音樂(lè)電子相冊(cè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)目錄摘 要11.設(shè)計(jì)目的和要求11.1設(shè)計(jì)的意義11.2設(shè)計(jì)要求22.嵌入式技術(shù)22.1嵌入式的介紹22.2電子相冊(cè)23開(kāi)發(fā)工具及環(huán)境33.1 linux操作系統(tǒng)33.2 Mini2440 開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介43.3 ARM處理器43.4交叉編譯環(huán)境53.4.1交叉編譯53.4.2關(guān)于交叉工具鏈53.5開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建53.5.1建立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境53.5.2 開(kāi)發(fā)板的設(shè)置及連接64.程序流程圖75.設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果85.1電子相冊(cè)圖片設(shè)置95.1.1 BMP圖片顯示95.1.2 BMP圖片的顯示方法95.2音樂(lè)文件的轉(zhuǎn)換95.3 音樂(lè)電子相冊(cè)制作96.總結(jié)13附錄:14音

2、樂(lè)電子相冊(cè)摘 要隨著數(shù)碼相機(jī)的盛行，傳統(tǒng)相機(jī)逐漸退出歷史的舞臺(tái)。對(duì)于數(shù)碼相片的欣賞和擺設(shè)，人們一般只能通過(guò)PC機(jī)，極其不方便。電子相冊(cè)正是迎合這種需求，它體積小，能隨時(shí)更換相片，并具有USB傳輸功能，能夠即插即用，擁有較大的存儲(chǔ)空間。本設(shè)計(jì)采用了比較通用的Mini2440系列處理芯片為主芯片和源代碼開(kāi)放的嵌入linux操作系統(tǒng)共同建立的平臺(tái)設(shè)計(jì)了電子相冊(cè)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的功能有對(duì)多種格式相片在320*240LCD觸摸屏上以幻燈形式播放、USB讀取等功能。該設(shè)計(jì)具有成本低，功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。針對(duì)nandflash啟動(dòng)的支持，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)引導(dǎo)程序U-BOOT的修改和移植，以及嵌入式linux內(nèi)核的裁剪和

3、驅(qū)動(dòng)的修改，包括nandflash分區(qū)、LCD驅(qū)動(dòng)修改等；通過(guò)程序的交叉編譯，讓程序能夠在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行，進(jìn)行播放照片和簡(jiǎn)單的音樂(lè)。 關(guān)鍵字： 電子相冊(cè) Mini2440 嵌入式系統(tǒng)1.設(shè)計(jì)目的和要求1.1設(shè)計(jì)的意義通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，掌握嵌入式程序的設(shè)計(jì)方法、調(diào)試。加深對(duì)嵌入式系統(tǒng)原理課程理論知識(shí)的理解，提硬件的操作能力和對(duì)軟件的使用。分析嵌入式系統(tǒng)的原理，通過(guò)給定的技術(shù)指標(biāo)要求編寫(xiě)程序，利用軟件和嵌入式開(kāi)發(fā)板進(jìn)行仿真，分析設(shè)計(jì)程序及結(jié)果。通過(guò)本次設(shè)計(jì)掌握開(kāi)發(fā)板的調(diào)試。加深對(duì)嵌入式系統(tǒng)原理課程理論知識(shí)的理解，提高了嵌入式程序設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)板調(diào)節(jié)的實(shí)踐能力。1.2設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析，找出其中

4、的實(shí)體、屬性、以及實(shí)體間的聯(lián)系，完成對(duì)嵌入式操作性體統(tǒng)的基本使用,熟悉Linux環(huán)境下的指令,完成對(duì)客戶(hù)端的基本操作,熟悉基本程序設(shè)計(jì)的方式及要求,熟悉設(shè)計(jì)程序及運(yùn)行結(jié)果。根據(jù)結(jié)果圖得出結(jié)論驗(yàn)證結(jié)論，完成一些基本的操作，學(xué)會(huì)嵌入式軟件和Mini開(kāi)發(fā)板的使用。2.嵌入式技術(shù)2.1嵌入式的介紹IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”。嵌入式系統(tǒng)是一種專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌

5、入式處理器控制板。事實(shí)上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機(jī)、汽車(chē)等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。 從應(yīng)用對(duì)象上加以定義，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2.2電子相冊(cè) 電子相冊(cè)分為兩種，一種是軟件類(lèi)型的電子相冊(cè)，一種是硬件類(lèi)型的電子相冊(cè)，上文所講的windows media player等制作的電子相冊(cè)，都屬于軟件類(lèi)型，除此之

6、外，還有一種電子相冊(cè)為硬件類(lèi)型，指能夠不借助電腦可以在LCD面板上顯示數(shù)碼照片的電子產(chǎn)品的展示效果，還能夠?qū)⒄掌@示到電視機(jī)上。還可接U盤(pán)、SD卡、MMC卡，除播放圖片外，還可播放MP3、內(nèi)置左右雙喇叭、邊播放圖片邊聽(tīng)MP3、看手機(jī)AVI格式電影、DAT格式或MPEG格式或MPG格式電影（VCD文件）、VOB格式電影（DVD文件）（其它不支持的格式可以軟件轉(zhuǎn)換）、輸出音頻視頻到電視機(jī)或音響，制作這種電子相冊(cè)的產(chǎn)品稱(chēng)為電子相框，電子工程雜志將電子相框分為3類(lèi)，簡(jiǎn)易電子相框、“多媒體”電子相框高級(jí)、“多媒體”電子相框。3開(kāi)發(fā)工具及環(huán)境 3.1 linux操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)是多用戶(hù)

7、、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的可移植性、良好地編程環(huán)境和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)工程。Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)免費(fèi)的操作系統(tǒng)，由于Linux是由Linus開(kāi)發(fā)的，故以Linuxs UNIX命名，簡(jiǎn)稱(chēng)Linux。Linux的主要特性（1）開(kāi)放性：系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。（2）多用戶(hù)：系統(tǒng)資源可以被用戶(hù)使用，每個(gè)用戶(hù)對(duì)自己的資源(例如：文件、設(shè)備)有特定的權(quán)限。（3）多任務(wù)：計(jì)算機(jī)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序，而且各個(gè)程序的運(yùn)行互相獨(dú)立。（4）良好的用戶(hù)界面：Linux向用戶(hù)提供了兩種界面：用戶(hù)界面和系統(tǒng)調(diào)用。Linux還為用戶(hù)提供了圖形用戶(hù)界面。它利用鼠標(biāo)、菜單、窗口、滾動(dòng)條等設(shè)施，給

8、用戶(hù)呈現(xiàn)一個(gè)直觀、易操作、交互性強(qiáng)的友好的圖形化界面。（5）設(shè)備獨(dú)立性：操作系統(tǒng)把所有外部設(shè)備統(tǒng)一當(dāng)作成文件來(lái)看待，只要安裝它們的驅(qū)動(dòng)程序，任何用戶(hù)都可以像使用文件一樣，操縱、使用這些設(shè)備，而不必知道它們的具體存在形式。Linux是具有設(shè)備獨(dú)立性的操作系統(tǒng)，內(nèi)核具有高度適應(yīng)能力。（6）提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)功能：完善的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)是Linux一大特點(diǎn)。（7）可靠的安全系統(tǒng)：Linux采取了許多安全技術(shù)措施，包括對(duì)讀、寫(xiě)控制、帶保護(hù)的子系統(tǒng)、審計(jì)跟蹤、核心授權(quán)等，這為網(wǎng)絡(luò)多用戶(hù)環(huán)境中的用戶(hù)提供了必要的安全保障。（8）良好的可移植性：將操作系統(tǒng)從一個(gè)平臺(tái)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平臺(tái)使它仍然能以自身的方式運(yùn)行的能力。Li

9、nux是一種可移植的操作系統(tǒng)，能夠在從微型計(jì)算機(jī)到大型計(jì)算機(jī)的任何環(huán)境中和任何平臺(tái)上運(yùn)行。3.2 Mini2440 開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介Mini2440 是一款真正低價(jià)實(shí)用的 ARM9 開(kāi)發(fā)板，是目前國(guó)內(nèi)性?xún)r(jià)比高的一款學(xué)習(xí) 板；它采用 Samsung S3C2440 為微處理器，并采用專(zhuān)業(yè)穩(wěn)定的 CPU 內(nèi)核電源芯片和復(fù)位芯片 來(lái)保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。mini2440 的 PCB 采用沉金工藝的四層板設(shè)計(jì)，專(zhuān)業(yè)等長(zhǎng)布線(xiàn)， 保證關(guān)鍵信號(hào)線(xiàn)的信號(hào)完整性，生產(chǎn)采用機(jī)器貼片，批量生產(chǎn)。如下圖3.2開(kāi)發(fā)板 圖3.2 開(kāi)發(fā)板外觀3.3 ARM處理器ARM處理器是一個(gè)32位元精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu),其廣泛

10、地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。微軟在2012年10月26日發(fā)布的Windows 8操作系統(tǒng)也支持ARM系列處理器。在同一天發(fā)布的ARM架構(gòu)版本微軟Surface（搭載Windows RT操作系統(tǒng)）中，微軟已經(jīng)采用了ARM處理器，這款產(chǎn)品或許意味著Windows平板電腦已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。ARM處理器特點(diǎn)：1. 體積小、低功耗、低成本、高性能；2. 支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3. 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；4. 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；5. 尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；6. 指令長(zhǎng)度固定。3.4交叉編譯環(huán)境3.4.1交叉編譯交叉編

11、譯（cross-compilation）是指，在某個(gè)主機(jī)平臺(tái)上（比如PC上）用交叉編譯器編譯出可在其他平臺(tái)上（比如ARM上）運(yùn)行的代碼的過(guò)程。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)需要交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，這是其開(kāi)發(fā)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，交叉編譯器只是交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境的一部分，我們說(shuō)的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境是指編譯、鏈接和調(diào)試嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境，它與運(yùn)行嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境有所不同，常采用宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)模式。3.4.2關(guān)于交叉工具鏈它是交叉編譯環(huán)境所需工具的集合體，是所需軟件（binuntials、gcc與glibc等）的安裝載體，主要包括：交叉編譯器(arm-linux-gcc)、交叉匯編器(arm-linux-as)、交叉鏈接器(arm-

12、linux-ld)、各種操作所依賴(lài)的庫(kù)及用于處理可執(zhí)行程序和庫(kù)的一些基本工具（如arm-linux-strip）。3.5開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建3.5.1建立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境(1) 在PC上建立Linux操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)(2) 建立PC、虛擬機(jī)和開(kāi)發(fā)板之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，使三者間可以相互通信。IP地址配置方案： 開(kāi)發(fā)板IP地址：192.168.1.230 虛擬機(jī)IP地址：192.168.1.100 PC端IP地址：192.168.1.200(3)三者間相互通信搭建圖，如下圖所示 圖（2）網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系搭建圖（4）在虛擬機(jī)側(cè)，可以查看連接情況。圖（4）通信暢通圖3.5.2 開(kāi)發(fā)板的設(shè)置及連接（1）開(kāi)發(fā)板的啟動(dòng)模式

13、選擇，是通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)決定的： 開(kāi)關(guān)接到 Nor Flash 標(biāo)識(shí)一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)將從 Nor Flash 啟動(dòng)；開(kāi)關(guān)接到 Nand Flash 標(biāo)識(shí)一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)將從 Nand Flash 啟動(dòng)。出廠的時(shí)候開(kāi)發(fā)板的 Nor Flash 和 Nand Flash 已經(jīng)燒入了相同的 BIOS(因?yàn)樵?BIOS 同時(shí)支持這兩 種 Flash，只是開(kāi)機(jī)后表現(xiàn)形式不同，請(qǐng)參考“開(kāi)發(fā)板 BIOS 功能及使用說(shuō)明”一節(jié))，開(kāi)關(guān)已經(jīng)被接到 Nand Flash 一側(cè)，系統(tǒng)一開(kāi)機(jī)就從 Nand Flash 啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。 (2) 外部接口連接 ¾ 請(qǐng)使用我們提供的直連串口線(xiàn)連接開(kāi)發(fā)板的串口 0 和 PC

14、機(jī)的串口 ¾ 用我們提供的交叉網(wǎng)線(xiàn)將開(kāi)發(fā)板的網(wǎng)絡(luò)接口與 PC 相連 ¾ 用我們提供的 5V 電源適配器連接到板上的 5V 輸入插座 ¾ 把音箱或者耳機(jī)的插頭接入板上的音頻輸出口(綠色) ¾ 如果您有液晶屏，請(qǐng)按照數(shù)據(jù)線(xiàn)頭的方向與開(kāi)發(fā)板的 LCD 接口相連 ¾ 用 USB 電纜連接開(kāi)發(fā)板和 PC 4.程序流程圖5.設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果 5.1電子相冊(cè)圖片設(shè)置將找到的圖片用photoshop將圖像大小設(shè)置為240*320，并保存為bmp格式。5.1.1 BMP圖片顯示這是本系統(tǒng)中的難點(diǎn)，也是關(guān)鍵技術(shù)。Bmp圖片就是通常所說(shuō)的位圖，是一種與硬件設(shè)備無(wú)關(guān)的圖

15、像文件格式，使用非常廣。它采用位映射存儲(chǔ)格式，除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，因此，BMP文件所占用的空間很大。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。由于BMP文件格式是Windows環(huán)境中交換與圖有關(guān)的數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，因此在Windows環(huán)境中運(yùn)行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式。5.1.2 BMP圖片的顯示方法 bmp圖片的顯示方法主要有三種：(1)是使用內(nèi)存調(diào)用方法顯示bmp圖片。我們通常所說(shuō)的屏幕就是屏顯，在將bmp調(diào)色板區(qū)寫(xiě)入計(jì)算機(jī)調(diào)色板和已經(jīng)讀取bmp文件圖像存儲(chǔ)區(qū)到內(nèi)存的基礎(chǔ)

16、上，再?gòu)膬?nèi)存將數(shù)據(jù)讀取并顯存只需要進(jìn)行一個(gè)內(nèi)存復(fù)制操作就可以了。(2)是直接從文件讀取到屏幕顯示bmp文件。這種方法將通過(guò)顯示bmp文件所需要的內(nèi)存空間、讀取數(shù)據(jù)到申請(qǐng)的空間、顯示等多步的任務(wù)簡(jiǎn)化成一步。事實(shí)上也就是將讀取文件數(shù)據(jù)到申請(qǐng)內(nèi)存變到顯示內(nèi)存。（3）采用繪點(diǎn)的方法將圖片的像素按照?qǐng)D片文件的排列順序逐個(gè)在屏幕上畫(huà)出來(lái)。5.2音樂(lè)文件的轉(zhuǎn)換本實(shí)驗(yàn)是將wav格式音樂(lè)轉(zhuǎn)換為音樂(lè)數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)內(nèi)部Flash的，wav文件采用的是RIFF格式，音頻格式為PCM編碼，單聲道，8000HZ，128kbps；因此為獲得轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，在虛擬機(jī)里編寫(xiě)了轉(zhuǎn)換程序。用音樂(lè)格式轉(zhuǎn)換工具可以將其他格式的音樂(lè)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)(

17、例如采樣率，聲道數(shù)，立體聲輸出等)，改為開(kāi)發(fā)板允許播放的wav格式，參照照片數(shù)量，設(shè)置需要的時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到圖片和音樂(lè)播放同步的效果。 5.3 音樂(lè)電子相冊(cè)制作（1）將文件放入電腦D盤(pán)的share-unbantu文件夾中。如下圖所示：圖(1) 導(dǎo)入文件（2）打開(kāi)虛擬機(jī)，從虛擬機(jī)下的share文件夾中將圖片復(fù)制到Student文件夾下。如下圖所示：圖（2）文件放入交互目錄(3)進(jìn)入Student文件夾，看到剛剛放入Student中的圖片和音樂(lè)。如下圖所示：圖（3）查看放入的文件( 4 )修改程序，將音樂(lè)和圖片放入程序中。如下圖所示：圖（4）程序修改(5)進(jìn)行交叉編譯，如下圖所示：圖（5）交叉編譯（6）

18、在嵌入式開(kāi)發(fā)板上顯示相冊(cè)圖片，如下圖所示：圖（6）效果圖6.總結(jié)回顧起此次課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這一段時(shí)間里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多的東西，不僅是學(xué)習(xí)上的，而且是關(guān)于做人做事方面的感悟。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。我在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些軟件的使用方法，對(duì)編程語(yǔ)言掌握得不透徹。還有，

19、這次課程設(shè)計(jì)讓我明白了只有自己懂，自己做，才不會(huì)在關(guān)鍵時(shí)刻掉鏈子。別人學(xué)到的知識(shí)終究是別人的，路總是要自己走，屬于自己的任務(wù)就要自己搞。所以，我們必須要時(shí)刻強(qiáng)大自己，不要一味依賴(lài)別人。這個(gè)過(guò)程雖然不是很平坦，肯定會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，但一旦征服了它那它就是你的東西了，當(dāng)這樣的厚積達(dá)到一定程度那你就能享受到薄發(fā)那刻的輝煌。參考文獻(xiàn)1鄭君里，楊為理等.信號(hào)與系統(tǒng).高等教育出版社.2006年12月2趙健，李勇.數(shù)字信號(hào)處理.清華大學(xué)出版社.2007年2月3陽(yáng)昌漢，謝紅等.高頻電子線(xiàn)路.高等教育出版社.2007年4月4王福昌，熊兆飛等.通信原理.清華大學(xué)出版社.2006年9月5樊昌信，曹麗娜.通信原理

20、.國(guó)防工業(yè)出版社.2010年7月6常華，張海燕。嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社.2013年3月附錄:部分代碼:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>static void sig_usr(int signo); static void sig_alarm(int signo);int i=1;pid_t child_pid; int main()pid_t pid; if (signal(SIGALRM, sig_alarm)

21、< 0) perror("signal SIGALRM error:"); if (signal(SIGUSR2, sig_usr) < 0) perror("signal SIGUSR2 error:");pid=fork(); if ( pid = 0 )/* 子進(jìn)程 */printf("child_pid= %dn",getpid();for(;)system("./方大同 紅豆.wav");pause();exit(0);else/* 父進(jìn)程 */child_pid=pid;for(;)alarm(3);pause(); return 0;static void sig_usr(int signo)int ret; printf("SIGUSR2 comming. n"); if(ret=kill(child_pid,SIGCONT)<0) perror("kill error:");static vo