第一篇：基于嵌入式ARM9的USB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于嵌入式ARM9的USB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引 言

USB(Universal Serial Bus)是通用串行總線(xiàn)的縮寫(xiě)，因其具有方便易用，動(dòng)態(tài)分配帶寬，容錯(cuò)性?xún)?yōu)越和高性?xún)r(jià)比等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)的主流接口。

隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，各種小型終端需要開(kāi)發(fā)出與外界聯(lián)系的USB接口。目前，常用的技術(shù)有兩種?；趩纹瑱C(jī)的USB接口，特點(diǎn)是需要外置芯片，電路復(fù)雜，留下的CPU資源不多；基于ARM的USB接口，特點(diǎn)是資源豐富，但ARM系列產(chǎn)品較多，如果選型不當(dāng)，還需要搭接較多的外圍電路，且不能很好地發(fā)揮CPU性能。USB 接口原理

USB1.1 規(guī)范[1]將USB 分為5 部分：控制器、控制器驅(qū)動(dòng)程序、USB 芯片驅(qū)動(dòng)程序、USB設(shè)備以及針對(duì)不同USB 設(shè)備的客戶(hù)端驅(qū)動(dòng)程序。

(1)控制器（Host Controller）主要負(fù)責(zé)執(zhí)行由控制器驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出的命令。

(2)控制器驅(qū)動(dòng)程序（Host Controller Driver）, 在控制器與USB 設(shè)備間建立通信

管道（Pipe）。

(3)USB 驅(qū)動(dòng)程序（USB Driver），提供對(duì)不同USB 設(shè)備及芯片的支持。(4)USB 設(shè)備（USB Device）, 有兩類(lèi)USB 設(shè)備：一類(lèi)稱(chēng)為功能設(shè)備（Function），另

一類(lèi)是稱(chēng)為USB 集線(xiàn)器（HUB）,可以連接多個(gè)USB 設(shè)備。

(5)USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（Client Driver Software）及特定應(yīng)用程序。主控制器的驅(qū)動(dòng)軟件由操作系統(tǒng)支持，USB 設(shè)備開(kāi)發(fā)人員一般只需編寫(xiě)客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)特定功能，設(shè)備端所有功能軟件需要全面設(shè)計(jì)。USB 的四種數(shù)據(jù)傳輸模式分別是：控制型傳輸、中斷型傳輸、批量型傳輸、實(shí)時(shí)型傳輸。第一種在缺省通道中傳輸U(kuò)SB 接口本身的配置等控制信息，后面三種用于功能部件傳輸數(shù)據(jù)。中斷型用于鍵盤(pán)等的異步輸入輸出少量數(shù)據(jù)傳輸，批量傳輸主要用于象硬盤(pán)等塊設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，在中斷和批量的傳輸過(guò)程中要傳遞交互握手信號(hào)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。實(shí)時(shí)傳輸對(duì)帶寬有嚴(yán)格要求，但允許有一定誤碼，省去了交互握手信號(hào)的傳遞，常用于音視頻碼流數(shù)據(jù)傳輸。四種類(lèi)型數(shù)據(jù)都按帶寬要求分配在1ms 一幀的數(shù)據(jù)幀內(nèi)進(jìn)行傳輸，連到端點(diǎn)(EndPoint)通道.1.1嵌入式系統(tǒng)USB 接口設(shè)計(jì)

要滿(mǎn)足高性能ARM嵌入式系統(tǒng)的要求，擴(kuò)展USB接口必須選擇高性能USB控制器芯片，Philips公司的PDISUBD12 USB器件，是與微處理器配合使用的高性能USB接口器件，性?xún)r(jià)比很高[2][4]。PDIUSBD12主要特性有：

(1)符合USB 1.1 技術(shù)規(guī)范；

(2)USB控制器并行接口與處理器間的數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)2M 字節(jié)/秒；(3)在批量模式和同步模式下均可實(shí)現(xiàn)1M 字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率；(4)集成了FIFO存儲(chǔ)收發(fā)器，支持DMA 操作；(5)內(nèi)置時(shí)鐘倍頻PLL電路，可編程時(shí)鐘頻率輸出；(6)多中斷模式實(shí)現(xiàn)批量和同步傳輸；

1.2音頻碼流USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

Windows2000 中各種USB 設(shè)備客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)框架基本相同，可以從Windows2000 DDK 中獲得USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序范例代碼，對(duì)范例代碼作少量修改就可以滿(mǎn)足特定功能需要。圖1 顯示了驅(qū)動(dòng)程序各層間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系，底層USB 主控制器驅(qū)動(dòng)程序（USB Host Driver）由操作系統(tǒng)提供支持，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只需要對(duì)USB Host Driver 上傳的I/O 數(shù)據(jù)包IRP 作出響應(yīng)，并把要輸出數(shù)據(jù)以IRP 形式下傳給USB Host Driver 即可[5] [6]。在ISO（實(shí)時(shí)型）模式下傳輸音頻碼流，USB 客戶(hù)程序除了WDM(Windows Driver Model)驅(qū)動(dòng)常規(guī)處理外，必須計(jì)算好帶寬，并為驅(qū)動(dòng)程序在非分頁(yè)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)分配好環(huán)行緩沖區(qū)（Ringbuffer），以便USB 主控制器可以不間斷輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。RingBuffer 的大小按下式 計(jì)算：

每幀字節(jié)數(shù) × 每緩沖幀數(shù) × 緩沖區(qū)數(shù) ； 每傳完一緩沖區(qū)，USB Host Driver 回調(diào)（CallBack）一次客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序，USB 帶寬

按每1ms 傳送1 幀數(shù)據(jù)來(lái)分配，要實(shí)現(xiàn)8kHz 采樣頻率、8bits 編碼的音頻PCM 碼流傳輸，幀數(shù)據(jù)包大小必須設(shè)為8Bytes，若設(shè)置4 個(gè)緩沖區(qū)交替工作，每緩沖區(qū)分20 幀傳送, 則RingBuffer 的大小為640Bytes，那么USB 主控制器每20ms 的頻率中斷回調(diào)一次客戶(hù)驅(qū)動(dòng)程序是合適的。驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)IoSetCompletionRoutine()函數(shù)給每個(gè)IRP 設(shè)置回調(diào)函數(shù)入口地址[6]，每完成一個(gè)IRP 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)傳送操作，回調(diào)一次該地址指向的函數(shù)，以便把下一緩沖包數(shù)據(jù)壓入到IRP 棧，直到全部數(shù)據(jù)流傳送完畢或人為終止傳送。S3C2440A特點(diǎn)

S3C2440A的CPU部分主要集成了電源模塊、復(fù)位和時(shí)鐘模塊、觸摸屏和小鍵盤(pán)模塊、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊。同時(shí)提供如下豐富的外圍接口：同步存儲(chǔ)器(SDRAM)和NAND FLASH控制接口，可擴(kuò)展到1 GB的存儲(chǔ)的空間；4個(gè)DMA通道和24個(gè)中斷端口；能控制STN LCD和TFT液晶屏顯示，支持觸摸屏功；USB接口A型和B型各一個(gè)；3個(gè)串行口、I2C，SPI，I2S等接口；帶AC97音頻接口；具備SD卡、數(shù)碼相機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)接口。

S3C2440A還具備多種工作模式，管腳為17×17方型分布，橫向從左1到右17編號(hào)，縱向從下A到上U編號(hào)，分類(lèi)為A1～A17，B1～B17，C1～C17依此類(lèi)推到U1～U17。這些管腳所對(duì)應(yīng)的功能并不是惟一的，通常只要使能變化，S3C2440A就能實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。該設(shè)計(jì)涉及到的 S3C2440A，其管腳如表1所示分為3類(lèi)。

串口電路

串口在該設(shè)計(jì)中的作用是通過(guò)計(jì)算機(jī)加載USB驅(qū)動(dòng)程序，原理如圖2所示。

3.1電源電路

由于S3C2440A芯片的管腳對(duì)電壓提出了不同要求，所以需要完成電源的變壓，其原理 如圖3所示。驅(qū)動(dòng)程序的研究

按USB接口，其設(shè)備結(jié)構(gòu)可分為USB Host(主機(jī))和USB Device(外部設(shè)備)。USB主機(jī)控制USB設(shè)備進(jìn)行通信，而主機(jī)與主機(jī)之間，或USB設(shè)備與USB設(shè)備之間是不能通信的。

4．1 USB主機(jī)

USB主機(jī)的功能通常包含以下幾個(gè)部分：驗(yàn)證USB設(shè)備是否安插好或拔除；控制USB主機(jī)與設(shè)備兩者中的數(shù)據(jù)流；返回USB主機(jī)的所顯狀態(tài)。

USB系統(tǒng)軟件由以下3個(gè)部分組成：主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)(HCD)、USB驅(qū)動(dòng)(USBD)、主機(jī)軟件(Host Software)。主機(jī)控制器所具備的功能如表2所示。HCD和USBD包含基于不同抽象層次的軟件接口，兩者以一定的方式協(xié)同完成任務(wù)，用以實(shí)現(xiàn) USB系統(tǒng)的功能。它們的任務(wù)差別沒(méi)有具體定義，然而HCD要具備的一項(xiàng)功能就是必須支持多種不同主機(jī)控制器芯片。在一些操作系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)某些基本功能時(shí)，可由Host Software實(shí)現(xiàn)。

4.2 USB傳輸類(lèi)型

USB定義了4種傳送類(lèi)型：控制傳送、同步傳送、中斷傳送、批傳送。其中，控制傳送是指可靠的、非周期性的、突發(fā)的，并由主機(jī)客戶(hù)軟件所發(fā)起的通信，主要應(yīng)用于控制命令和狀態(tài)信息的傳送；同步傳送是指在主機(jī)和設(shè)備之間周期性的、連續(xù)的通信，一般用于傳送時(shí)實(shí)信息，這種類(lèi)型保留了將時(shí)間概念包含于數(shù)據(jù)的能力，但傳送并不一定很緊急；中斷傳送是指少量數(shù)據(jù)的、低速的、周期的傳送；批傳送是指非周期的、大量的、可靠的傳送，其典型應(yīng)用在于傳送那些可以利用帶寬的數(shù)據(jù)。

4．3 USB設(shè)備請(qǐng)求

USB設(shè)備應(yīng)通過(guò)缺省控制管道(Default Control Pipe)響應(yīng)來(lái)自主機(jī)的請(qǐng)求命令。這些請(qǐng)求是通過(guò)使用控制傳輸來(lái)完成的。請(qǐng)求及請(qǐng)求的參數(shù)通過(guò)Setup包發(fā)向設(shè)備，由主機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)置Setup包內(nèi)的每個(gè)域的值。USB設(shè)備請(qǐng)求包含的請(qǐng)求類(lèi)型有三種：標(biāo)準(zhǔn)、廠商和設(shè)備類(lèi)。標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求用來(lái)完成設(shè)備的枚舉過(guò)程；廠商請(qǐng)求用來(lái)完成使用者自己定義的請(qǐng)求；設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求指的是某些特定的USB設(shè)備類(lèi)所傳輸出的請(qǐng)求，例如打印機(jī)類(lèi)就屬于這一類(lèi)。設(shè)備請(qǐng)求要求有嚴(yán)格的定義，包含的內(nèi)容有類(lèi)型、設(shè)備請(qǐng)求、值、索引和長(zhǎng)度。

4．4 USB驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) S3C2440A芯片支持USB1．1協(xié)議和USB 2．0協(xié)議。該設(shè)計(jì)是針對(duì)USB Host(主機(jī)，A型)，并基于USB 1．1協(xié)議編寫(xiě)的。程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蛉鐖D4所示。

驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)主要分為以下幾個(gè)部分考慮：硬件提取層、中斷服務(wù)程序、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求和主循環(huán)。硬件提取層實(shí)現(xiàn)的是S3C2440A對(duì)I／O端口直接的讀寫(xiě)操作；中斷服務(wù)程序處理各種中斷，包括總線(xiàn)任務(wù)上的請(qǐng)求；標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求完成主機(jī)送來(lái)的各種標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，用于完成各種枚舉請(qǐng)求；而主循環(huán)則負(fù)責(zé)完成前臺(tái)的數(shù)據(jù)采集等工作，所有的任務(wù)結(jié)束后都要回到主循環(huán)上去。

5結(jié) 語(yǔ)

該設(shè)計(jì)采用三星公司ARM9的S3C2440A芯片作為CPU，比原來(lái)基于單片機(jī)的模式，外圍電路簡(jiǎn)單，容易可靠地實(shí)現(xiàn)嵌入式終端的USB接口功能。在調(diào)試中，用到的嵌入式開(kāi)發(fā)板GEC2440A套件還提供了串口工具DNW。用這一工具可以檢測(cè)驅(qū)動(dòng)程序的正確與否，如：程序編寫(xiě)無(wú)誤，則DNW串口會(huì)提示 “USB IS CONNECT”。由于S3C2440A芯片功能豐富，如處理器可提高運(yùn)算速度，LCD可人機(jī)交互，網(wǎng)口可連接因特網(wǎng)，所以開(kāi)發(fā)出的嵌入式終端不但可提升整體性能，還為日后的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

第二篇：一種基于MODBUS的嵌入式人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子技術(shù)

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一種基于MODBUS的嵌入式人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

錯(cuò)誤檢測(cè)主程序 ">

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種用于底層工業(yè)控制和測(cè)量?jī)x表之間的總線(xiàn)，人機(jī)界面設(shè)備就是作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中，控制器和操作者之間的通信員它可以完成現(xiàn)場(chǎng)控制器與操作者之間數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。本設(shè)計(jì)使用Atmel單片機(jī)89C52作為主要控制芯片，用以東芝丁6963C為控制芯片的128＊64液晶比O作為顯示界面，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議MOOBUS作為數(shù)據(jù)信息交互的介質(zhì)，主要功能是完成對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)場(chǎng)控制器數(shù)據(jù)的采集顯示，根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)并發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)控制器完成控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間控制信息的交互傳送。文章分別介紹了硬件設(shè)計(jì)電路和軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，并介紹了一種好用和簡(jiǎn)單的MOOBUS從設(shè)備調(diào)試工具 Modbus slave。

系統(tǒng)硬件電路框圖如圖2。

電路部分十分簡(jiǎn)單，包括看門(mén)狗電路、4個(gè)按鍵的直接連接、程序擴(kuò)展電路、RS232電平轉(zhuǎn)換部分、液晶點(diǎn)陣連接部分。

MAX7OS的功能是：上電復(fù)位程序監(jiān)視。89C52正常工作，執(zhí)行喂狗程序時(shí)，不斷從P17輸出脈沖信號(hào)至MAX705的WDI腳，當(dāng)單片機(jī)程序跑飛后，Pl.7不再輸出脈沖信號(hào)MAX705的WDI腳在1.6S內(nèi)收不到脈沖信號(hào)，將在MAX70S的RESTE端產(chǎn)生高電平，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，將單片機(jī)復(fù)位，迫使程序復(fù)位到入口處。

針對(duì)AT89C52硬件資源比較豐富，考慮采用直接方式設(shè)計(jì)鍵盤(pán)電路，而且可以簡(jiǎn)化電路。鍵盤(pán)采用4個(gè)開(kāi)關(guān)直接控制。開(kāi)關(guān)的一段通過(guò)電阻連接電源和 歡迎到訪(fǎng)我的豆丁主頁(yè)：http://004km.cn/hechaoscut(文檔精靈)本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。

AT89C52的P10～P13管腳，而另一端接地。由于P10～P13是低電平工作，當(dāng)不同的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，根據(jù)采集到不同端口是高還是低電平，來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序。

考慮到使用LCD具有較強(qiáng)的表現(xiàn)能力和豐富的表現(xiàn)方式，所以擴(kuò)展了32K的EPROM27256。是為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)，完成豐富菜單，強(qiáng)大功能，表現(xiàn)動(dòng)畫(huà)準(zhǔn)備的。

128＊64液晶顯示器LCO采用直接訪(fǎng)問(wèn)方式，直接訪(fǎng)問(wèn)方式是把內(nèi)置T6963C控制器的液晶顯示模塊作為存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備直接掛在單片機(jī)的總線(xiàn)上。模塊的數(shù)據(jù)線(xiàn)接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，片選及寄存器選擇信號(hào)線(xiàn)由單片機(jī)的地址總線(xiàn)提供，讀和寫(xiě)操作由單片機(jī)的讀寫(xiě)操作信號(hào)控制。按口電路如圖2所示，在圖中使用了地址線(xiàn)AS作為模塊的寄存器選擇線(xiàn)C/D，使用地址線(xiàn)A15作為模塊操作的片選線(xiàn)；模塊的VO端所接的電位器是作為液晶驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)顯示的對(duì)比度。使用該種連接方式，不用考慮T6963C的時(shí)序圖，不用對(duì)LCD的管腳進(jìn)行單獨(dú)的操作來(lái)滿(mǎn)足時(shí)序，就像讀寫(xiě)外部RAM一樣，筆者認(rèn)為比采用要在程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)序的間接訪(fǎng)問(wèn)連接方式方便。

考慮到在常溫下，LCD的額定電流為0。4ma所需的功率很小，再加上RS232串口集成電路MAX232有兩路發(fā)送器、兩路轉(zhuǎn)換器，使用其中一套完成電平轉(zhuǎn)換用來(lái)通信，另一套正好用來(lái)產(chǎn)生-10V，該電壓由MAX232的14端供LCD顯示畫(huà)面使用。

下面介紹軟件部分，主要完成一下功能按鍵的查詢(xún)和響應(yīng)、畫(huà)面的顯示和刷新通過(guò)MOOBUS協(xié)議完成數(shù)據(jù)的接收和傳輸通信。

軟件結(jié)構(gòu)清晰，按模塊分為三大塊主程序部分、T0定時(shí)中斷、串口中斷部分。

（1）主程序部分

主程序流程圖如圖3所示，主要完成一些初始參數(shù)的設(shè)定，其中LCD的初始化包括：液晶屏的尺寸光標(biāo)的位置和形狀等這部分程序在購(gòu)買(mǎi)LCD時(shí)廠家會(huì)附帶的，根據(jù)需要修改一下即可滿(mǎn)足要求；還有就是將需要顯示的漢字進(jìn)行編碼。定時(shí)器使用的是T0選擇方式1，采用50ms中斷查詢(xún)按鍵，考慮到還有串口中斷，使用了默認(rèn)的中斷優(yōu)先級(jí)，即T0中斷高于串口中斷。這種安排已通過(guò)試驗(yàn)調(diào)試。在等待中斷部分安排了循環(huán)執(zhí)行喂狗程序目的是在程序正常執(zhí)行時(shí)起到看門(mén)狗的作用，在等待中斷過(guò)程中系統(tǒng)又不認(rèn)為是死機(jī)。

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main: Icall clearmemory;清內(nèi)存 Icall initlcd;初始化Icd mov sp,#stackpointer;堆棧為65h mov tmod.#21h:t0方式1，t1方式2 mov radixcursor.#10h mov currentpagenumber,#01h;指定初始 頁(yè)號(hào)為1 mov page number,currehtpagenumber setb es setb ea mov th1,#Ofdh;設(shè)定波特率9600bps mov tl1.#Ofdh setb tr1;啟動(dòng)定時(shí)器t1 mov scoh.#Od0h mov 2ch,用來(lái)輔助發(fā)送 mov 2bh.#10h Icall setuptimer0;初始化定時(shí)器t0,并啟動(dòng)t0 setb ren Icall chaxuhsj;發(fā)送查詢(xún)命令 Icall showpage;顯示頁(yè)面 dieloop: 歡迎到訪(fǎng)我的豆丁主頁(yè)：http://004km.cn/hechaoscut(文檔精靈)本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。

nop Icall feeddog;執(zhí)行喂狗程序

jmp dieloop;循環(huán)等待中斷

（2）T0定時(shí)中斷部分

流程圖如圖4所示，這部分主要功能是完成按鍵的查詢(xún)，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的子程序本系統(tǒng)中一共有四個(gè)編程鍵，依次可實(shí)現(xiàn)修改數(shù)據(jù)、增加值、減少值和翻頁(yè)功能。當(dāng)我們按下修改鍵后（即光標(biāo)被激活）修改鍵可以用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)位置此時(shí)按增加鍵和減少鍵可以分別增加和減少數(shù)值。其中翻頁(yè)鍵是一個(gè)復(fù)用鍵如果直接按翻頁(yè)鍵（不激活光標(biāo)），那么它的功能就是在不同的頁(yè)面之間切換，并從現(xiàn)場(chǎng)收集各頁(yè)數(shù)據(jù)并顯示到LCD上：而當(dāng)光標(biāo)處在被激活狀態(tài)下時(shí)，按下翻頁(yè)鍵就可以向現(xiàn)場(chǎng)控制器（如DSP）發(fā)送數(shù)據(jù)達(dá)到控制目的這種一鍵復(fù)用的設(shè)計(jì)，在電子商品中特別常見(jiàn)通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)減少了按鍵的數(shù)量，是一個(gè)比較有實(shí)際價(jià)值的設(shè)計(jì)已被廣泛使用。鍵盤(pán)采用50ms定時(shí)中斷設(shè)計(jì)，一般人手按鍵的起落時(shí)差遠(yuǎn)大于50ms所以可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求而且在后面軟件部分進(jìn)行了去抖動(dòng)，等待按鍵抬起功能的設(shè)計(jì)。timer0int: pushdph pushdpl pushacc pushpsw movthi0。#4bh 歡迎到訪(fǎng)我的豆丁主頁(yè)：http://004km.cn/hechaoscut(文檔精靈)本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。

movtl0。#Dfdh clrtr0;關(guān)定時(shí)器

movp1,＃Offh;置p1口為輸入狀態(tài)

mova,p1;讀按鍵

epla anda,#00001111b;屏蔽高4位

jzgoret00;無(wú)鍵按下

movpgbkey,a Icalldelay;有鍵按下delay10ms去抖動(dòng)

Icallwait;等待按鍵抬起

Icallseankey;轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序

goret00: setbtr0;開(kāi)定時(shí)器

poppsw popacc popdpl popdph ren（3）串口中斷部分

這部分的主要功能是通過(guò)MODBUS協(xié)議完成數(shù)據(jù)的查詢(xún)和發(fā)送。先對(duì)MODBUS做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹該協(xié)議通信使用主從技術(shù)，即僅主設(shè)備能初始化傳輸（查詢(xún)）其它設(shè)備（從設(shè)備），根據(jù)主設(shè)備查詢(xún)提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。按傳輸模式分為ASCII和RTU方式。本設(shè)計(jì)采用RTU方式。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。每個(gè)消息必須以連續(xù)流的方式傳輸。

MODBUS協(xié)議建立了主設(shè)備查詢(xún)的格式設(shè)備地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測(cè)域從設(shè)備回應(yīng)消息也由MODBUS協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤檢測(cè)域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。

查詢(xún)查詢(xún)消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開(kāi)始讀及要讀的寄存器數(shù)量錯(cuò)誤檢測(cè)域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。

回應(yīng)：如果從設(shè)備產(chǎn)生正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢(xún)消息中的功能代碼的回應(yīng)數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：像寄存器值或狀態(tài)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯(cuò)誤的，同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤信息的代碼。

舉一個(gè)關(guān)于功能碼03H的例子。

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push dph push dpl push acc push psw jbc ri, receive Icall chaxunsj;發(fā)送查詢(xún)命令

sjmp return receive: mov r0 ,2bh;指定用來(lái)存接收數(shù)據(jù)的地址指針

mov a,sbufall clr riall mov @r0 ,a inc 2bh mov a,2bh Icall crc;進(jìn)行crc校驗(yàn)

Icall showpage return: pop psw pop acc pop dpl pop dph reti

歡迎到訪(fǎng)我的豆丁主頁(yè)：http://004km.cn/hechaoscut(文檔精靈)本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，感謝您的閱讀。

筆者使用了Modbusslave軟件仿真下位機(jī)，模擬MOD-BUS的從設(shè)備。通過(guò)該軟件，用所設(shè)計(jì)人機(jī)界面可以讀取具體設(shè)備的具體各類(lèi)寄存器的數(shù)據(jù)，同樣可以寫(xiě)數(shù)據(jù)到指定設(shè)備中指定的各類(lèi)寄存器中，這樣就完成了數(shù)據(jù)的接收和傳送。

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第三篇：基于ARM-Linux的嵌入式HTTPS服務(wù)器與實(shí)現(xiàn).

基于ARM-Linux的嵌入式HTTPS服務(wù)器與實(shí)現(xiàn)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制、信息家電、通信設(shè)備、智能儀器等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域,網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求也隨著Internet的迅猛發(fā)展而逐漸突出,越來(lái)越多的嵌入式設(shè)備有接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的需求,其基本的方法是在嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)HTTP服務(wù)器,通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)在客戶(hù)端用瀏覽器對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí),這種方法不可避免地帶來(lái)互聯(lián)網(wǎng)上的安全問(wèn)題,而HTTPS(安全超文本傳輸協(xié)議)是由Netscape公司提出的以SSL(安全套接層)為基礎(chǔ)的安全HTTP方法,因此構(gòu)建嵌入式HTTPS服務(wù)器,將有效地為嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化提供安全保障。本文對(duì)HTTP傳輸協(xié)議和SSL安全協(xié)議以及基于ARM的嵌入式技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。首先分析了HTTPS這個(gè)安全傳輸設(shè)施的實(shí)現(xiàn)方法,即在標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP參考模型中在HTTP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議層和下面的TCP/IP傳輸協(xié)議層之間額外附加一層SSL安全層,緊接著對(duì)基于請(qǐng)求／響應(yīng)模式的HTTP協(xié)議的信息交換的基本過(guò)程和SSL握手協(xié)議的安全加密的詳細(xì)過(guò)程進(jìn)行了分析與研究。然后,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體架構(gòu),硬件采用了應(yīng)用廣泛的32位ARM920T處理器S3C2410,操作系統(tǒng)采用了開(kāi)源的嵌入式Linux操作系統(tǒng),應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)以L(fǎng)inux系統(tǒng)調(diào)用和OpenSSL開(kāi)源庫(kù)為基礎(chǔ)。其次,建立了HTTPS服務(wù)器的支撐環(huán)境,在宿主機(jī)上通過(guò)Vmware虛擬機(jī)技術(shù)建立了Linux操作系統(tǒng)并通過(guò)一系列的服務(wù)配置建立起交叉編譯環(huán)境；在硬件平臺(tái)上燒寫(xiě)了系統(tǒng)引導(dǎo)程序bootloader，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了嵌入式Linux和根文件系統(tǒng)的配置、編譯和移植。最后,在深入研究了相關(guān)理論后,設(shè)計(jì)了服務(wù)器的基本結(jié)構(gòu)和功能模塊,在利用Linux的系統(tǒng)調(diào)用和OpenSSL API的基礎(chǔ)上,使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了基于ARM-Linux的嵌入式HTTPS服務(wù)器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了與客戶(hù)端瀏覽器的HTTPS的交互過(guò)程,能正確解析瀏覽器發(fā)出的HTTP請(qǐng)求,并根據(jù)請(qǐng)求資源和請(qǐng)求方法的不同做出不同的響應(yīng),返回給瀏覽器靜態(tài)資源或者CGI程序的處理結(jié)果。同主題文章

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第四篇：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)教學(xué)大綱專(zhuān)業(yè)方向課

《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課）第七學(xué)期

一、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配置 1．平臺(tái)的硬件配置

MICETEK EV44B0II是一個(gè)適用于手持設(shè)備和一般應(yīng)用的S3C44B0X處理器的教學(xué)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它包括采用ARM7TDMI的S3C44B0X處理器、8位LCD連接器和觸摸屏接口、10MHz外部時(shí)鐘、1M×16位的FLASH、4M×16位的SDRAM，2個(gè)RS232串行口、一個(gè)JTAG接口、1個(gè)并行調(diào)試接口、1個(gè)RTC、1個(gè)I2C E2PROM、1個(gè)10/100MB網(wǎng)絡(luò)接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)具有揚(yáng)聲器和麥克的音頻接口、一位8段碼顯示器、1個(gè)4×4鍵盤(pán)、特殊功能引腳和總線(xiàn)擴(kuò)展接口。2． 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)和圖形界面API采用開(kāi)源的μCLinux和MicroWindows（GUI）等。開(kāi)發(fā)工具采用上海祥佑數(shù)碼公司提供的LinuxView軟件。它是在WINDOWS環(huán)境下用于嵌入式Linux內(nèi)核調(diào)試和應(yīng)用程序調(diào)試的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。試和調(diào)試硬件和BSP。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（實(shí)驗(yàn)課）》的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為2個(gè)層次?；静糠帜康氖亲寣W(xué)生了解（認(rèn)識(shí)）嵌入式軟件和硬件的一般開(kāi)發(fā)環(huán)境與流程；讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)工具；掌握實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)工具的操作方法及使用，熟悉軟件編程環(huán)境，根據(jù)《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》的內(nèi)容進(jìn)行基本的嵌入式程序開(kāi)發(fā)。綜合應(yīng)用部分目的是讓學(xué)生綜合運(yùn)用前面所學(xué)到的知識(shí)，按照指定的題目，自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用程序。

三、基本型和研究性實(shí)驗(yàn)

（一）基本實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一

Hitools for uClinux開(kāi)發(fā)環(huán)境 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

熟悉Hitools for uClinux開(kāi)發(fā)環(huán)境，學(xué)會(huì)JEDI仿真器的使用。了解使用Hitools for uClinux進(jìn)行uClinux開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）安裝 Hitool for ARM supporting uClinux

（2）建立開(kāi)發(fā)環(huán)境

（3）配置內(nèi)核和必要的應(yīng)用程序

（4）編譯內(nèi)核和根文件系統(tǒng)

（5）調(diào)試內(nèi)核

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)二

44B0 初始化 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

完成S3C44B0的初試化配置，順利進(jìn)入C程序。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。

（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。

（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)三

JTAG調(diào)試和MDB調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

學(xué)會(huì)使用 Hitools for uClinux進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)調(diào)試和任務(wù)級(jí)調(diào)試。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）創(chuàng)建一個(gè)新工程，添加源文件hello.c，編譯。（2）使用JTAG調(diào)試應(yīng)用。

（3）使用MDB 調(diào)試應(yīng)用程序。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組 6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)四

Timer調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

用中斷方式，定時(shí)改變8-SEG的某段的顯示時(shí)間。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)五

FLASH操作調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

熟悉Flash的基本操作方法，完成對(duì)BOOT Flash的擦除及燒入。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口），超級(jí)終端和EV44B0-II的UART0 相連。

（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）把要燒入的文件下載到SDRAM（注意不要和你所建項(xiàng)目的地址重合）。

（4）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)六

Keyboard調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x： 利用其I/O口和外部中斷，構(gòu)成一個(gè)鍵盤(pán)掃描電路。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)七

UART調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

用中斷和BDMA方式，在UART0輸出一串字符，然后把在鍵盤(pán)上鍵入的在超級(jí)終端上顯示出來(lái)。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)八

RTC & WDT調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

用RTC功能，在超級(jí)終端和LCD上顯示小時(shí)，分，秒，就象一個(gè)時(shí)鐘，還結(jié)合WDT的RESET功能，當(dāng)在超級(jí)終端鍵入一時(shí)，系統(tǒng)重啟。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口）,依附錄連接超級(jí)終端和UART0。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入五個(gè)源文件，編譯。

（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行，在超級(jí)終端上會(huì)要求依次輸入年，月，日，星期，小時(shí)，分和秒。然后在超級(jí)終端顯示全部，并在LCD顯示小時(shí)，分和秒，并實(shí)時(shí)更新。（4）在PC鍵盤(pán)摁“1”，評(píng)估板進(jìn)入WDT測(cè)試，在超級(jí)終端上顯示0~10，然后在2秒種后重起。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)九

ADC & TOUCH PANEL調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

利用S3C44B0的I/O和ADC，做一個(gè)觸摸屏的實(shí)驗(yàn)。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)十

LCD調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

EV44B0-II現(xiàn)配有160*240的黑白的顯示屏，本實(shí)驗(yàn)就是在其上面顯示一個(gè)160*240的圖片出來(lái)，是4bit單掃描的。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端也可連上。（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)十一

IIS調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

EV44B0-II利用IIS接口和PHILIPS的UDA1341TS，完成音頻的線(xiàn)路，并結(jié)合S3C44B0的BDMA，實(shí)現(xiàn)聲音的錄放。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口），超級(jí)終端和EV44B0-II的UART0相連。

（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行，在超級(jí)終端會(huì)依次提示。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)十二

uClinux下串口設(shè)備的使用 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

學(xué)習(xí)在uClinux系統(tǒng)中使用串口設(shè)備，通過(guò)讀寫(xiě)該設(shè)備對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件與其他設(shè)備通信；同時(shí)了解uClinux系統(tǒng)中設(shè)備文件與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)系，以及系統(tǒng)讀寫(xiě)調(diào)用與驅(qū)動(dòng)程序讀寫(xiě)函數(shù)的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將44b0上的uClinux系統(tǒng)啟動(dòng)，在超級(jí)終端上運(yùn)行。

（2）按照MDB的起動(dòng)步驟，使Hitool For uCinux ARM在MDB方式下調(diào)試。（3）用另一條串口線(xiàn)將44b0評(píng)估板的com2與計(jì)算機(jī)的com2連接。新建一超級(jí)終端。（4）啟動(dòng)Hitool For uClinux ARM 將編譯好的elf文件down下去。

（5）運(yùn)行程序。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

（二）綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一

USB調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

利用EV44B0-II上的USB的線(xiàn)路，進(jìn)行基本的操作，以此來(lái)熟悉USB和S3C44BO。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端和EV44B0的UART0相連（見(jiàn)附錄）。

（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行，在超級(jí)終端出現(xiàn)下圖。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)二

ETHERNET調(diào)試 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

利用EV44B0-II上的乙太網(wǎng)的線(xiàn)路，進(jìn)行基本的操作，以此來(lái)熟悉以太網(wǎng)和S3C44BO。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超級(jí)終端和EV44B0的UART0相連（見(jiàn)附錄）。

（2）運(yùn)行Hitool for ARM, 建立項(xiàng)目并加入四個(gè)源文件，編譯。（3）加載目標(biāo)文件，運(yùn)行，在超級(jí)終端出現(xiàn)下圖。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)三

TCP/IP網(wǎng)絡(luò) 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

熟悉uClinux環(huán)境下TCP/IP協(xié)議棧的使用，學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)TCP/IP操作，編寫(xiě)CS（client－server）結(jié)構(gòu)的程序，掌握uClinux下TCP/IP編程，學(xué)會(huì)在Hitools for uClinux環(huán)境下使用MDB調(diào)試TCP/IP程序。2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）編譯好一個(gè)帶MDB的uClinux內(nèi)核，將linux_bootrom.bin通過(guò)Hitools燒錄到評(píng)估板。（2）查看系統(tǒng)的路由信息。

（3）在Hitools環(huán)境下創(chuàng)建一個(gè)新工程，添加nettime.c文件，編譯。

（4）配置Hitools的調(diào)試協(xié)議為MDB，啟動(dòng)主機(jī)的Target Server。（5）啟動(dòng)服務(wù)端程序，選擇Hitools菜單Project下的Init Debugger。（6）啟動(dòng)客戶(hù)端程序，在超級(jí)終端中，進(jìn)入目錄/var/tmp ,鍵入./nettime –c 10.10.16.220 –o 8888 回車(chē)。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)四

文件系統(tǒng)操作 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

熟悉uClinux環(huán)境下文件系統(tǒng)，了解uClinux中文件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，編寫(xiě)文件系統(tǒng)處理程序。知道如何添加文件系統(tǒng)到內(nèi)核中。

2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：（1）編譯好一個(gè)帶MDB的uClinux內(nèi)核，將linux_bootrom.bin通過(guò)Hitools燒錄到評(píng)估板。（2）配置啟動(dòng)評(píng)估板，利用ifconfig命令配置以太網(wǎng)口，啟動(dòng)MDB。（3）在Hitools環(huán)境下創(chuàng)建一個(gè)新工程，添加fileop.c文件，編譯，配置Hitools的調(diào)試協(xié)議為MDB，啟動(dòng)主機(jī)的Target Server。（4）下載程序，并指定參數(shù)/etc/test.tmp。（5）開(kāi)始調(diào)試，觀察console中的操作結(jié)果。（6）重復(fù)1－4，并指定參數(shù)為/tmp/test.tmp（7）開(kāi)始調(diào)試，觀察console中的操作結(jié)果。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)五

uClinux下的web服務(wù)器 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

熟悉Web服務(wù)器的工作原理，了解uClinux環(huán)境下的Web技術(shù)，添加一個(gè)Web服務(wù)器到uClinux系統(tǒng)中。

2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）在按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)程序進(jìn)行修改后，重新編譯uClinux內(nèi)核，使用HITOOLS中的編程工具，將linux_bootrom.bin通過(guò)JEDI燒寫(xiě)到EV44B0II評(píng)估板。

（2）使用ifconfig命令，確認(rèn)EV44B0II的IP地址。（3）運(yùn)行boa-c /tmp/ &，啟動(dòng)web服務(wù)器。

（4）打開(kāi)PC上的瀏覽器(如IE6或Netscape)輸入EV44B0II的IP作為網(wǎng)址，例如http://192.168.1.125/，這時(shí)就可以看到要測(cè)試的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容是/tmp/index.html文件。（5）在lamp number 文本框中，寫(xiě)入“1”，然后點(diǎn)擊 “display”。（6）在瀏覽器上顯示“Demo Web Page”。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)六

uClinux下的聲音設(shè)備的使用 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

了解S3C44B0提供的IIS總線(xiàn)接口的功能特性，熟悉IIS總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，熟悉WAV文件的格式和EV44B0II實(shí)驗(yàn)板聲音部分的原理，最后通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序了解uClinux下聲音設(shè)備的使用。

2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）首先配置Hitool for ARM uClinux，使其以MDB方式調(diào)試。（2）運(yùn)行Hitool。選擇Project菜單下的New，新建一工程。（3）增加源文件到新建的sound工程。（4）對(duì)工程進(jìn)行編譯。

（5）將程序下載到實(shí)驗(yàn)版上進(jìn)行調(diào)試。

（6）本例程序首先將同一目錄下的Test.wav播放出來(lái)，然后進(jìn)行3秒的錄音。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

實(shí)驗(yàn)七 uClinux下的LCD顯示 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x：

了解LCD顯示原理，學(xué)習(xí)S3C44B0的LCD控制器特性，熟悉LCD控制器與LCD驅(qū)動(dòng)器的連接接口，了解uClinux下framebuffer顯示驅(qū)動(dòng)的使用。

2．實(shí)驗(yàn)要求：

必修

3．實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）首先配置Hitool for ARM uClinux，使其以MDB方式調(diào)試。（2）運(yùn)行Hitool。選擇Project菜單下的New，新建一工程。（3）在workspace中我們可以看到一個(gè)名為lcd的Project已經(jīng)建立。下面需要將源程序加入到source files中。鼠標(biāo)右健點(diǎn)擊source files文件夾，選擇Add source Files。（4）對(duì)工程進(jìn)行編譯。

（5）將程序下載到實(shí)驗(yàn)版上進(jìn)行調(diào)試。

4．試驗(yàn)類(lèi)型：

設(shè)計(jì)

5．需開(kāi)實(shí)驗(yàn)組數(shù)：

30組

6．消耗材料金額

第五篇：嵌入式遠(yuǎn)程視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(基于S3C2410)

嵌入式遠(yuǎn)程視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(基于S3C2410)

發(fā) 布 時(shí) 間 : 2008-11-19 來(lái) 源 : 中電網(wǎng) 作 者 : 張永強(qiáng),趙永勇,李崇德 瀏 覽 :

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多媒體通信技術(shù)的發(fā)展為信息的獲取和傳輸提供了豐富的手段，視頻采集是其中不可缺少的重要組成部分，該系統(tǒng)基于S3C2410的ARM9芯片和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，采用USB攝像頭捕捉視頻，經(jīng)MPEG-4算法壓縮編碼，系統(tǒng)直接與網(wǎng)絡(luò)相連，用戶(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和流媒體播放程序即可查看遠(yuǎn)程視頻影像。硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)硬件平臺(tái)選用基于ARM9架構(gòu)嵌入式芯片S3C2410，穩(wěn)定工作在202MHz主頻，板載64MB SDRAM 64MB FLASH，主板資源包括：主USB口、從USB口、10M/100M以太網(wǎng)口，觸摸屏、彩色LCD、鍵盤(pán)、8個(gè)用戶(hù)自定義LED數(shù)碼管，A/D，RTC電路,2個(gè)串口、1個(gè)JTAG通用接口，音頻模塊，支持MPEG4，MP3編解碼，3個(gè)168PIN的擴(kuò)展插座，32位的數(shù)據(jù)總線(xiàn)，保留充分?jǐn)U展空間。

其中標(biāo)配模塊包括：IC卡+PS2模塊、IDE硬盤(pán)+CF卡模塊、PCMCIA+SD/MMC模塊。另外可選配模塊有：GPS模塊，GPRS模塊，F(xiàn)PGA模塊，CAN+AD+DA模塊、紅外模塊、藍(lán)牙模塊、攝像頭模塊。軟件系統(tǒng)

2.1 內(nèi)核配置與USB攝像頭驅(qū)動(dòng)

假定已經(jīng)搭建好嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)環(huán)境，下面第一步工作就是USB攝像頭的安裝與驅(qū)動(dòng)。首先檢查L(zhǎng)inux Kernel中是否已經(jīng)添加了USB模塊的支持，并且加入Video4Linux支持。

Multimedia devices→Video For Linux

Video For Linux→[*]V4L information in proc filesystem

在主菜單的USB Support下還有各種攝像頭的驅(qū)動(dòng)，選中將要使用的攝像頭芯片類(lèi)型。

<>USB IBM(Xirlink)C-it Camera support<*>USB OV511 Camera support<>USB Philips Cameras <>USB SE401 Camera support<>USB STV680(Pencam)Camera support<>USB 3com HomeConnect(akavicam)support 在USB攝像頭選購(gòu)時(shí)，優(yōu)先考慮Linux內(nèi)核公開(kāi)支持的攝像頭芯片，不然要額外編寫(xiě)相應(yīng)的USB攝像頭驅(qū)動(dòng)程序，然后進(jìn)行編譯、安裝。在此選用網(wǎng)眼公司的V3000產(chǎn)品，他采用了OV511的芯片。

確定USB攝像頭被正常驅(qū)動(dòng)后，下一步就是使用Video4Linux提供的API函數(shù)集來(lái)編寫(xiě)視頻采集程序。

2.2 基于V4L設(shè)計(jì)的視頻采集模塊

在Linux下，所有外設(shè)都被看成是一種特殊的文件，稱(chēng)為設(shè)備文件。系統(tǒng)調(diào)用是內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，而設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序則是內(nèi)核和外設(shè)之間的接口。他完成設(shè)備的初始化和釋放、對(duì)設(shè)備文件的各種操作和中斷處理等功能，為應(yīng)用程序屏蔽了外設(shè)硬件的細(xì)節(jié)，使得應(yīng)用程序可以像普通文件一樣對(duì)外設(shè)進(jìn)行操作。

Linux系統(tǒng)中的視頻子系統(tǒng)Video4Linux為視頻應(yīng)用程序提供了一套統(tǒng)一的API，視頻應(yīng)用程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用即可操作各種不同的視頻捕獲設(shè)備。Video4Linux向虛擬文件系統(tǒng)注冊(cè)視頻設(shè)備文件，應(yīng)用程序通過(guò)操作視頻設(shè)備文件實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)。

Linux下與Video4Linux相關(guān)設(shè)備及用途如表1所示。

這里主要針對(duì)設(shè)備文件/dev/video進(jìn)行視頻捕捉方面的程序設(shè)計(jì)。

Linux下視頻采集流程如圖2所示。

其中用到的主要函數(shù)有：

Camera_open()：用來(lái)開(kāi)啟視頻設(shè)備文件，使用前需要首先聲明一個(gè)video_device類(lèi)型的設(shè)備文件。

Camera_get_capability()：通過(guò)調(diào)用ioctl()函數(shù)取得設(shè)備文件的相關(guān)信息，并存放到video_capability結(jié)構(gòu)里。

Camera_get_picture()：通過(guò)調(diào)用ioctl()函數(shù)取得圖像的相關(guān)信息，并且存放到video_picture結(jié)構(gòu)里。

Camera_close()：用來(lái)關(guān)閉設(shè)備文件。Camera_grab_image()：用來(lái)抓取圖像，采用mmap方式，直接將設(shè)備文件/dev/video0映射到內(nèi)存，加速文件I/O操作，還可以使多個(gè)線(xiàn)程共享數(shù)據(jù)。

剩下的還有設(shè)備初始化、參數(shù)設(shè)備等相關(guān)函數(shù)，不再詳述。

2.3 視頻壓縮編碼模塊

獲取圖像數(shù)據(jù)后，可以直接輸出到FrameBuffer進(jìn)行顯示，由于本系統(tǒng)要將采集到的視頻影響通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸出去，所以在傳輸之前要對(duì)原始的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，在此選用MPEG-4視頻編解碼方案。和其他標(biāo)準(zhǔn)相比，MPEG-4壓縮比更高，節(jié)省存儲(chǔ)空間，圖像質(zhì)量更好，特別適合在低帶寬條件下傳輸視頻，并能保持圖像的質(zhì)量。

MPEG-4中基于對(duì)象的視頻編碼過(guò)程可以分為3步進(jìn)行：

(1)從原始視頻流中分割視頻對(duì)象。

(2)對(duì)視頻對(duì)象進(jìn)行編碼，對(duì)不同視頻對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信息、形狀信息、紋理信息分配不同的碼字。對(duì)輸入的任意形狀的VOP序列，用基于塊的混合編碼技術(shù)編碼，處理順序是先IVOP后PVOP，BVOP。在對(duì)VOP的形狀信息編碼后，取得任意形狀VOP的采樣，每個(gè)VOP劃分為不相交的宏塊，每個(gè)宏塊含有4個(gè)8×8象素塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償以及紋理編碼，已編碼的VOP幀保存在幀存中，在當(dāng)前VOP幀和已編碼VOP幀之間的計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量;對(duì)將編碼的塊和宏塊，計(jì)算他們的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)誤差;運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)后的IVOP及誤差用8×8塊DCT變換，并進(jìn)行DCT系數(shù)的量化，然后是游程編碼和熵編碼。

(3)對(duì)各個(gè)視頻對(duì)象的碼流進(jìn)行復(fù)合，每個(gè)視頻對(duì)象的形狀、運(yùn)動(dòng)紋理信息復(fù)合成VOL比特流，各視頻對(duì)象視頻流復(fù)合成統(tǒng)一的碼流輸出。對(duì)視頻流進(jìn)行壓縮編碼以后，接下來(lái)就要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的功能。

2.4 JRTPLIB網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊

流媒體指的是在網(wǎng)絡(luò)中使用流技術(shù)傳輸?shù)倪B續(xù)時(shí)基媒體，RTP是目前解決流媒體實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題的好辦法，JRTPLIB是一個(gè)面向?qū)ο蟮腞TP庫(kù)，他完全遵循RFC1889設(shè)計(jì)，下面講述如何在Linux平臺(tái)上運(yùn)用RTP協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)流媒體編程。

2.4.1 初始化 在使用JRTPLIB進(jìn)行實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)傳輸之前，首先應(yīng)該生成RTPSession類(lèi)的一個(gè)實(shí)例來(lái)表示此次RTP會(huì)話(huà)，然后調(diào)用Create()方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行初始化操作。RTPSession類(lèi)的Create()方法只有一個(gè)參數(shù)，用來(lái)指明此次RTP會(huì)話(huà)所采用的端口號(hào)。

2.4.2 數(shù)據(jù)發(fā)送

當(dāng)RTP會(huì)話(huà)成功建立起來(lái)之后，接下來(lái)就可以開(kāi)始進(jìn)行流媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸了。首先需要設(shè)置好數(shù)據(jù)發(fā)送的目標(biāo)地址，RTP協(xié)議允許同一會(huì)話(huà)存在多個(gè)目標(biāo)地址，這可以通過(guò)調(diào)用RTPSession類(lèi)的AddDestination()、DeleteDestination()和ClearDestinations()方法來(lái)完成。目標(biāo)地址全部指定之后，接著就可以調(diào)用RTPSession類(lèi)的SendPacket()方法，向所有的目標(biāo)地址發(fā)送流媒體數(shù)據(jù)。

2.4.3 數(shù)據(jù)接收

對(duì)于流媒體數(shù)據(jù)的接收端，首先需要調(diào)用PollData()方法來(lái)接收發(fā)送過(guò)來(lái)的RTP或者RTCP數(shù)據(jù)報(bào)。由于同一個(gè)RTP會(huì)話(huà)中允許有多個(gè)參與者(源)，因此既可以通過(guò)調(diào)用GotoFirstSource()和GotoNextSource()方法來(lái)遍歷所有的源，也可以通過(guò)調(diào)用GotoFisstSourceWithDat()和GotoNextSourceWithData()方法來(lái)遍歷那些攜帶有數(shù)據(jù)的源。在從RTP會(huì)話(huà)中檢測(cè)出有效的數(shù)據(jù)源之后，接下去就可以調(diào)用RTPSession類(lèi)的GetNextPacket()方法從中抽取RTP數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)接收到的RTP數(shù)據(jù)報(bào)處理完之后，要及時(shí)釋放。

JRTPLIB為RTP數(shù)據(jù)報(bào)定義了3種接收模塊，通過(guò)調(diào)用RTPSession類(lèi)的SetReceiveMode()方法可以設(shè)置下列這些接收模式：

RECEIVEMODE_ALL：缺省的接收模式，所有到達(dá)的RTP數(shù)據(jù)報(bào)都將被接受;RECEIVEMODE_IGNORESOME：除了某些特定的發(fā)送者之外，所有到達(dá)的RTP數(shù)據(jù)報(bào)都將被接受，而被拒絕的發(fā)送者列表可以通過(guò)調(diào)用AddToIgnoreList()，DeleteFromIgnoreList()和ClearIgnoreList()方法來(lái)進(jìn)行設(shè)置;RECEIVEMODE_ACCEPTSOME：除了某些特定的發(fā)送者之外，所有到達(dá)的RTP數(shù)據(jù)報(bào)都將被拒絕，而被接受的發(fā)送者列表可以通過(guò)調(diào)用AddToAcceptList()，DeleteFromAcceptList和ClearAcceptList()方法來(lái)進(jìn)行設(shè)置。

2.4.4 控制信息 JRTPLIB是一個(gè)高度封裝后的RTP庫(kù)，只要PollData()或者SendPacket()方法被成功調(diào)用，JRTPLIB就能夠自動(dòng)對(duì)達(dá)到的RTCP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行處理，并且還會(huì)需在要的時(shí)候發(fā)送RTCP數(shù)據(jù)報(bào)，從而能夠確保整個(gè)RTP會(huì)話(huà)過(guò)程的正確性。

在本系統(tǒng)中，使用RTPSession JRTPLIB類(lèi)庫(kù)提供的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)底層的RTP/RTCP操作，并且把他封裝在CrtpTransmitter類(lèi)中，該類(lèi)從Media Sink類(lèi)繼承而來(lái)，接收到相應(yīng)的媒體幀數(shù)據(jù)，使用RTPSession類(lèi)庫(kù)的操作把數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)基于S3C2410平臺(tái)和Linux操作系統(tǒng)，利用Video4Linux設(shè)計(jì)采集程序，使用MPEG-4壓縮編碼算法，通過(guò)實(shí)時(shí)流媒體傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸，整個(gè)系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、安裝簡(jiǎn)便、成本低廉等特點(diǎn)，可擴(kuò)展應(yīng)用在工業(yè)控制、視頻會(huì)議系統(tǒng)、可視電話(huà)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。