基于ARM的計(jì)算器設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、姓名學(xué)號(hào)題目 基于ARM的計(jì)算器設(shè)計(jì)1 選題的目的及研究意義近幾年，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，各種便攜式嵌入式設(shè)備具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。在嵌入式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和命令通過網(wǎng)絡(luò)接口或串行口經(jīng)過ARM程序處理后，或顯示在LCD上，或傳輸?shù)竭h(yuǎn)端PC上。而觸摸屏，由于其輕便、占用空間少、方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于現(xiàn)在的圖形化嵌入式界面操作來說更加方便快捷。圖形化界面是采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作環(huán)境用戶接口。與早期計(jì)算機(jī)使用的命令行界面相比，圖形界面對(duì)于用戶來說更為簡(jiǎn)便易用。GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重大成就之一，它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。而嵌入

2、式GUI具有下面幾個(gè)方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置，人機(jī)交互性能好等特點(diǎn)。本課題是以基于ARM 計(jì)算器的設(shè)計(jì)為契機(jī)，來研究嵌入式系統(tǒng)和圖形化界面設(shè)計(jì)的嵌入式應(yīng)用開發(fā)過程。2 本課題相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)此課題基于ARM的計(jì)算器是一個(gè)基于ARM處理器、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形界面嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)。嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，大多以可編程控制器的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測(cè)、伺服、設(shè)備指示等功能，通常應(yīng)用于各類工業(yè)控制和飛機(jī)、導(dǎo)彈等武器裝備中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，只能通過匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后再清除內(nèi)存。 20世紀(jì)80年代，隨著微電子工藝水平

3、的提高，IC制造商開始把嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片VLSI中，出現(xiàn)了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），各種簡(jiǎn)單的嵌入式操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡(jiǎn)單，但已經(jīng)初步具有了一定的兼容性和擴(kuò)展性，內(nèi)核精巧且效率高。20世紀(jì)90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步飛速發(fā)展，而面向?qū)崟r(shí)信號(hào)處理算法的DSP產(chǎn)品則向著高速度、高精度、低功耗的方向發(fā)展。隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴(kuò)大，逐漸形成了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RT

4、OS）。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶界面（GUI）等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口（API），從而使得應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。21世紀(jì)無疑將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去的呼聲自然也越來越高。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，隨著Internet的進(jìn)一步發(fā)展，以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益緊密，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合才是嵌入式技術(shù)的真正未來。嵌入式設(shè)備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖像界面，靈活的控制方式，使得人們感覺嵌入式設(shè)備

5、就象是一個(gè)熟悉的老朋友。這方面的要求使得嵌入式軟件設(shè)計(jì)者要在圖形界面，多媒體技術(shù)上痛下苦功。手寫文字輸入、語音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會(huì)使使用者獲得自由的感受。3 本課題研究的主要問題及解決問題的方法研究的主要問題：1.嵌入式處理器的選擇本課題需要建立在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行，需要選擇一種體積小、低功耗、低成本、高性能；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高； 本課題選擇了三星公司的S3C2440處理器。2.嵌入式操作系統(tǒng)的選擇鑒于以下原因本課題選擇了Linux操作系統(tǒng)。1) Linux是一款免費(fèi)的操作系統(tǒng)，用戶可以通過網(wǎng)

6、絡(luò)或其他途徑免費(fèi)獲得，并可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統(tǒng)所做不到的。2) 完全兼容POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)，這使得可以在Linux下通過相應(yīng)的模擬器運(yùn)行常見的DOS、Windows的程序。這為用戶從Windows轉(zhuǎn)到Linux奠定了基礎(chǔ)。3) Linux支持多用戶，各個(gè)用戶對(duì)于自己的文件設(shè)備有自己特殊的權(quán)利，保證了各用戶之間互不影響。多任務(wù)則是現(xiàn)在電腦最主要的一個(gè)特點(diǎn)，Linux可以使多個(gè)程序同時(shí)并獨(dú)立地運(yùn)行。4) Linux同時(shí)具有字符界面和圖形界面。在字符界面用戶可以通過鍵盤輸入相應(yīng)的指令來進(jìn)行操作。它同時(shí)也提供了類似Windows圖形界面的X-Window系統(tǒng)，用戶可以使用鼠標(biāo)對(duì)其進(jìn)

7、行操作。5) 支持多種平臺(tái)，Linux可以運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上，如具有x86、arm、SPARC、Alpha等處理器的平臺(tái)。此外Linux還是一種嵌入式操作系統(tǒng)，可以運(yùn)行在掌上電腦、機(jī)頂盒或游戲機(jī)上。3.界面編程工具的選擇此課題選擇了Qt。Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的C圖形用戶界面庫(kù)，它有以下的優(yōu)點(diǎn)：1) 優(yōu)良的跨平臺(tái)特性:Qt支持多種操作系統(tǒng): Microsoft Windows 95/98， Microsoft Windows NT， Linux等。2) 面向?qū)ο螅毫己梅庋b機(jī)制使得 Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對(duì)于用戶開發(fā)來說是非常方便的。 Qt 提供了一種稱為 signals/slot

8、s 的安全類型來替代 callback，這使得各個(gè)元件之間的協(xié)同工作變得十分簡(jiǎn)單。3) 豐富的 API：Qt 包括多達(dá) 250 個(gè)以上的 C+ 類4) 大量的開發(fā)文檔研究方法：1) 開發(fā)板操作系統(tǒng)的搭建-移植Linux操作系統(tǒng)到開發(fā)板2) 建立交叉編譯環(huán)境3) Qt/E環(huán)境的搭建4) 用Qt編寫應(yīng)用程序即計(jì)算器5) 運(yùn)行并調(diào)試4 進(jìn)度安排1 4周：查閱資料及方案論證，完成開題報(bào)告； 5 10周：熟悉開發(fā)環(huán)境，完成單元電路、模塊調(diào)試； 1113周：完成系統(tǒng)總裝及調(diào)試； 1415周：系統(tǒng)優(yōu)化，及測(cè)試； 16 周：整理資料，撰寫論文。 17 周：準(zhǔn)備答辯。 5 參考文獻(xiàn) 1 韋東山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)M.人民郵電出版社.2008 2 王世江.鳥哥的Linux私房菜M.人民郵電出版社.2010 3 譚浩強(qiáng).C+程序設(shè)計(jì)M.清華大學(xué)出版社.2004 4 李駒光.ARM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)詳解M.清華大學(xué)出版社.2004 5 成潔，盧紫毅.Linux窗口程序設(shè)計(jì)Qt4精彩實(shí)例分析M.清華大學(xué)出版 社.2008 6 孫天澤，袁天菊.嵌入式設(shè)計(jì)及Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)指南基于ARM9處理器 M.電子工業(yè)出版社.2009 7 作者：(加)Jasmin Blanchet