嵌入式系统概述.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：11.10M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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1.1嵌入式Linux简介

1.2 嵌入式Linux开发平台简介

1.3 嵌入式Linux开发流程

实验一.熟悉嵌入式Linux开发环境

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

5. 实验步骤

6. 思考题

实验二.多线程应用程序设计

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 多线程概述

4.2 软件架构及流程

4.3 关键代码分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验三. A/D接口实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 A/D转换器

4.2 A/D转换的重要指标

4.3 程序分析（关键代码分析）

5. 实验步骤

6. 思考题

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 D/A转换器

4.2 D/A转换器的主要技术指标

4.3 MAX504 10位D/A转换器的特点

4.4 MAX504在开发板上的连接

5. 程序分析

6. 实验步骤

7. 思考题

实验五.简单的嵌入式WEB服务器设计

1、实验目的

2、实验内容

3、实验环境

4、实验原理

4.1、嵌入式WEB服务器概述

4.2、SOCKET编程概述

4.3、软件架构及流程

4.4、关键代码分析

5、实验步骤

6、思考题

实验六.RS-485通讯实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 串行接口标准

4.2 通信方式

4.3 本实验RS-485原理图

4.4 程序分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验七.直流电机实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 直流电动机的PWM电路原理

4.2 直流电动机的PWM等效电路

4.3 直流电动机PWM电路举例

4.4 开发平台中直流电机驱动的实现

5. 程序分析

6. 实验步骤

7. 思考题

实验八. 8字数码管

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 LED知识

4.2 LED数码管电路图

4.3 74HC273在开发板上的连接

5. 程序分析

6. 实验步骤

7. 思考题

实验九.中断实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 S3C2440中断处理

4.4 关键代码分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验十 CAN总线通讯实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 预备知识

4. 实验设备及工具

5. 实验原理

5.1．CAN总线概述

5.2．CAN总线的电气特征

5.3．CAN总线的MAC帧结构

5.4．UP-CUP 2440 经典平台上的CAN总线控制器MCP2510

5.5.MCP2510的控制字

5.6．波特率的设置

5.7．接收过滤器的设置

5.8．MCP2510的初始化

5.9．MCP2510发送和接收数据

6. 程序分析

7. 实验步骤

8. 思考题

安装与建立QT桌面运行环境

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 QT简介

4.2 QT特征

4.3 QT编程主要的类

4.4 QT的事件机制

5. 实验步骤(编译QT-X11环境)

6. 思考题

Qt Designer 简介及使用实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 Qt Designer简介

4.2 Qt Designer设计方法

5. 实验步骤

6. 思考题

移植Qt/E到ARM设备

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 Qt/Embedded 简介

4.2 QtE的特征

4.3 Qt/E与Qt/X11的比较

5. 实验步骤

实验一. U-Boot的移植

实验二. Linux内核移植与编译实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 Linux内核背景知识

4.2 Linux内核目录结构

4.3 Linux内核配置及裁剪

4.4 内核中的Kconfig和Makefile

5. 实验步骤

6. 思考题

实验三. 根文件系统实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 文件系统基本概念

4.2 常见的嵌入式文件系统

4.3 嵌入式根文件系统

5. 实验步骤

6. 思考题

实验一. IC卡读写实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 IC卡基础知识

4.2 AT24CXX系列存储卡读卡器原理

4.3 关键代码分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验一.

实验二. PS2键盘鼠标及4*4矩阵键盘驱动实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 PS/2协议

4.2 PS/2协议

4.3 Linux键盘驱动的工作原理

5. 实验步骤

实验三. 音频驱动及应用实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 音频驱动硬件体系结构

4.2 音频设备底层软件设计

4.3 WAV音乐格式

4.4 MP3 文件格式

4.5 关键代码分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验四. SD卡使用实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 简介

4.2 SD存储卡概念

4.3 SD卡的总线拓扑

4.4 SD总线信号

4.5 SD总线协议

4.6 读块时序

4.7 写块时序

4.8 SD卡外型和接口

4.9 SD卡命令介绍

4.10 SD卡寄存器

4.11 SD卡详细介绍

7. 实验步骤

8. 思考题

实验一. GPRS通讯实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 硬件接口原理

4.2 软件接口介绍

4.3 关键代码分析

6、实验步骤

7、思考题

实验二. GPS通讯实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 硬件接口原理

4.2 软件接口介绍

4.3 关键代码分析

5. 实验步骤

6. 思考题

实验三. 蓝牙无线通讯实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 蓝牙技术概述

4.2 蓝牙体系结构

4.3 Linux Bluetooth软件层

4.4 Bluetooth USB 适配器

5. 实验步骤

6. 思考题

实验一.

实验四. WIFI无线网卡使用实验

1. 实验目的

2. 实验内容

3. 实验环境

4. 实验原理

4.1 什么是WIFI

4.2 WIFI的组成

4.3 WIFI的架设

4.4 LINUX下WIFI的配置

5. 实验步骤

6. 思考题

实验五. 红外通讯实验

1、实验目的

2、实验内容

3、预备知识

4、实验设备及工具

5、实验原理

6、实验步骤

7、思考题

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书安全提示非常感谢您购买博创科技产品，在打开包装箱后请首先依据物件清单检查配件，若发现物件有所损坏、或是有任何配件短缺的情况，请尽快与您的当地经销商联络。产品使用前，务必仔细阅读产品相关说明。主板与电源连接时，请确认电源电压。为了保证您的使用安全，请使用平台的专用电源。接触平台主板前，应将手先置于接地金属物体上一会儿，以释放身体及手中的静电。为避免人体被电击或产品被损坏，在每次对主板、扩展卡进行拔插或重新配置时，须先关闭交流电源或将交流电源线从电源插座中拔掉。在对平台进行搬动前，先将交流电源线从电源插座中拔掉。当您需连接或拔除设备前，须确定所有的电源线事先已被拔掉。设备在使用过程中出现异常情况，请找专业人员处理。 TEL： 010-82110740 82110741 82110742 82110743 FAX：总机转 828 1 http://www.up-tech.co m

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书版本声明本文档为 UP-CUP S2440 型嵌入式教学实验平台配套实验说明。所述实验内容仅限 UP-CUP S2440 型教学实验平台使用。本手册内容受版权保护，版权所有。未经许可，不得以机械的、电子的或其它任何方式进行复制和传播。日期修订版本 2011-2-21 2011-8-11 V1.0 V2.0 修订描述描述 Pre-Release Edition Pre-Release Edition 编辑备注 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 2 http://www.up-tech.c om

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书目录第一章. 嵌入式Linux开发基础知识................................................ 5 1.1 嵌入式Linux简介 ............................................................. 7 1.2 嵌入式Linux开发平台简介 .................................................... 8 1.3 嵌入式Linux开发流程 ....................................................... 20 第二章.基础实验 ................................................................. 45 实验一.熟悉嵌入式Linux开发环境 ................................................ 46 实验二.多线程应用程序设计 ..................................................... 51 实验三. A/D接口实验 ........................................................... 65 实验四.D/A接口实验 ............................................................ 75 实验五.简单的嵌入式WEB服务器设计 .............................................. 83 实验六.RS-485 通讯实验 ......................................................... 99 实验七.直流电机实验 .......................................................... 108 实验八. 8 字数码管 ............................................................ 118 实验九.中断实验 .............................................................. 124 实验十 CAN总线通讯实验 ....................................................... 138 第三章图形界面应用程序设计 .................................................... 152 安装与建立QT桌面运行环境 ..................................................... 153 Qt Designer 简介及使用实验 ................................................... 163 移植Qt/E到ARM设备 ............................................................ 175 第四章 bootloader内核与根文件系统实验 .......................................... 190 实验一. U-Boot的移植......................................................... 191 实验二. Linux内核移植与编译实验.............................................. 219 实验三. 根文件系统实验....................................................... 259 第五章驱动模块实验 ............................................................ 279 实验一. IC卡读写实验......................................................... 280 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 3 http://www.up-tech.c om

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书实验二. PS2 键盘鼠标及 4*4 矩阵键盘驱动实验 ................................... 301 实验三. 音频驱动及应用实验................................................... 310 实验四. SD卡使用实验......................................................... 328 第六章无线通讯实验 ............................................................ 344 实验一. GPRS通讯实验......................................................... 345 实验二. GPS通讯实验.......................................................... 355 实验三. 蓝牙无线通讯实验..................................................... 365 实验四. WIFI无线网卡使用实验................................................. 381 实验五. 红外通讯实验......................................................... 393 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 4 http://www.up-tech.c om

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书嵌入式Linux开发基础知识随着后 PC 时代的到来，嵌入式系统技术已经成为了一个万众瞩目的焦点。目前已广泛应用于信息家电、数据网络、工业控制、医疗卫生、航空航天等众多领域。巨大的市场潜力，无穷的商机，吸引了各路英豪纷踵沓来。硬件方面，各大电子厂商相继推出了自己的专用嵌入式芯片，漫天而至的是 mp3，PDA，无线上网装置，让人们充分感受到了这股强劲之势；软件方面，在 Vxworks、pSOS、Neculeus 和 Windows CE 等嵌入式操作系统引领下，也出现了空前繁荣的局面，但这些专用操作系统都是商业化产品，其高昂的价格使许多面向低端产品的小公司望而却步，并且其源代码的封闭性也大大限制了开发者的积极性。近两年在我国登陆并蓬勃发展的 Linux，也已广泛应用于各类计算应用，不仅包括 IBM 的微型 Linux 腕表、手持设备(PDA 和蜂窝电话)、因特网装置、客户机、防火墙、工业机器人和电话基础设施设备，甚至还包括了基于集群的超级计算机。Linux 在高端服务器的优越表现及其天生具有的突出特点，就注定它必将在低端嵌入式系统中再次给人们以惊喜，而基于嵌入式 Linux 操作系统的应用，必定给我们未来的工作和生活带来翻天覆地的变化。 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 5 http://www.up-tech.c om

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书 1.1 嵌入式 Linux 简介 Linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。Linux 使用 GPL，所有对特定开发板、PDA、掌上机、可携带设备等使用嵌入式 Linux 感兴趣的人都可以从因特网上免费下载其内核和应用程序，并开始移植和开发。许多 Linux 改良品种迎合了嵌入式市场，它们包括 RTLinux（实时 Linux）、 uclinux（用于非 MMU 设备的 Linux）、Montavista Linux（用于 ARM、MIPS、PPC 的 Linux 分发版）、ARM-Linux（ARM 上的 Linux）和其它 Linux 系统。嵌入式 Linux 的发展比较迅速。NEC、索尼已经在销售个人视频录像机等基于 Linux 的消费类电子产品，摩托罗拉则计划在其未来的大多数手机上使用 Linux，IBM 也制定了在手持机上运行 Linux 的计划。数年来，“Linux 标准库”组织一直在从事对在服务器上运行的 Linux 进行标准化的工作，现在，嵌入式计算领域也开始了这一工作。嵌入式 Linux 标准吸引了“Linux 标准库”以及 Unix 组织中有益的元素。嵌入式系统中使用 Linux 的优点和缺点虽然大多数 Linux 系统运行在 PC 平台上，但 Linux 也是嵌入式系统的可靠主力。Linux 的安装和管理比 UNIX 更加简单灵活，这对于那些 UNIX 专家们来说又是一个优点，因为 Linux 中有许多命令和编程接口同传统的 UNIX 一样。但是对于习惯于 WINDOWS 操作系统的人来说,需要记忆大量的命令行参数却是一个缺点。随着 LINUX 社团的不断努力，linux 的人机界面开发环境正在不断完善。典型的 Linux 系统经过打包，在拥有硬盘和大容量内存的 PC 机上运行，嵌入式系统不需要这么高的配置。一个功能完备的 Linux 内核要求大约 1 MB 内存。而 Linux 微内核只占用其中很小一部分内存，包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内，只需占用系统约 100 K 内存。只要有 500 K 的内存，一个有网络栈和基本实用程序的完全的 Linux 系统就可以在一台 8 位总线（SX）的 Intel 386 微处理器上运行的很好了。由于内存要求常常是需要的应用所决定的，比如 Web 服务器或者 SNMP 代理，Linux 系统甚至可以仅使用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 进行工作。因此它是一个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系统。与传统的实时操作系统相比（RTOS），采用象嵌入式 Linux 这样的开放源码的操作系统的另外一个好处是 Linux 开发团体看来会比 RTOS 的供应商更快地支持新的 IP 协议和其它协议。例如，用于 Linux 的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多，如网络接口卡（NIC）驱动程序以及并口和串口驱动程序。核心 Linux 操作系统本身的微内核体系结构相当简单。网络和文件系统以模块形式置于微内核的上层。驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添加到内核。这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。而在典型情况下该系统需结合定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。嵌入式系统也常常要求通用的功能，为了避免重复劳动，这些功能的实现运用了许多现成的程序和驱动程序，它们可以用于公共外设和应用。Linux 可以在外设范围广泛的多数微处理器上运行，并早已经有了现成的应用库。 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 http://www.up-tech.c om 7

UP-CUP经典2440教学科研平台实验指导书 Linux 用于嵌入式的因特网设备也是很合适的，原因是它支持多处理器系统，该特性使 Linux 具有了伸缩性。因而设计人员可以选择在双处理器系统上运行实时应用，提高整体的处理能力。例如，您可以在一个处理器运行 GUI，同时在另一个处理器上运行 Linux 系统。在嵌入式系统上运行 Linux 的一个缺点是 Linux 体系提供实时性能需要添加实时软件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的，因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性，这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。已经有许多嵌入式 Linux 系统的示例；可以有把握地说，某种形式的 Linux 能在几乎任一台执行代码的计算机上运行。 1.2 嵌入式 Linux 开发平台简介 Linux 价格低廉、功能强大，可以运行在 X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,MOTOROLA，NEC，ARM 等硬件平台上，而且开放源代码，可以定制。我们所介绍的硬件平台是基于 ARM 体系结构，由北京博创兴业科技有限公司开发的 UP-CUP2440 开发板，采用 Samsung S3C2440 嵌入式微处理器，可运行 Linux 2.6.x 内核，支持 QT/E、miniGUI 等嵌入式图形界面。既适合作为计算机、软件等专业，又适合广大从事 PMP、PDA、智能手机的厂商和科研单位作为参考设计。一、 UP-CUP S2440 产品简介博创科技推出的嵌入式系统经典教学科研平台 UP-CUP S2440 型,采用基于 Samsung 公司的 S3C2440（ARM9）嵌入式微处理器。S3C2440 是一款 16/32bit RISC 微处理器，具有低功耗, 高速的处理计算能力等特点，是一款专用的以手持设备为主而设计的芯片。2440 基于 ARM920T 的内核,0.13um 的 cmos 标准宏单元和存储器单元复合体。它采用了新的总线架构 Advanced Micro controller Bus Architecture (AMBA).。S3C2440 也包含了许多强大的硬件接口，用于提高任务运行的速度，例如摄像头接口，外部 4 路独立 DMA 控制器，3 路串口，读写 64k 缓存，2 路 spi 口、IIC 总线接口、AC'97 解码总线接口，2 路 USB host 控制器和单路设备 usb 控制器 1.1、 8 通道 10bitADC 和触摸屏幕接口、RTC 时间日志功能、130 路独立通用 GPIO/ 24 通道中断资源、具有普通，慢速，空闲和掉电模式、并且具有 PLL 片上时钟发生器等。 S3C2440 具有良好的外部存储器结构。这种优化的结构能够在高端的通信服务中维持很高的内存宽带。存储系统拥有两个外部存储器接口、DRAM 和 Flash/ROM。DRAM 的端口可支持移动 DDR 。 Flash/ ROM 端口支持 NOR Flash，NAND Flash，OneNAND，CF 等外部存储器。为降低整个系统的成本，并提供整体功能，UP-CUP S2440 包括许多硬件外设，如外部 4 路独立 DMA 控制器、16 位真彩液晶 LCD 控制器、系统管理（电源管理等）、4 通道 UART 接口、32 通道 DMA、 5 通道 32 位定时器与 2PWM 输出、通用 I / O 端口、I2S 接口、总线接口、I2C 总线接口、 USB 主机、高速 USB 接口 OTG 设备（480Mbps 的传输速度）、3 通道 SD / MMC 记忆主机控制器和的 PLL 时钟发生器。ARM 子系统是基于的 ARM920T 核心。实现了 MMU， AMBA BUS 和 Harvard 高速缓冲体系结构。其包括 2M NorFlash、256M NandFlash。此外它还支持掉电时的 SDRAM 自刷新模式。S3C2440 采用了标准的 AMBA 总线架构。正是因为这些强大的功能以及工业级的标准，使得 S3C2440 支持工业级标准的操作系统。 UP-CUP S2440 型集成了 USB、SD、LCD、Camera 等常用设备接口，适用于各种手持设备、消费电子和工业控制设备等产品的开发。UP-CUP S2440 型经典教学科研平台可以作为计算机、电 TEL： 010-82114870 82114887 82114890 82114944 FAX：总机转 828 http://www.up-tech.com 博创科技（UP-TECH） 8

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