usr/local/arm/ 第二步 —— 安裝 linux 內(nèi)核，編譯內(nèi)核。 第三步 —— 安裝根文件系統(tǒng) 圖像采集模塊的設(shè)計與程序?qū)崿F(xiàn) Video4Linux 簡介 Video4