【正文】 Q043T3DX02 的電源和地， LCD_VSYNC 為幀開始信號，LCD_HSYNC 為行開始信號， LCD_BL_PWM 為顯示對比度調(diào)節(jié)信號， LCD_DCLK 為通信同步時鐘信號， LCD_ENABLE 為 LCDC 的輸出使能信號， DIS_ON/OFF 為LQ043T3DX02 的顯示屏開關(guān)信號。當(dāng)需要顯示下一幅圖片時，只需要修改 SSA 即可。 LCD 具有如下特點： 支持多種分辨率的 LCD 面板，最大分辨率 800 600；一共支持 1 16 和 18 位比特的色深；支持黑白色、灰度色、被動矩陣彩色和 TFT 類型的 LCD 面板。 W I G G L EnT R S TT D IT M ST C KT D OnR E S E TR 3 0 1 1KR 3 0 21KR P 3 0 1 10KnT R S TT C KT M ST D InT R S TV D D 33 圖 JTAG調(diào)試接口 24 視頻采集電路 USB 接口電路： USB 模塊集成在 S3C2440 芯片中，所以使用 2440 時，可以直接調(diào)用其中的USB 模塊，外圍電路上有一個 和 DEVICE 接口， USB 接口電路如下： V B U S1D2D+3GND4S111S212C O N 50 1AU S B _H O S TV B U S5D6D+7GND8S19S210C O N 50 1BU S B _H O S TR50415KR50315KR 50 1 22RR 50 2 22RV D D 50D P 0DN0R50815KR50715KR 50 5 22RR 50 6 22RV D D 50D P 1_ HD N 1_ H 圖 USB接口 電路 OV511 攝像頭： 筆者是利用 OV511 標(biāo)準(zhǔn) USB 接口連接 S3C2440 的外圍電路，連接起來比較方便， S3C2440 支持熱插拔。鐘反饋和外部復(fù)位，暫時不使用，用于將來 的系統(tǒng)擴(kuò)展?；?2440 的 JTAG 調(diào)試電路如圖 所示。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口引腳定義如下： (1) TCK—— 測試時鐘輸入； (2) TDI—— 測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過 TDI 輸入 JTAG； (3) TDO—— 測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過 TDO 從 JTAG 輸出； (4) TMS—— 測試模式選擇， TMS 用來設(shè)置 JTAG 處于某種特定的測試模式； (5) 可選引腳 TRST—— 測試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。 JTAG 基本原理是在器件內(nèi)部定義一個 TAP(Test Access Port，測試訪問端口 )，通過專用的 JTAG 測試工具對進(jìn)行內(nèi)部進(jìn)行測試。 RST 連接到 AO3402 增強(qiáng)型場效應(yīng)管上，當(dāng)開關(guān) S2 按下后， RST 輸出高電平， AO3402 導(dǎo)通，導(dǎo)致 RST_IN 被拉低，芯片復(fù)位，否則 RST_IN 一直處于高電平。 X T Ir t cX T Or t cX112MX T OpllX T IpllC422PC122PC322PC222PX2 圖 晶振電路 3. 復(fù)位電路 2440 需要穩(wěn)定和精確的復(fù)位信號，故通過外接 MAX8115 復(fù)位芯片提供準(zhǔn)確的 電壓、 100uA 靜態(tài)電流、 200ms 時間延遲的復(fù)位信號。 1. 電源電路 2440 及其外圍模塊需要 電源供電，其中 5V 電源直接由外部供電系統(tǒng)提供，而其它電源 則由相應(yīng)轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)換電路如下 ： IN3G1OUT2V C C4U 9 0 4 L M 1 1 1 7 3 . 3C 9 1 01 0 0 u F / 6 VC 9 1 11 0 0 u F / 6 VVDD5C 9 1 2104V D D L C D 圖 電源電路 22 2. 晶振電路 2440 內(nèi)部集成模塊較多，不同的模塊需要不同的時鐘頻率，故需要外接兩個大小分別為 和 12M 的外部晶體作為系統(tǒng)的時鐘源，分別用于外設(shè)接口模塊和 CPU 核。 21 圖 IP可視電話硬件總體架構(gòu) 硬件詳細(xì)設(shè)計 硬件平臺詳細(xì)設(shè)計包括 2440 最小系統(tǒng)電路和相關(guān)的外圍模塊電路的設(shè)計，外圍電路主要包括攝像頭采集電路、 LCD 接口電路、語音采集和播放電路、以太網(wǎng)接口電路和 UART 接口電路。 (7) UART 接口通過 RS232 收發(fā)器連接 PC 宿主機(jī)， PC 宿主機(jī)通過超級終端控制 著目標(biāo)板上程序的運行。 (5) LCD 接口連接 LCD 顯示器，用于視頻的顯示。 (3) SDRAM 控制器外接用于存放運行的程序和數(shù)據(jù)的 SDRAM 存儲器芯片。 基于 S3C2440 芯片的外圍接口，設(shè)計了可視 IP 電話終端的硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，如圖 所示，包括如下幾個部分： (1) USB 讀取 CMOS 攝像頭圖像幀， I2C 控制攝 像頭工作，實現(xiàn)視頻采集功能。 19 圖 ARM 內(nèi)部結(jié)構(gòu) S3C2410X 處理器體系結(jié)構(gòu) （ 1） ARM920T 核， 16 位 /32 位 RISC 結(jié)構(gòu)和 ARM 精簡指令集； （ 2） ARM MMU，支持 Windows CE、 Linux、 VxWork、 UCOSII 精簡指令集； （ 3） 指令 Cache、數(shù)據(jù) Cache、寫緩沖； （ 4） 支持 ARM 調(diào)試結(jié)構(gòu)，片上 ICE 支持 JTAG 調(diào)試方式； （ 5） 內(nèi)置先進(jìn)微控制器總線接口 AMBA。目前，全世界有幾十家著名的半導(dǎo)體公司使用 ARM 公司的授權(quán)，既使 ARM 技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場并被消費者所接受。 硬件總體設(shè)計 ARM(Adnvaecd RISC Machine)公司成立于 1990 年，是一家芯片設(shè)計公司。命令格式如下： – 配置參數(shù) ./rootfs o 3) 修改內(nèi)核啟動參數(shù) 通過內(nèi)核配置菜單 Boot options 選項修改內(nèi)核啟動參數(shù)為從 NAND Flash 第 3 個分區(qū)掛載根文件系統(tǒng) ,修改后的內(nèi)容如下： CONFIG_COMLINE= “ noinitrd console=ttymxc0,115200 root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=jffs2 mem128M” 18 第三章 S3C2440 的 IP 可視電話硬件設(shè)計 硬件是整個系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，為軟件的運行提供了平臺。通過適當(dāng)?shù)呐渲貌⒔徊婢幾g BusyBox 可以得到 BusyBox 的可執(zhí)行文件以及一系列應(yīng)用程序的符號鏈接。 然后，將適當(dāng)?shù)膬?nèi)容復(fù)制到各個子目錄中， /lib 目錄下要復(fù)制 glic 庫文件； /dev 目錄下要建立系統(tǒng)中所有的設(shè)備文件； /etc 目錄下建立相關(guān)的系統(tǒng)啟 17 動配置文件。 2) 根文件系統(tǒng)的制作過程 具體過程包括三個步驟： (1) 選擇適當(dāng)?shù)母募到y(tǒng)類型，常見的 Linux 文件系統(tǒng)類型有 Cramfs、JFFS RAMDISK、 EXT2 和 EXT3 等，需要根據(jù)具體的需求特點選擇合適的文件系統(tǒng)，其中， JFFS2(The Journalling Flash File System version 2,日志型Flash 文件系統(tǒng) )是一個應(yīng)用非常廣泛的日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，提供垃圾回收機(jī)制，意外掉電后仍然可以保存數(shù)據(jù)的完整性，在嵌入式系統(tǒng)上得到了廣泛的應(yīng)用。 1) 根文件系統(tǒng)的位置 當(dāng)目標(biāo)板上開始運行 Linux 之后，可以在串口超級終端中輸 cat/proc/mtd 16 命令查看當(dāng)前 Linux 內(nèi)核所在的存儲器的文件系統(tǒng)，命令執(zhí)行結(jié)果如下： EmbedSky cat /proc/mtd dev: size erasesize name mtd0: 00020200 00020200 IPLSPL mtd1: 00400000 00020200 mtd2: 03b00000 00020200 mtd3: 0c0e0000 00020200 通過命令的執(zhí)行結(jié)果可以看出該目標(biāo)板的存儲器上一共有四個分區(qū)， 分別為： (1) IPLSPL： IPLSPL 是 Freescale 開發(fā)的一種 Bootloader； (2) ： Linux 內(nèi)核； (3) ：根文件系統(tǒng)； (4) ：用戶空間，可以存放其他數(shù)據(jù)。下載完成后即可通過 Bootloader 的啟動加載模式運行剛下載的內(nèi)核。 15 圖 Linux 內(nèi)核配置界面 2) 內(nèi)核編譯 筆者使用的內(nèi)核版本是 ， makefile 功能已經(jīng)足夠智能，只需要簡單執(zhí)行 make 命令就可以生成內(nèi)核的 zImage 文件和可加載驅(qū)動模塊。 1) 內(nèi)核配置 內(nèi)核配置是把和硬件平臺相關(guān)的內(nèi)核配置文件做出適當(dāng)修改，使其支持目標(biāo)板的硬件平臺。 Linux 內(nèi)核具有很強(qiáng)的平臺獨立性，可以被很容易地移植到不同的硬件平臺上，支持絕大多數(shù)硬件平臺。 3. Linux 內(nèi)核移植 Linux 內(nèi)核是位于 Bootloader 之上的一個軟件 模塊，提供了一個應(yīng)用程序可以運行的執(zhí)行環(huán)境。常見的 Bootloader 有 UBoot、 RedBoot 和 ARMBoot 等，這些 Bootloader 具有較強(qiáng)的可移植性， 14 支持很多硬件平臺。 NOR Flash 可以像 RAM 一樣直接映射到內(nèi)存空間執(zhí)行其中的程序，但 NAND Flash 不支持直接執(zhí)行，需要將其內(nèi)容讀入到 RAM中執(zhí)行，如果 Bootloader 位于 NAND Flash 中，則首先將 Bootloader 搬到 CPU 的內(nèi)部 RAM 中，并將該RAM 首地址映射到 0x00000000 后運行。從主機(jī)下載的文件會被 Bootloader 寫入到目標(biāo)機(jī)的非易失性存儲器中，該模式通常會給用戶提供一個簡單的命令行接口，用于產(chǎn)品開發(fā)階段。 (1) 啟動加載模式：這種模式下， Bootloader 從目標(biāo)板的某個非易失性存儲器中將操作系統(tǒng)加載到 RAM 中運行，整個過程沒有用戶的介入，是 Bootloader 的正常工作模式，用于已經(jīng) 發(fā)布的嵌入式產(chǎn)品中。而 Stage2 通常用 C 語言來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能且具有很好的可讀性和移植性。 2. Bootloader 移植 Bootloader 移植是指將 Bootloader 源代碼編譯成特定硬件平臺的可執(zhí)行文件，并通過寫入器寫入到目標(biāo)板非易失性存儲器的過程。 (4) 編譯安裝完整的 gcc：由于在第 2 步生成的 armlinuxgcc 是沒有g(shù)libc 的支持下完成的，所以缺少了很多功能，故當(dāng)?shù)?3 步建立完 glibc 之后，可以編譯生成完的 armlinuxgcc。 (2) 編譯安裝 armlinuxgcc：這個過程類似與編譯安裝 Binutils，不再贅述，但是 此時生成的 armlinuxgcc 沒有 glibc 的支持，主要生成用來編譯glibc、內(nèi)核和 Bootloader 等不需要 glibc 支持的程序。手工建立交叉編譯工具鏈?zhǔn)且粋€相當(dāng)復(fù)雜的過程，不過現(xiàn)在很多平臺都有現(xiàn)成的工具鏈可以直接使用。交叉編譯工具鏈主要由 binutils、 gcc 和 glibc 組成。 構(gòu)建嵌入式 Linux 系統(tǒng)的步驟 構(gòu)建嵌入式 Linux 系統(tǒng)的目的是給上層應(yīng)用程序的開發(fā)搭建了一個平臺 ，具體步驟包括交叉編譯工具鏈的配置、 Bootloader 的移植、 Linux 內(nèi)核移植和根文件系統(tǒng)的制作，下面分別加以闡述。 筆者選擇的開發(fā)模式是 Windows 操作系統(tǒng) +Linux 虛擬機(jī) +目標(biāo)板 Linux 系統(tǒng)的組合方式，將三個系統(tǒng)設(shè)置在同一個局域網(wǎng) 段。 11 圖 嵌入式 Linux的軟件結(jié)構(gòu) 嵌入式 Linux 的軟件開發(fā)模式 在沒有操作系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)中，一般的開發(fā)模式是在一臺稱為宿主機(jī)的PC 上通過交叉編譯器編譯出目標(biāo)板平臺的可執(zhí)行程序，然后通過寫入器寫入到目標(biāo)板執(zhí)行。一般有 5 層結(jié)構(gòu)，每一層實現(xiàn)特定的功能，并對上層功能實現(xiàn)提供支持。 (4) 基于 Linux 平臺的大量免費開源軟件 ，可以被移植到嵌入式系統(tǒng)中，大大加快了新項目的開發(fā)進(jìn)度。同樣的一份源代碼，只需 要在編譯之前修改一些配置，就可以被編譯成針對不同 CPU 的目標(biāo)代碼。這一特點，正好能適用于存儲資源有限的嵌入式系統(tǒng)中。 構(gòu)建嵌入式 Linux 系統(tǒng)是指將 Linux 及其相關(guān)軟件移植在嵌入式系統(tǒng)并能正確運行的過程， Linux 是一種在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)，選擇Linux 是因 為有以下幾個方面的優(yōu)勢： (1) Linux 的內(nèi)核允許把設(shè)備驅(qū)動程 序在編譯時靜態(tài)地連接在內(nèi)核中，一如