毕业设计论文基于单片机遥控器硬件的设计.doc

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1、河 南 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文） 题目: 基于单片机遥控器硬件的设计姓 名 考 号 院 系 信息工程系专 业 计算机及应用指导教师 2011年04月24日摘 要 21世纪以来，嵌入式技术进入了高速发展的时代，已经渗透进人类社会的方方面面，可以说是无所不在，无处不在，正深刻地影响着人们的生活。科学技术的不断进步带来了社会发展水平的提高，人们对生活品质的提升也提出了迫切要求。传统的家用电器已经无法满足现代家庭的需要，人们需要信息化、网络化和智能化的信息家电，因此信息家电和智能家居进入未来家庭是一个必然的趋势，它们将为人们提供一个舒适、安全、便捷的生活环境。 在现代家庭生活中使用的每种

2、传统家电都有其对应的专用遥控器，当家里有较多的传统家电时，遥控器的管理和使用会变得很不方便。在智能家居中也存在着各种各样的信息家电，为解决上述问题，本文提出了一个可以管理和控制所有信息家电的万能遥控器。 文章首先介绍了信息家电接口定义语言IAIDL，它采用面向对象方法描述信息家电设备，以便将不同厂商生产的信息家电抽象到同一个语言平台上进行统一管理和控制;然后设计了智能家居中信息家电网络监控系统的模型，并基于该模型构造了一个S3C2410X+Linux+MiniGUI+Bluez的信息家电万能遥控器:以嵌入式微处理器S3C2410X为中心设计硬件平台，裁减和移植Linux作为嵌入式操作系统，以M

3、iniGUI作为嵌入式图形系统，以Bluez作为蓝牙协议栈，并使用C语言编程的方式实现万能遥控器应用程序;最后在万能遥控器应用程序的设计中进行了流程分析和关键讨论。 木课题的研究结合了嵌入式技术、无线通信技术和手持移动终端技术，提出了一个可行的方案。可以预见，在市场需求和技术发展的双重推动下，信息家电万能遥控器必将走进千家万户，成为智能家居不门一或缺的成员。关键词:信息家电，万能遥控器，IAIDL，嵌入式技术，动态界面布局。ABSTRACT Since 21st century, embedded technology has come into high speed developed er

4、a, it has penetrated every aspect of human society, it exists in anywhere and is affecting the life of human profoundly. The ceaseless progress of science technologies enhances the social development level，people have advanced exigent demand for improving the life quality , too. But the traditional

5、domestic appliance could not satisfy the needs of modern families. People need information , internet and intelligent information appliances. As a necessity, information appliances and intelligent houses will enter our future life. Besides, they will supply a comfortable, safe and convenient environ

6、ment for life. In modern families life, each traditional domesticappliance has its special controller, it will be inconvenient when we have to use so many controllers. To settle this problem, this paper designed a kind of controller to manage and control all information appliances. This paper introd

7、uces the Information Appliance Interface Definition Language (IAIDL)，it adopts oriented-object method to describe the devices of information appliances，so that we can abstract the information appliances of different manufacturer to the same language platform, and manage and control them uniformly .:

8、 we design a hardware platform focus on embedded microprocessor S3C2410X, cut down and transplant Linux as the embedded OS, Mini GUI as the embedded graphics system, the Blue z as the Blue Tooth protocol stack, and use C to achieve the application of versa tile controller ;at last, in the design of

9、versatile controller , we carry on the flow analysis and key discussion.The research of this problem combined embedded technology, wireless communication technology and handled mobile-terminal technology, it proposed a feasible scheme. Foresee ably，under the double drives of the market demand and th

10、e technology development , this versatile controller must walk into every family and be a necessary member.Key Words：Information Appliance, Versatile ControllerIAIDL, Embedded technology, dynamical GUI layout目录摘 要- 1 -ABSTRACT- 2 -目录- 3 -第一章 绪论- 4 -1.1信息家电- 4 -1.1.2功能单一集中、实时性强- 5 -1.1.3协同工作和网络化- 5 -

11、1.2智能家居- 5 -1.3家庭网络- 6 -1.4嵌入式技术- 7 -1.5本文的研究内容- 7 -第二章 信息家电接口定义语言IAIDL- 9 -2.1 IAIDL描述的内容- 9 -2.2 IAIDL的基本数据类型- 10 -2.3 IAIDL规范- 10 -第三章 智能家居中信息家电网络监控系统的系统结构- 13 -3.1信息家电- 13 -3.2信息家电万能遥控器- 14 -第四章 信息家电万能遥控器软硬件平台的构建- 17 -4.1 硬件平台- 17 -4.1.1 Samsung S3C2410X嵌入式微处理器- 17 -4.2软件平台- 18 -第五章 信息家电万能遥控器的通信

12、技术及相关协 议- 23 -5.1蓝牙协议Blue z- 23 -5.2信息家电万能遥控器与家庭网关间的通信协议- 25 -第六章 信息家电万能遥控器的带约束的动态界面布局- 27 -6.1约束- 27 -6.2动态界面布局的设计目标- 27 -6.3动态界面布局的原理- 28 -6.4动态控件生成协议- 28 -6.5动态界面布局的算法- 29 -第七章 信息家电万能遥控器应用程序的设计- 31 -7.1逻辑功能模块- 31 -7.2多线程- 31 -结 语- 34 -参考文献- 35 -附录- 36 -致谢- 37 -第一章 绪论 21世纪以来，数字化、网络化和智能化技术取得了更加迅猛发展

13、并日益渗透到各个领域。借助这些现代科学技术，人们已经可以足不出户纵览全球。电子商务、电子政务、网上银行、网上购物、网上投资、远程医疗、远程教育、社区智能管理等等，以超乎想象的速度改变了人类的生产、生活方式，更深刻地影响到人类的思维模式和生存状态。随着Internet网络向普通家庭生活不断扩展，3C ( Computer ,Communication and Consumer)融合的趋势日益明显，人类家庭正逐步进入以信息家电和智能家居为标志的“后PC时代”。1.1信息家电 信息家电(Information Appliance，简称为IA)是一种操作简便、实用性强、具有网络信息终端功能的智能化家电

14、产品，是利用计算机、数字通信和电子技术与传统家电相结合的创新产品，是为满足现代家庭需要而设计的新型家用电器. 从技术角度来看，信息家电是以利用网络主动或被动交互信息来完成产品功能为主要特征，它将数字化技术引入家用电器、移动通信等设备，使其成为网络终端，进而成为信息装置，用以发布、获取和处理信息。 信息家电被人们看作是“看不见的电脑”，因为它通过对技术的隐藏，使得用户能够从PC机的复杂中解脱出来，将易于使用的特性展露在用户面前。所以相对于传统的家电而言，信息家电具有如下的特点。1.1.1易用性 信息家电最重要的目的就是要克服复杂性，做到以人为中心，而不是以技术为中心。由于信息家电采用了嵌入式技术

15、，从而降低了应用界面的技术要求，增强了技术对用户的透明度，让用户在使用时避免了与操作系统的直接接触，只要通过日常积累起来的经验就能够很方便的操作这些设备，减少了人机之间的技术障碍，突显了应用功能。同时由于功能的集中，可以使得使用界面保持稳定的模式，给用户的操作也带来很大的方便。1.1.2功能单一集中、实时性强想用就用，无需做计划和安排。由于复杂的控制程序由内嵌在家电中的控制器解决，不必等待重新启动设备或是加载软件后才能使用设备。是指只完成某种或某几种特定的功能。信息家电实际上是面向任务(oriented-task)的设备，它将一些特定的功能从大而全的计算机中剥离出来，集合到某一特定的产品中去，

16、从而提高产品的专 用性，尽管这也限定了它的适用范围。1.1.3协同工作和网络化 信息家电的重要特征是彼此之间的信息交流。信息家电不是独立存在的，通常被称为是合作的设备(Cooperating Devices)。要做到相互通信，信息家电就应具有网络接入能力。可以通过家庭局域网与PC或其它家电交换信息，或可通过家庭网关连入Internet接收远程信息或控制指令，并可以主动向网络获取信息或主动向网络提供一些本身有用的信息。节能化、数字化、智能化、标准化。 信息家电可根据周围环境自动调整工作状态，从而实现节能；信息家电包含有微处理器，处理的是数字化信息；嵌入式技术的使用让信息家电具有智能化。信息家电通

17、过嵌入微处理器，使得用户能够通过网络获取直接的、简单的和安全的信息和服务。智能的信息家电可根据周围环境的不同迅速做出反应，自动化和智能化的进行自我维护，而不需要人为地干预。1.2智能家居 智能家居是以家为平台，兼备自动化、高效化的高效、舒适、安全、便利的家居环境。智能家居是一个典型的集计算机、通讯和消费于一体的3C系统，是整个世界形成的一个巨型网络的末端，俗称是该网络的“最后100米” 。 总的来说，智能家居的基本目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效率的生活环境，它所要实现的主要功能有: 对信息家电和其他设备的控制、调节和监测，如微波炉、洗衣机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、火警检测器、温

18、度和湿度控制器、各种手动开关和遥控器等。沟通计算机和其他视频设备之间以及外部世界之间的信息通道，其中包括:台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD和数码照相机等，同时还可以实现对它们的控制和监测。通过对外的接口，实现远程控制和信息交换，如:电话线、有线电视电缆、照明线、双绞线和无线通信方式等。 根据智能家居的特点、功能及目标，我们设计的智能家居的基本结构如图1-1所示。 图1-1智能家居基本拓 朴结构 从以上智能家居的结构图我们可以看到，要实现智能家居，将家居中的信息家电设备、灯光控制系统、安全控制系统等连成一体，给家庭信息设备提供一个统一平台，要通过该平台实现家庭信息设备之间的互连

19、和信息共享、实现家庭信息设备与外界的信息交换就必须有一个完善的家庭网络。1.3家庭网络 家庭网络(Home Network)是实现智能家居系统架构的前提和基础。通常意义的家庭网络是加工、管理、传输和存储信息诸要素的集合体，能够连接和集成家庭中的计算、控制、监视和通信等多种设备。它是在家庭和社会的信息网络相连之前，将家庭内部的所有信息设备(包括信息家电、灯光控制系统、安全控制系统等)连接起来而形成的网络;它提供了一个实现家庭信息设备之间的互连和信息共享、实现家庭信息设备与外界的信息交换的统一的信息化平台。家庭内部设备存在多样性，如信息家电、控制设备等，根据家庭内部信息传输的特点和要求，可将家庭网

20、络分为三部分:高速娱乐用家庭内网。用以传输音频和视频数据的流媒体信号。中速操纵用家庭内网用以传输功能类信息家电(如:空调、洗衣机、微波炉等)的控制、处理的数字信号。低速控制用家庭内网。用于传输在门、窗、烟雾探测仪等上的传感器、控制器的监视信号、控制信号和报警信号等。虽然这些控制装置安装比较灵活、数目也较多，但它们传输的数据量都很小，对传输速率要求比较低，是家庭网络中唯一的低速网络。1.4嵌入式技术 嵌入式系统就是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统”。总的来说，嵌入式系统具有以下特点：嵌入式系统“嵌入”到对象的

21、体系中，对对象、环境和嵌入式系统自身具有严格的要求。一般的嵌入式系统具有功耗低、体积小、成本低、集成度高、专用性强等特点。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更多的功能和更高的性能。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。嵌入式系统开发需要专门的开发工具和开发环境。1.5本文的研究内容 由于现有智能家居在操作方式、性能等方面不能满足用户的要求，而且随着信息家电种类的增多

22、，必然会造成多种遥控器并存的情形，在这种情况下用户对信息家电的使用将会复杂化。基于上述问题，本文提出一种解决方案:结合嵌入式系统、网络技术、无线通信技术以及手持移动终端技术，设计一个能够在智能家居中管理和控制所有信息家电的、可以直接与用户交互的可视化嵌入式智能设备信息家电万能遥控器。 主要研究内容如下: (1)智能家居中信息家电的接口定义语言IAIDL；在信息家电设备在被外界识别、理解、使用之前，必须有一种统一、抽象的语言来进行设备的定义和功能描述本文通过对信息家电的特点进行分析，给出了一种针对家庭网络中信息家电的接口定义语言。IAIDL不是编程语言，它唯一的目的是以与任何具体编程语言无关的形

23、式来定义智能家居中的信息家电。 (2)信息家电遥控器的软硬件系统的设计 信息家电遥控器是一种嵌入式设备，为满足高效、便携、稳定等特性，需要为其量身定做硬件系统。本文在研究过程中，对其硬件系统进行了设计，包括CPU, FLASH, SDRAM, Keyboard, BLUE TEETH, LCD, Touch Pad, POWER各个模块。 第二章 信息家电接口定义语言IAIDL 在智能家居中存在着多种不同类型和功能的信息家电设备，若每种信息家电都按自己的方式来申明其所具有的功能和提供的控制接口，则智能家居系统需要多个解释模块来理解各种信息家电所申明的内容，系统的复杂性也随之增加。因此，需要在信

24、息家电设备在被外界识别、理解、使用之前，有一种统一、抽象的语言来进行设备的定义和功能描述。所有的信息家电采用同一种方式申明自己所具备的功能和提供的控制接口，这样，所有信息家电都建立在同一个语言平台上，从而对信息家电的控制在实现上就变得容易了。 信息家电接口定义语言(IAIDL)是一种用来定义家庭网络中信息家电的说明性语言，是对设备资源信息的描述。2.1 IAIDL描述的内容2.1.1属性 属性描述的是设备的某种特性。设备的属性可以分为不变属性和可变属性。不变属性的值一经厂家设定，就不会改变;而可变属性的值是随着环境的影响和使用者的干预而不断变化的。例如:一台空调，它的型号、生产厂家等属性就是不

25、变属性;它的当前室温就是一个可变属性。2.1.2操作 将设备提供的物理功能以应用程序接口(API)的形式提供给应用程序开发人员，并由应用程序开发人员来实现设备操作和控制的细节。对最终用户来说这是透明的，无须知道该应用程序接口的存在及其用法。 在IAIDL中，操作是以类似函数的方式进行表达，包括:操作名，功能说明，操作返回值，操作的参数数目、参数类型和参数的取值范围等。2.2 IAIDL的基本数据类型 在IAIDL中基本的数据类型有:整型、字符串型、和自定义枚举型。其中，自定义枚举型的使用频率最高，这是因为不同的信息家电设备的在属性上的取值存在特殊性的特点。例如:电视的输入模式(input mo

26、de)属性就具有两个值。枚举型的定义是在所有操作定义之前，对某枚举型类型的使用遵循先定义后使用的原则。其语句为： ENUM枚举类型名称二(枚举值1，枚举值2,，枚举值n);2.3 IAIDL规范本设计中设计IAIDL规范4如下:=:=is ，:二“I空，”:=*:=en um+; 46 ( 35，”*“)，“;”:一卜属性类型attribute:“”属性名称”，“;”:.=function:“”“”references “”可变属性名称“”，()八“;”:=i:=:.=int”数值范围下限，”string1:=CONSTIVAR:=字符串:=字符串:=字符串:=字符串:=字符串:二字符串:=字

27、符串:=voidstring :=字符串:=字符串:=数字:二数字符号说明： 对于IAIDL语法描述的符号有点类似于Extended Backus-Naur Format (EBNF )。现说明如下:1 :=表示定义为;2 表示可选3 表示包含了参数说明;4 表示变量;5 text表示规定书写的内容;6 A表示可重复0次或I次;7 *表示可重复0次或多次;8 +表示可重复I次或多次;9 夏表示一个独立的接口;10 表示对后面内容的说明。如果内包含的关键字是atttibute,则说明后面表示的是一个属性;如果内包含的关键字是function,则说明后面表示的是一个操作;11 说明整型类参数的取值

28、范围。例如:海尔电视is En um switch=(开，关); En um channel= (CCTV TVB,); En um mode= (AV, TV); CONST attribute:厂家海尔集团; CONST attribute:屏幕响应速度8ms; CONST attribute:型号LC-42R35; CONST attribute:数字接口HDMI*2; CONST attribute:颜色白色; CONST attribute:分辨率1366*768; VAR attribute:开关关; VAR attribute:静音否; VAR attribute:屏显否; VA

29、R attribute:音量50; VAR attribute:亮度50; VAR attribute:频道CCTV; VAR attribute:输入模式TV; function:开关references开关void On Off (switch power); function:静音references静音void mute(); function:屏显references屏显void screen display (); function:设置音量references音量void Set Volume(int volume0,100); function:设置亮度references亮度

30、void Set Brightness(intvolume0,100); function:设置频道references频道void Set Channel(channel name); function:设置输入模式references输入模式void Set In put mode(mode name);上述IAIDL表示的意义如下:被定义的信息家电为海尔电视，该电视的类型属于电视类白色信息家电，它所具有的不变属性有:厂家、屏幕响应速度、型号、颜色、数字接口和物理分辨率;它所具有的可变属性有:开关、静音、屏显、音量、亮度、频道和输入模式;该家电的操作共有七个，分别为开关、设置静音、设置屏显

31、、设置音量、设置亮度、设置频道和设置输入模式，可见，每种操作对应着一个可变属性。下面重点介绍设置输入模式操作和设置音量操作的声明及该声明的意义。 第三章 智能家居中信息家电网络监控系统的系统结构 在有了IAIDL之后，智能家居中的所有信息家电设备都可以建立在一个统一的语言平台上。这样，让设备与家庭网关之间相互理解和交互成为了可能。在IAIDL基础上，再应用嵌入式技术、网络通信技术和控制技术，就可以搭建一个智能家居内信息家电网络监控系统。信息家电网络监控系统是由信息家电、家庭网关、信息家电万能遥控器三部分所组成，它们相辅相成、缺一不可，并通过家庭网络连接在一起。该系统是一个典型的C/S结构，由信

32、息家电万能遥控器构成了其Client(客户端)，由家庭网关和信息家电共同构成了其Server(服务端);其核心是信息家电万能遥控器，它的主要功能是在智能家居内部管理和操纵所有信息家电。该系统的C/S控制结构图如图3-1所示。图3-1:信息家电网络监控系统的GS控制结构图3.1信息家电 每种信息家电设备都有对应的用IAIDL来编写的设备描述文件，在该文件中包含着对应设备的属性、操作等的描述。 当某个信息家电设备接通电源并连入家庭网络后，需要立即向家庭网关注册;同时，还需要将自己的设备描述文件提交给家庭网关。而家庭网关在接受到信息家电的注册请求之后会为该设备分配一个全局唯一标识符，且对该设备的IA

33、IDL设备描述文件进行解释和处理之后，连同该设备的当前状态信息一起存入家庭网关的数据库中。 家庭网关是智能家居网络上的核心设施，它将家庭内部网络与外部网络(如局域网、Internet网等)分离开来，并为信息家电提供了一个统一的平台，通过该平台能实现信息家电与万能遥控器之间的互连和信息交互。 在该系统下，家庭网关中运行着嵌入式数据库、IAIDL编译器、设备适配器等模块。 家庭网关统一管理着智能家居中所有的信息家电、设备。在其上的嵌入式数据库中，存储着所有信息家电的注册信息、状态信息及统计信息。其中，每个信息家电设备都有其注册信息和状态信息，而统计信息则包含有:家庭网络中信息家电设备类型的名称和数

34、目信息、家庭网络中每种信息家电设备类型下各个设备的名称和数目信息。这样，万能遥控器在从家庭网关处获取这些信息后就可以动态生成以下三种控制界面:家庭网络中信息家电的类别界面，同类信息家电设备的列表界面及信息家电设备的详细信息界面。3.2信息家电万能遥控器 在智能家居中，信息家电万能遥控器是一个可以操纵和管理所有信息家电的、可以直接与用户交互的可视化嵌入式智能设备。3.2.1万能遥控器逻辑结构 万能遥控器通过家庭网络连接到家庭网关，完成接收家电设备接口信息、提交服务请求、接收服务结果等功能，以此来实现万能遥控器管理和控制设备。万能遥控器由结果拆装器、命令装配器、界面生成器等模块组成，其逻辑结构图如

35、图3-2所示。 图3-2:万能遥控器的逻辑结构图 命令装配器:通过在控制界面上捕获用户对信息家电设备的操作，装配为实施该操作的命令，生成数据包并发送给家庭网关。 结果拆装器:将家庭网关发至万能遥控器的数据包按通信协议进行拆装，作为界面生成器模块的输入数据。3.2.2遥控器事务流程 信息家电万能遥控器根据其功能进行划分，可分为信息查询和设备控制。其中，信息查询功能的典型特点是万能遥控器只与家庭网关进行交互，而不涉及到具体的信息家电设备。它又可细分为对智能家居内信息家电设备统计信息的查询、对已注册信息家电设备接口信息的查询以及对信息家电设备当前工作状态信息的查询三类。无论哪种查询，都由万能遥控器利

36、用命令装配器将查询请求打包并发送给家庭网关;家庭网关在接收并解析数据包后，在其嵌入式数据库中完成查询请求，并将查询结果打包返回至万能遥控器;万能遥控器在接收到数据包后，由结果拆装器提取信息交由界面生成器，最后由界面生成器利用图形对象库完成控制界面的生成或更新。其事务流程图如图3-3所示。 图3-3:万能遥控器查询功能事务流程图 万能遥控器对信息家电设备的控制功能的实现较为复杂，它涉及到家庭网关和信息家电设备，要求三者密切配合。其事务流程图如图3-4所示。当用户在信息家电设备的详细信息界面上进行了某种操作，万能遥控器会解释该操作的具体含义，由其上的命令装配器将对设备的服务请求打包并发送至家庭网关

37、;然后，家庭网关在接收和解析服务请求数据包并由服务集成器处理后通过设备适配器将该数据包转发至对应的信息家电。第四章 信息家电万能遥控器软硬件平台的构建4.1 硬件平台 信息家电万能遥控器的硬件系统结构图如图4-1所示，其中包含有许多小模块，它们以嵌入式处理器S3C2410X为核心，实现不同的功能。下面详细介绍各模块。图4-1信息家电万能遥控器硬件系统结构图4.1.1 Samsung S3C2410X嵌入式微处理器 S3C2410X微处理器是一款由Samsung Electronics Co ,Ltd为手持设备设计的低功耗、高度集成的嵌入式微处理器。S3C2410X最突出的特性是采用了由ARM公

38、司设计的16/32位ARM920T RISC处理器(203MHZ)为其CPU核并且采用了一种新的总线结构，即AMBA(高级微控制器总线结构)，它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。它集成了如下片内外围功能部件71: 1个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示屏); SDRAM控制器; 117位通用I/O口和24位外部中断源; 3个通道的DART; 4个通道的DMA,- 4个具有PWM功能的计时器和1个内部时钟; 8通道的10位ADC; 8通道10位AD控制器；看门狗计数器 触摸屏接口; IIS总线接口; 2个USB主机接口，1个USB设备接口; 2个

39、SPI接口; SD接口和MMC卡接口; 在时钟方面S3C2410X也有突出的特点，该芯片集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL(MPLL和UPLL)的芯片时钟发生器。MPLL所产生的主时钟能够使处理器工作频率最高达到203MHz。这个工作频率足以使处理器轻松运行Linux, Windows CE等操作系统以及进行较为复杂的信息处理。UPLL产生实现主从USB功能的时钟。 4.1.2 FLASH Flash存储器又称为闪存，是一种新兴的半导体存储器件，能在不加电的情况下长期保持存储的信息。它具有功耗低、容量大、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作

40、，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的Flash的数据宽度为8位或16位，编程电压为单3.3V。 在系统运行之前，需要启动代码(如:Boot Loader程序)将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核和用户应用程序准备好正确的环境。这样，启动代码、操作系统内核以及用户应用程序可以存放在NAND Flash中，直接从NAND Flash中启动。其原理介绍如下: S3C2410X内部集成了NAND Flash控制器，为了支持系统从NAND Flash中启

41、动，S3C24l0X内部有一块被称为“垫脚石”(Steppingstone)的SRAM缓存。在启动时，S3C2410X会自动的将NAND Flash存储器中最前面的4KB数据拷贝到S3C2410X内部的SRAM中并自动执行，通常这4KB数据存放的是启动代码，这样，启动代码就在S3C2410X内部的SRAM中执行。4.2软件平台4.2.1嵌入式Linux操作系统 Linux是一种很受欢迎的操作系统，自1992年问世至今，已发展成一个功能强大、设计完善的操作系统。它原本被设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域，而更大的影响在于它正逐渐的应用于嵌入式系统。 Linux作为嵌入式操作系统的优势主要表

42、现在以下几个方面:1功能强大的内核，性能高效、稳定、多任务。Linux的内核非常稳定。它的高效和稳定性已经在各个领域，尤其在网络服务器领域获得广泛的赞誉，而且Linux内核小巧灵活，易于裁剪。2支持多种体系结构，Linux支持X86, ARM, MIPS等多种体系结构。现在，Linux甚至可以在没有MMU(内存管理单元)的处理器上运行。3完善的网络、图形用户界面和文件管理机制。Linux诞生于网络，这就保证了它支持所有的标准因特网协议。4支持大量的周边硬件设备，驱动丰富，从而大大降低开发难度和周期。5可裁剪性。Linux内核与用户界面是完全独立的。它非常灵活，各部分的可定制性都很强，能适合多种

43、需求。4.2.1.1嵌入式Linux内核 完整的Linux内核主要由五个部分组成:进程管理模块，进程间通信模块，内存管理模块，虚拟文件系统和网络通信模块。进程管理。 进程是程序在某个数据集上的执行过程，包括一个地址空间和至少一个控制点，进程在这个地址空间上执行单一的指令序列。在进程的生命周期中，可能处于以下状态之一:运行、等待、停止和僵死。进程管理包括进程调度和进程间通信。进程调度控制着进程对CPU的访问。通过进程调度算法来确定下一个将要运行的进程。对于普通进程，Linux采用动态优先级调度;对于实时进程，Linux采用FIFO(先来先服务)和Round Robin(时间片轮转)两种调度略。进

44、程间通信。 对于多任务、多用户的操作系统来说，进程间通信是一项必不可少的手段。进程间通信支持进程间的各种通信机制，是内核用于协调进程的活动。Linux支持IPC(Inter Progress Communication)机制，包括信号和管道。此外，Linux还支持UNIX System V版本中的3种进程间通信机制:消息队列、信号量和共享内存。内存管理。 内存管理涉及内存空间分配，地址映射以及内存保护等范畴，并支持虚拟内存技术。内存管理的实现与MMU关系密切。MMU的主要作用有两个方面:一是提供地址映射;二是提供访问保护。虚拟文件系统。 虚拟文件系统(VFS, Virtual File System)为系统内核与不同的文件系统之间提供了统一的接口，是对各种文件系统的抽象。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序两部分。逻辑文件系统指Linux所支持的各种文件系统，如EXT, FAT和NFS等。 网络通信。 Linux所使用的BSD Socket不仅是网络通信的接口，而且是一种进程间通信的机制。它是以4.3 BSD为模型而实现的。BSD(Berkeley Software Distribution)是Unix现有技术的一个重要来源，具有良好的稳定性和网络通信性能，其代码结构严谨。4.3 B