【正文】 異步串行 I/O 端 口，每個(gè)端口均可在中斷模式或 DMA 模式下工作。 串行接口 串口 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用，一般的調(diào)試和下載都是通過(guò)串口而進(jìn)行的。 S3C2410的存儲(chǔ)器控制器共支持 8個(gè)存儲(chǔ)器 bank，其中 6個(gè) bank可用作 ROM和 SRAM，剩余 2 個(gè) bank 可用作 ROM、 SRAM 和 SDRAM。同時(shí)，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在 SDRAM 中，是系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)行存取操作的主要存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器 SDRAM 是嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存，具備單位空間存儲(chǔ)容量大和價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在各種嵌入式系統(tǒng)中。 S3C2410 共有七種工作模式： User、 FIQ、 IRQ、 Supervisor、 Abort、 System和 Undefined，大部分應(yīng)用程序工作在用戶模式，而出現(xiàn)服務(wù)中斷或異常等情況時(shí)就會(huì)進(jìn)入非用戶模式。 （ 5） UART S3C2410 提供 3 個(gè)獨(dú)立的異步串行 I/O 口，每一個(gè)端口都能在中斷模式或者DMA 模式下運(yùn)行。 （ 4） DMA 控制器 具有 4 通道的 DMA 控制器，支持存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器、 I/O 到存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器UART0,1,2 USB Device SDIMMC Watchdog Timer BUS CONT Arbitor/Decde SPI0,1 IIC IIS GPIO RTC ADC Timer/PWM 0~3,4(Internal) A P B B U S 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 30 頁(yè) 到 I/O 和 I/O 到 I/O 的傳輸。 （ 3）中斷控制器 有 55 個(gè)中斷源（ 1 個(gè)看門狗定時(shí)器、 5 個(gè)定時(shí)器、 9 個(gè)通用異步串行口、 24個(gè)外部中斷、 4 個(gè) DMA、 2 個(gè) RTC、 2 個(gè) USB、 1 個(gè) LCD 和 1 個(gè)電池故障）。電源管理模式：可以軟件控制系統(tǒng)處于正常、慢速、空閑或者掉電模式。 （ 1）存儲(chǔ)器管理 支持 ARM 和 Thumb 兩種工作狀態(tài)，支持小 /大端模式，共有 8 個(gè) BANK，可以尋址 1G 空間， BANK0 到 BANK6 具有固定的 BANK 起始地址， BANK7具有可編程的起始地址和大小，支持多種類型 ROM(NOR/NAND Flash， EEPROM等 )。 S3C2410 的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 4 所示： 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè) Clock Generator (MPLL) Bridge amp。它的低功耗、精簡(jiǎn)而出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用于對(duì)成本和功耗敏感的領(lǐng)域。 S3C2410是使用 ARM920T 核，采用 工藝 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)編輯器開發(fā)而成的。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖如圖 3 所示。主機(jī)通過(guò)網(wǎng)口，微型打印機(jī)通過(guò) GPIO 口，掃描儀通過(guò)串口接入 S3C2410，在外圍電路的配合下，共同完成打印任務(wù)。在完成操作系統(tǒng)的剪裁和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)后，通常還需要將它們移植 到同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試、功能模擬、明確系統(tǒng)調(diào)試無(wú)誤后，才將操作系統(tǒng)及相關(guān)軟件移植到自己的專用硬件平臺(tái)上，再進(jìn)行系統(tǒng)整體功能測(cè)試。圖 2 是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。經(jīng)綜合考慮，本系統(tǒng)采用 Linux 操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行開發(fā)。 Linux 作為一種可剪裁的軟件平臺(tái)系統(tǒng)，是發(fā)展未來(lái)嵌入設(shè)備產(chǎn)品的絕佳資源。 Linux 是源代碼開放軟件，任何人都可以修改它，或者用它開發(fā)自己的產(chǎn)品。 3COM 公司的 PalmOS 在掌上電 腦和 PDA 市場(chǎng)上獨(dú)占其霸主地位，它有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口，開發(fā)商可根據(jù)需要自行開發(fā)所需要的應(yīng)用程序。另外，它特有的與 Windows 類似的用戶界面使最終用戶易于使用。 WindowsCE 內(nèi)核較小，能作為一種嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用到工業(yè)控制等領(lǐng)域。 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇 嵌入式操作系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)密不可分，是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)十分重要的組成部分。 ARM 價(jià)格低廉，并且功耗很低，開發(fā)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所以本系統(tǒng)使用 ARM 內(nèi)核來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)。 ARM 公司是全球領(lǐng)先的 16/32 位 RISC 微處理器產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商，基本上已經(jīng)成為移動(dòng)通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)嵌入式解決方案的 RISC 標(biāo)準(zhǔn)； MIPS 技術(shù)公司是一家設(shè)計(jì)制造高性能、高檔次的嵌入式 32/64位處理器廠商。嵌入式處理器的選擇應(yīng)該從應(yīng)用工程背景，處理器性能，處理器功耗，開發(fā)成本，開發(fā)難易程度等方面綜合靠慮。 嵌入式打印終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩大部分，硬件部分主要是處理器平臺(tái)的選擇；軟件部分包括系統(tǒng)級(jí)軟件（操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)）與用戶級(jí)軟件（應(yīng)用程序）。 工作流程為：開發(fā)板將掃描儀的數(shù)據(jù)從串口讀出，然后通過(guò)網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)進(jìn)行檢索處理。掃描儀為超市等用的手持掃描儀。主機(jī)是一臺(tái) PC 機(jī)。 因此本文著重包括以下內(nèi)容： （ 1） 嵌入式打印終端系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)的選擇 （ 2） 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) （ 3） 微型打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) （ 4） 掃描儀串口程序的設(shè)置 （ 5） 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì) 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè) 2 嵌入式打印終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念 嵌入式打印終端系統(tǒng)的組成及原理 圖 1 打印終端 系統(tǒng)的 原理 連接 圖 嵌入式打印終端 系統(tǒng)的 原理連接圖如圖 1 所示。 本設(shè)計(jì)的 主要 內(nèi)容 本打印終端系統(tǒng)由微型打印機(jī)，掃描儀，和三星公司的 S3C2410 開發(fā)板組成。 在本次設(shè)計(jì)中，使用了 Samsung 公司的以 ARM9 為核心的 S3C2410 處理器；軟件方面則使用了當(dāng)前非常流行的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，因?yàn)榍度胧?Linux 操作系統(tǒng)具有內(nèi)核小、功能強(qiáng)、易裁減以及可移植性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以在消費(fèi)電子和工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的使用。作為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，它的平臺(tái)上資源 非常豐富，可以設(shè)計(jì)多種通訊接口，擴(kuò)展更多的功能模塊，比如數(shù)據(jù)采集模塊、處理 模塊、存儲(chǔ)模塊等。在工業(yè)控制中，工程技術(shù)人員為了更加方便地掌握設(shè)備以及環(huán)境等的重要參數(shù)變化情況，比如溫度、濕度等，可以使用嵌入式打印技術(shù)，將這些參數(shù)以圖形的形式直觀地打印出來(lái)。 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 未來(lái)的嵌入式系統(tǒng)會(huì)向著以下四個(gè)方面發(fā)展： （ 1） 實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本 （ 2） 提供精巧的多媒體人機(jī)界面 （ 3） 提供 標(biāo)準(zhǔn)的通信接口 （ 4） 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 嵌入式打印技術(shù)簡(jiǎn)介 嵌 入式打印技術(shù)是一種在嵌入式系統(tǒng)中集成打印模塊的技術(shù)，在目前超市、銀行、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所的服務(wù)系統(tǒng)中使用非常廣泛。這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。其主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統(tǒng) 能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、支持多任務(wù)、支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、具備圖形窗口和用戶界面；具有大量的應(yīng)用程序接口 API，開發(fā)應(yīng)用程序較簡(jiǎn)單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。這一階段嵌入式系統(tǒng)存在的不足是 CPU 通用性比較強(qiáng)，程序用戶界面不夠友好。 第二階段 是以嵌入式 CPU 為基礎(chǔ)、以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這種沒(méi)用操作系統(tǒng)支持，只是通過(guò)匯編語(yǔ)言編程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制的系統(tǒng)被應(yīng)用于專業(yè)性強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 30 頁(yè) 嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀 嵌入式系統(tǒng)經(jīng)過(guò) 30 年的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了四個(gè)階段。 （ 4） 嵌入式系統(tǒng)需要更加嚴(yán)格的測(cè)試、驗(yàn)收過(guò)程。 （ 3） 因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)經(jīng)常要工作在氣候環(huán)境比較惡劣的自然條件下，所以對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高的要求。嵌入式系統(tǒng)的軟硬件都必須進(jìn)行高效的裁減，去除冗余。 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 一個(gè) 典型的嵌入式系統(tǒng)有以下四個(gè) 特點(diǎn)： （ 1） 面向特定應(yīng)用的特點(diǎn)?！皩Ｓ眯浴北硎鞠到y(tǒng)的軟硬件要有可裁剪性以滿足對(duì)象要求的最小軟、硬件配置等。它具有“嵌入性”、“專用性”與“計(jì)算性”的三個(gè)基本要素。 多數(shù)書籍資料中的關(guān)于嵌入式系統(tǒng)是這樣的定義：嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪 裁， 適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的裝用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的 定義及特點(diǎn) 就 目前來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今最熱門的領(lǐng)域之一，廣泛應(yīng)用在家用電器 、手持通信設(shè)信息終端、儀器儀表、航空航天、軍事設(shè)備、制造工作、工程控制等方面，人們的日常生活都已經(jīng)不能脫離嵌入式系統(tǒng)來(lái)存在，而且嵌入式系南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 30 頁(yè) 統(tǒng)將憑借其自身優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)發(fā)揮更加重要的作用。打印機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合，能夠 為人類的生活帶來(lái)更多的便捷。 嵌入式系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成了最熱門的技術(shù)之一。目前所研究的嵌入式操作系統(tǒng)大部分都是以實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)為主。 Linux 以其開放源碼、免費(fèi)、穩(wěn)定性、可靠性實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為目前研究和應(yīng)用最多的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 20 世紀(jì) 80年代開始出現(xiàn)商業(yè)化的嵌入式“操作系統(tǒng)”，并在上面運(yùn)行一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用軟件，不過(guò)這個(gè)時(shí)候的操作系統(tǒng)也還稱不上嚴(yán) 格意義上的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)從簡(jiǎn)單的處理器到單片機(jī)、單片機(jī)再到加載了操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信等強(qiáng)大的系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： S3C2410。介紹了三星公司基于 ARM9 核心的S3C2410 處理器平臺(tái)，著重闡述了在此平臺(tái)上的外圍電路連接設(shè)計(jì)、嵌入式 Linux的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和應(yīng)用程序開發(fā)，并給出了關(guān)鍵代碼的分析，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式打印終端系統(tǒng)。 本論文分硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在眾多的嵌入式處理器中， ARM 處理器以低成本、低功耗和高性能等優(yōu)點(diǎn)，Linux 操作系統(tǒng)憑借其開源、穩(wěn)定、定制、可移植性強(qiáng)、硬件支持廣泛、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，使得 ARM+Linux 成為嵌入式系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)趨勢(shì)。南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目： 基 于 ARM9 和 LINUX 的終端打印系統(tǒng) 學(xué)院名稱： 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)老師 ： 黃 智 偉 職 稱 ： 教 授 專業(yè)班級(jí)： 通信 051 班 學(xué) 號(hào)： 20204400108 姓 名： 李 雪 梅 2020 年 12 月 26 日 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 摘要 隨著電子、通信技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專業(yè)化和小型化已經(jīng)成為信息技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)作為這一趨勢(shì)的核心力量，其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛滲透到工業(yè)控制以及社會(huì)生活的各個(gè)層面，發(fā)揮著重要的作用。 本次設(shè)計(jì)的目的是建立一 個(gè)基于 ARM 核心處理器和嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)平臺(tái)，為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供一個(gè)方便、功能擴(kuò)展的軟硬件環(huán)境。首先描述了嵌入式打印終端系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)概念（包括工作原理、設(shè)計(jì)方案及其選擇），接著對(duì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和軟件平臺(tái)的整體構(gòu)建進(jìn)行了設(shè)計(jì)概述。 論文末尾對(duì)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)所完成的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并提出了改進(jìn)方法 。嵌入式系統(tǒng)； Linux；打印機(jī)驅(qū)動(dòng)；應(yīng)用開發(fā) 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)