基于嵌入式智能家居遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)答辯課件

基于嵌入式智能家居

遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)

答辯學(xué)生：劉淑輝（07級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)）摘要本文研究了基于linux嵌入式操作系統(tǒng)，以使用arm2440為CPU的ARM9嵌入式開(kāi)發(fā)板為硬件基礎(chǔ)，以LINUXREDHAT5為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，以arm-linux-gcc4.3.2為交叉編譯環(huán)境以FriendlyARMMini2440DevelopmentBoard為系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，制定系統(tǒng)，包括嵌入式操作系統(tǒng)linux內(nèi)核的定制、bootloader的移植、linux內(nèi)核的移植、文件系統(tǒng)的移植，并將其進(jìn)行解析，將相應(yīng)的命令根據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號(hào)，接入控制電路從而控制相應(yīng)的電器。本裝置采用了四盞燈模擬家中的各種電器，通過(guò)遠(yuǎn)程的機(jī)算機(jī)來(lái)控制家里的電器。

功能模塊設(shè)計(jì)bootloader的移植

1配置和編譯linux內(nèi)核2配置和移植文件系統(tǒng)3驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)4友善之臂圖示：友善之臂主要設(shè)計(jì)方法文件系統(tǒng)的制作，移置linux2.6內(nèi)核裁剪，移置bootloader移置建立Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境程序測(cè)試

Bootloaderstage1(匯編部分)

固件（fireware)中的boot代碼Bootloader的組成stage2(C部分)

Bootloader硬件設(shè)備初始化拷貝BootLoader的stage2到RAM空間中為加載BootLoader的stage2準(zhǔn)備RAM空間stage1(匯編部分)

設(shè)置好堆棧跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點(diǎn)Bootloader初始化本階段常用的硬件設(shè)備內(nèi)存映射－－mmap將kernelimage文件和根文件系統(tǒng)image從flash讀到RAM空間stage2(C部分)

為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)調(diào)用內(nèi)核Bootloader的種類Bootloader的實(shí)現(xiàn)大致可以分為以下幾類：1.Vivi由三星提供，韓國(guó)mizi公司原創(chuàng)，開(kāi)放源代碼，必須使用arm-linux-gcc進(jìn)行編譯，目前已經(jīng)基本停止發(fā)展，主要適用于三星S3C24xx系列ARM芯片，用以啟動(dòng)Linux系統(tǒng)，支持串口下載和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)啟動(dòng)等常用簡(jiǎn)易功能。Bootloader的種類3.BlobBlob(BootLoaderObject)是由Jan-DerkBakkerandErikMouw發(fā)布的，是專門(mén)為StrongARM構(gòu)架下的LART設(shè)計(jì)的BootLoader。Blob支持SA1100的LART主板，但用戶也可以自行修改移植。Blob也提供兩種工作模式，在啟動(dòng)時(shí)處于正常的啟動(dòng)加載模式，但是它會(huì)延時(shí)10秒等待終端用戶按下任意鍵而將Blob切換到下載模式。如果在10秒內(nèi)沒(méi)有用戶按鍵，則Blob繼續(xù)啟動(dòng)Linux內(nèi)核。Bootloader的移植將vivi的源代碼包復(fù)制到某一個(gè)目錄，進(jìn)入該目錄，運(yùn)行以下命令：#tarxvzfvivi.tgz執(zhí)行該命令將把vivi源代碼解壓到目錄，進(jìn)入vivi源代碼目錄，執(zhí)行：#makeclean#makemenuconfig一般不需要更改任何配置，直接退出，然后執(zhí)行“make”開(kāi)始編譯，執(zhí)行結(jié)果如下：#makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-此時(shí)已經(jīng)在當(dāng)前目錄下生成了vivi，把vivi燒寫(xiě)到目標(biāo)板的NandFlash運(yùn)行。配置和編譯linux內(nèi)核1主

機(jī)：VMWare—redhat9

2開(kāi)發(fā)板：Mini2440--64MBNand

3編譯器：arm-linux-gcc-4.3.2移植環(huán)境linux內(nèi)核的組成部分進(jìn)程調(diào)度

內(nèi)在管理

虛擬文件系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)接口

進(jìn)程通信

Linux內(nèi)核移植過(guò)程（1）將所有文件復(fù)制到工作目錄下，然后解壓內(nèi)核文件和編譯器文件。（2）為內(nèi)核打補(bǔ)丁。（3）修改Makefile，修改編譯環(huán)境。（4）修改machineID。如果這一步省略，會(huì)在移植到開(kāi)發(fā)板后Bootloader引導(dǎo)的時(shí)候出現(xiàn)機(jī)器ID錯(cuò)誤的現(xiàn)象。出錯(cuò)的ID號(hào)將以十六進(jìn)制給出，將其轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，替換mach-types文件中的對(duì)應(yīng)項(xiàng)。這里移植后報(bào)的錯(cuò)誤是0xFB，即對(duì)應(yīng)十進(jìn)制251。（5）制作uImage文件。在內(nèi)核目錄下建議一個(gè)名為mkimage的文件（6）對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置。執(zhí)行makeat91rm9200dk_defconfig實(shí)際上就是完成對(duì)內(nèi)核的配置。（7）編譯內(nèi)核生成映像文件。Linux內(nèi)核移植過(guò)程內(nèi)核移植過(guò)程圖文件系統(tǒng)的配置與移植根文件系統(tǒng)是linux啟動(dòng)時(shí)使用的第一個(gè)文件系統(tǒng)，沒(méi)有根文件系統(tǒng)性，linux將無(wú)法正常啟動(dòng)。根文件系統(tǒng)由一系列目錄組成，目錄中包括了應(yīng)用程序，C庫(kù)以及相關(guān)的配置文件。文件系統(tǒng)的配置與移植

Linux支持多種文件系統(tǒng)，常用的基于存儲(chǔ)設(shè)備的文件系統(tǒng)類型包括：jffs2,yaffs,cramfs,等。本次設(shè)計(jì)采用的是yaffs2。

yaffs2是專為嵌入式系統(tǒng)使用NAND型閃存而設(shè)計(jì)的一種日志型文件系統(tǒng)。與jffs2相比，它減少了一些功能(例如不支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮)，所以速度更快，掛載時(shí)間很短，對(duì)內(nèi)存的占用較小。另外，它還是跨平臺(tái)的文件系統(tǒng)，除了Linux和eCos，還支持WinCE,pSOS和ThreadX等。文件系統(tǒng)移植過(guò)程1.創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的目錄2.創(chuàng)建設(shè)備文件3.安裝/etc4.編譯內(nèi)核模塊5.安裝內(nèi)核模塊6.配置busybox7.編譯，安裝busbox8.制作yaffs文件系統(tǒng)映象Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序在Linux內(nèi)核里扮演著特殊的角色.它們是截然不同的“黑盒子”,使硬件的特殊的一部分響應(yīng)定義好的內(nèi)部編程接口.它們完全隱藏了設(shè)備工作的細(xì)節(jié).用戶的活動(dòng)通過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用來(lái)進(jìn)