基于Android系统电子琴设计.doc

《基于Android系统电子琴设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Android系统电子琴设计.doc（57页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):基于Android系统电子琴设计(英 文):Keyboard design based on the Android system 姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本

2、科毕业论文（设计）作者签名： 二 五 毕业论文（设计）任务书课题名称：基于Android系统电子琴设计学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 主题词: 基于Android系统电子琴设计关键词:Android,jni,hal, 驱动，Fs_s5pc1002、 毕业论文（设计）内容要求：1.实现登录界面用户密码验证。 2.当在android操作界面时，对应按键按下，蜂鸣器发出对应的音调。3.实现电子琴android的登录界面，操作界面，以及android框架下apk，jni，hal层和驱动的代码编写。3、文献查阅指引

3、：1靳岩，姚尚朗. Google Android 开发入门与实战.人民邮电出版社2李刚. 疯狂android讲义.电子工业出版社3宋宝华.linux设备驱动开发详解(第二版) .人民邮电出版社4王黎明.ARM9嵌入式系统开发与实践.北京：北京航空航天大学出版 5Marvell.Generic SPI Interface Appnote. .6Mauri Kangas.Overview of 802.11 Networks and Standards. . 20047Sheila Frankel.Establishing Wireless Robust Security Networks:A g

4、uide to IEEE 802.11i. . 2007 4、 毕业论文（设计）进度安排：12012年11月30日指导教师给学生下达任务书。22012年12月22日通过查阅相关文献资料，掌握并摘录与本课题相关的研究概况。提出具体的研究、设计计划和方案后完成开题。3 2012年12月30日2013年4月1日 ：编写代码，动手验证方案。4 2012年4月 20 日：写好论文初稿。5 2013年5月1号-2013年5月8号:对论文进行修改，完善论文后定稿。6、2013年5月18：开始答辩教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一

5、份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于android系统电子琴的设计作 者 姓 名苏震所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称廖朝阳 讲师预计字数10000开题日期2012.12.22选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解理论、实际意义:基于android系统电子琴的设计是从android系统的apk,jni,hal地多层设计来实现功能的.它不只是一种android应用实现,更重要的是体现了android的应用程序与底层硬件硬件的调用实现架构.对于在android上添

6、加丰富的硬件功能有一定的指导意义.而今,android的手机在智能手机的市场份额为75%,具有许多优势:开放性,不受约束,丰富的硬件,方便开发等.研究android的开发是与国际与国内市场的需求相切合的,android开发人才大受欢迎.国内外有关本选题的研究动态和自己的见解:Android开发在世界范围内火热。中国的各大运营商都加入和Android的开放联盟当中，厂商如moto，联想，三星，索爱等都在出Android的手机，Android在中国有很好的学习氛围和开发社区.它有很广的前景和很大的发展空间，必将给我们更多的机会和机遇。主要内容：利用android的一种框架，通过android应用程

7、序调用其底层硬件，来实现android电子琴功能。 1. 进行方案论证,确定设计方案和整体流程。 2. 嵌入式Linux开发平台的搭建,android的sdk环境搭建。 3. 框架介绍及代码编写。 4. 编译及实物验证。 研究方法：1).查找资料:在图书馆借阅相关书籍，阅读别人相关论文，上网查看论题相关信息，完善自己知识，做好理论基础。2).动手实现：在做好理论基础上，及时进行实验，掌握基础原理，确认理论实际可用。3）分步验证：将项目分为几个部分，分步进行验证，最后整合项目。完成期限和采取的主要措施：完成期限：2013年1月到2013年5月 在严格遵照湖南科技学院毕业论文(设计)工作管理办法的

8、指示精神下，结合自己的实际情况，主要用以下俩个措施保证论文的完成：（1) 多阅读论文相关知识，不断学习补充理论基础。（2）及时进行实验验证论文设计的真确性，遇到不懂问题多上网查资料，问老师，同学。并多与老师同学交流。主要参考资料：1靳岩，姚尚朗. Google Android 开发入门与实战.人民邮电出版社2李刚. 疯狂android讲义.电子工业出版社3宋宝华.linux设备驱动开发详解(第二版) .人民邮电出版社4王黎明.ARM9嵌入式系统开发与实践.北京：北京航空航天大学出版 5Marvell.Generic SPI Interface Appnote. .6Mauri Kangas.O

9、verview of 802.11 Networks and Standards. . 20047Sheila Frankel.Establishing Wireless Robust Security Networks:A guide to IEEE 802.11i. . 2007 指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2013年12月24日 地点三教610与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）李春树教授谭永宏副教授李小武副教授廖朝阳讲师杨熙讲师李艳芳副教授会议记录摘要：1. 你选题的意义是什么，android

10、优势有哪些？ 答：我的这方面论文能够使我掌握android的开发。当今android在全世界都很流行，android的智能手机，平板电脑等android的产品具有很好的市场，而且android的开发相对于IOS，window等系统来说具有更好的开源性，广泛性。在开发上android也能比较容易找到相关的参考资源，他的开发已经比较成熟且开发前景广大。2. 你遇到的最大难题是什么？ 答：因为是第一次进行android设计，我遇到的问题比较多。第一个问题是：Android的应用设计运用的是java语言，而我没有这方面的基础，通过java视频以及买的一些书籍使我大概掌握了这门语言。第二个问题是：对an

11、droid框架的理解和运用上，开始没有一定头绪，最后通过上网查阅大量资料才逐步了解了它的框架结构，最后设计好自己的实现框架。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于Android系统电子琴设计学生姓名苏震学 号200906002130系 别物理与电子工程专 业电子信息工程指导教师廖朝阳检查日期2013年4月7日13日指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况记载：1、查阅各种相关资料，对相关知识有一定

12、的了解和掌握；2、介绍现有技术过多，创新性欠佳；3、参考文献书写不规范；4、中文摘要和关键词写得不好.修改意见：1、注意论文格式，请参照湖南科技学院毕业论文设计模版；2、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论，要突出所做的工作及做的效果。 签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于Android系统电子琴设计学生姓名苏震学号200906002130专业班级电信0901指导教师廖朝阳职称讲师系（教研室）电子工程指导过程记录指导内容记录(一)建议论文研究方向

13、，指导如何查阅文献资料，并推荐一些参考文献和相关书籍。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(二)根据毕业设计论文要求，指导确定初步方案以及大致如何去实现。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录（三)指导框架设计，确认以apk，jni，hal，驱动框架进行设计。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(四)指导系统的软件设计，根据系统功能的要求，建议采用模块化程序设计。具体怎样分块及大致控制流程。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年

14、 月 日指导过程记录指导内容记录(五)指导android的应用程序设计，包括界面布局以及应用逻辑。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(六)指导控制主程序及中断程序等的编写及软件的调试中应注意的问题。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(七)论文初稿的审阅，指导章节内容的调整及图表标注的规范性。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年 月 日指导内容记录(八)论文终稿审阅，指导摘要、英文翻译及答辩PPT的制作。学 生 签 名： 200 年 月 日 指导教师签名： 200 年

15、月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目基于Android系统电子琴设计作者姓名苏震所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称廖朝阳 讲师字 数10247定稿日期2013.5.10中文摘要Android是一种基于linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，它最大特点是其开放性体系架构。本次设计使用fs_s5pc100开发板，android的操作系统，设计的内容为android的apk，jni，hal

16、和驱动。它实现地功能为：当打开应用时，进行用户密码验证，输入正确用户名和密码后成功登录，进入操作界面，在操作界面上通过按下不同按键即能使开发板上的蜂鸣器发出对应地音调。本文理论意义在于实现android地一种框架，这种框架功能为：应用层通过jni，hal这两个中间层调用底层硬件驱动从而控制硬件工作。本文正是通过这种框架来控制底层蜂鸣器达到电子琴的效果地。这种设计方法，实现了android的应用与硬件的调用方法，android在添加新的硬件都要使用到类似的方法，框架地实现是设计的重点。关键词（3-5个）android, jni , hal, 蜂鸣器英文摘要Android is a free an

17、d open source operating system based on Linux struggles, mainly used in mobile devices, such as smartphones and tablet computers. This design use fs_s5pc100 development board, the android operating system, the main content for android apk, jni, Hal and drive to write. It implements functions as: whe

18、n open the application verifies the users password, input the correct user name and password after successful login, enter the operation interface, the operating interface by pressing the button which can make different tones to buzzer sends out on the development board. This paper a theoretical sig

19、nificance lies in the realization of android framework and function of this framework is: the application layer through the jni, Hal both mid-tier call to control the underlying hardware driver hardware work. In this paper it is through this framework to control the underlying buzzer to achieve the

20、effect of electronic organ. This kind of design method, the realization of the android application and hardware method is called, the android on the add new hardware to use similar methods, framework and implementation is the key of the design.关键词(3-5个) Android ,jni ,hal 指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评

21、分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段

22、的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀

23、，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专

24、业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实

25、评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于Android系统电子琴设计作者姓名苏震所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称廖朝阳 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年05月18日地点三教610答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）李春树教授谭永宏副教授李小武副教授廖朝阳讲师杨熙讲师李艳芳副教授答辩

26、中提出的主要问题及回答的简要情况记录：1. 你的设计实现了什么样的功能？ 答：本论文主要是通过android的框架，即由应用层通过中间的一些架构调用硬件实现android的电子琴功能。电子琴的功能是当按下android界面上设计的“琴键”按键后，硬件蜂鸣器发出对应的音调。2.你的设计在android手机上没有通用性，那么你设计的意义是什么？ 答：是的，我的设计在android的手机上并没有通用性，因为我用于设计并不是纯android的应用软件设计，它还与硬件的设计相关联，我用于设计用的开发板硬件并不与手机上的硬件相同。它的实际意义在于android系统的应用层如何实现对底层硬件控制，这对于我们

27、在手机上添加新的硬件，并如何在应用层来得到新地硬件支持有很大的意义。如我们要给手机添加一个温度检测模块的话就要用到类似的方法设计。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 方案论证21.1 方案要求21.2 方案论证22 开发硬件平台及开发环境搭建32.1开发硬件平台介绍32.2 环境搭建42.2.1 linux环境搭建42.2.2 window下android环境搭建73实现基本框

28、架介绍及框架层次调用主要函数73.1 基本框架73.1.1 android的基本框架73.1.2 本文实现框架93.2 框架不同层次间相互调用方法103.2.1 应用层映射jni层资源主要函数113.2.2 在jni层中向上注册资源113.2.3 在jni中映射hal层资源123.2.4 hal层向上映射资源133.2.5 hal层调用驱动144. 程序设计144.1用户界面设计144.1.1 登录界面154.1.2 操作界面布局184.2用户android应用程序设计194.3 android的jni214.4 hal层实现方法224.4.1 hal层入口函数234.4.2 hal层对应jn

29、i层函数234.4.3 hal层实现对驱动调用函数244.5 驱动的编写254.5.1实现该驱动的基本方法264.5.2 驱动编写的部分代码分析265.编译及实物验证31结论34参考文献35致 谢36插图索引图 1 android系统手机市场份额1图 2 FS_S5PC100实物4图 3 部分linux编译时截图6图 4 android的系统框架图8图 5 本文实现系统框架10图 6 登录界面虚拟机模拟图15图 7 虚拟及操作界面图18图 8 蜂鸣器硬件原理图26图 9 实物登录界面图32图 10 实物操作界面图33基于android系统的电子琴设计摘 要Android是一种基于linxu的自

30、由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，它最大特点是其开放性体系架构。本次设计使用fs_s5pc100开发板，android的操作系统，设计的内容为android的apk，jni，hal和驱动。它实现地功能为：当打开应用时，进行用户密码验证，输入正确用户名和密码后成功登录，进入操作界面，在操作界面上通过按下不同按键即能使开发板上的蜂鸣器发出对应地音调。本文理论意义在于实现android地一种框架，这种框架功能为：应用层通过jni，hal这两个中间层调用底层硬件驱动从而控制硬件工作。本文正是通过这种框架来控制底层蜂鸣器达到电子琴的效果地。这种设计方法，实现了andro

31、id的应用与硬件的调用方法，android在添加新的硬件都要使用到类似的方法，框架地实现是设计的重点。【关键词】(小四号黑体)：android 电子琴 jni 驱动层 应用层Keyboard design based on the Android systemAbstractAndroid is a free and open source operating system based on Linux struggles, mainly used in mobile devices, such as smartphones and tablet computers, the biggest

32、characteristic is its open architecture. This design use fs_s5pc100 development board, the android operating system, the main content for android apk, jni, Hal and drive to write. It implements functions as: when open the application verifies the users password, input the correct user name and passw

33、ord after successful login, enter the operation interface, the operating interface by pressing the button which can make different tones to buzzer sends out on the development board. This paper a theoretical significance lies in the realization of android framework and function of this framework is:

34、 the application layer through the jni, Hal both mid-tier call to control the underlying hardware driver hardware work. In this paper it is through this framework to control the underlying buzzer to achieve the effect of electronic organ. This kind of design method, the realization of the android ap

35、plication and hardware method is called, the android on the add new hardware to use similar methods, framework and implementation is the key of the design.【Key words】 android，driver，framework，keyboard，fs_s5pc100绪论基于android系统的电子琴设计，设计了一个通过一个简单界面就可以弹出电子琴音乐的小小娱乐游戏。它从应用层一直调用到了android的驱动层实现的电子琴的功能，而能很清楚的

36、论叙各个层次之间的相互调用。使用这种方法，能为android添加丰富的硬件功能。手机之家资讯中心2013年5月15日消息，市场分析机构Gartner公司最近日常报告称，描述了今年第一季度全球智能手机相关数据，Android继续作为智能手机系统的头把交椅，占据了售出智能手机中四分之三的比例。Android依然是最主要的智能移动电话操作系统，其在市场的占有率从上年同期的56.9%升至74.4%。图 1 android系统手机市场份额今年第一季度全球智能移动电话总销量超过2.1亿部，而运行谷歌Android系统的智能手机达到了1.56亿部，与去年同期相比增长了高达17.5%。我们认为安卓在全球市场的

37、持续成长壮大，安卓操作系统发展迅猛主要得益于免费、开源和良好产业运作策略，这三点为安卓在智能手机市场赢得更多的发展机遇。系统的免费让更多的厂商加入，推动了份额的上升；代码的开源让更多的开发者进入应用开发；应用的丰富吸引了更多用户选择。而今android系统更是在平板电脑等方面有了很大的发展，更多的硬件支持也为能很大的提升它的应用范围，提供更多的使用功能。不断地推动它在各个方面的使用。1 方案论证1.1 方案要求本设计是基于android系统的，实现电子琴功能。即实现一个android的操作界面，在操作界面上有8个按键表示电子琴的音调按键。按下不同的按键能有不同的音调。方案要求实现从应用层能实现

38、对硬件的控制。这在android的系统下就需要一种框架来实现对硬件控制。为了使得方案更接近于公司设计，这里还要求此方案具有硬件抽象层的保密性。1.2 方案论证方案一：实现的框架比较简单，即apk，jni，驱动这三层。它地apk层实现android的电子琴的登陆界面，操作界面的设计。jni是Java Native Interface的简写,即为Java本地调用，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互，jni层是用C+写的， jni层向apk层映射操作函数，向驱动层得到驱动层的控制硬件的函数。驱动函数则实现对蜂鸣器的控制。放案二：实现的框架为四层，即apk，jni，hal，驱动这四层。方案二

39、相较于方案一多了一层hal层。Android的HAL是为了保护一些硬件提供商的知识产权而提出的，是为了避开linux的GPL束缚。思路是把控制硬件的动作都放到了Android HAL中，而linux driver仅仅完成一些简单的数据交互作用，甚至把硬件寄存器空间直接映射到user space1.1.1.1.1.11 。Hal层相当于在jni层和驱动层中又增加了一层相互调用，实现的功能与方案二类似。这两种方案都能实现android从由java语言编写的应用层调用用C写的驱动层的调用，从而实现电子琴功能。方案一结构更简单，在系统中需要的资源更少，从而能更高效快速，但保密性不好，不能保护保护一些硬

40、件提供商的知识产权。方案二因为增加了hal层，能很好的保护硬件提供商的知识产权，而且并不是所有的硬件设备都有标准的linux kernel的接口，通过hal层能解决这个问题。方案二的框架更加完善，在实际应用上有更多的使用，而且它也能满足此设计的性能要求，所以这里采用的是方案二。2 开发硬件平台及开发环境搭建本文的apk应用文件在eclipse软件中编写,编译.jni,hal层的编译生成的 .so和.defualt.so文件在安装了android开发环境的ubuntu 10.10中编译。开发环境：主机Ubuntu 10.10 、 window开发工具eclipse 、android-sdk-windows、 jdk 1.6目标板