电子相册基于嵌入式ARM-Linux的电子相册设计_学士学位毕业设计(论文)

学士学位毕业设计论文

基于嵌入式ARM-Linux的电子相册设计

学生姓名

学 号

指导教师

所在学院

专 业

中国·

2013年05月

本科毕业设计论文任务书

注 1 任务书由指导教师填写后交给学生要求学生妥善保存。

2此任务书夹于论文扉页与论文一并装订作为论文评分依据之。

摘要

随着数码相机的盛行传统相机逐渐退出历史的舞台。对于数码相片的欣赏和摆设人们一般只能通过PC机极其不方便。 电子相册正是迎合这种需求它体积小能随时更换相片并具有USB传输功能能够即插即用拥有较大的存储空间。本设计采用了比较通用的S3C2410系列处理芯片为主芯片和源代码开放的嵌入l i nux操作系统共同建立的平台设计了电子相册系统主要实现的功能有对多种格式相片在640*480 LC D触摸屏上以幻灯形式播放、USB读取等功能。该设计具有成本低功能强大等特点。针对nandflash启动的支持实现了启动引导程序U-BOOT的修改和移植以及嵌入式linux内核的裁剪和驱动的修改包括nandflash分区、 LCD驱动修改等在软件开发的同时我们根据该项目设计需求完成了电路原理图和PCB版图的设计。

关键词 S3C2410 nandflash LCD触摸屏 linux

—I—

AB S TRAC T

With the prevalence of digital camera, traditional camera gradually withdrawfrom the stage of history.For digital photo appreciation and decoration,peoplegenerally only through the PC machine, is not very convenient.Electronic photoalbum is to meet this demand, it is small in size, can be replaced at any time andphoto,with USB transmission function, can plug and play,has a larger storagespace.This design uses the joint establishment of embedded operating system oflinux series S3C2410 chip as the main chip,and open source general platformdesign of electronic album system, the main function of a variety of photos in the640*480LCD touch screen in the slide show broadcast,USB read functions.Thedesign has the advantages of low cost,powerful features.The nandflash startupsupport, realize the bootloader of the modification and transplantation ofU-BOOT,and the embedded Linux kernel cutting and drive modifications,including nandflash partition,LCD driver modification; in software developmentand at the same time,we according to the design requirements of the project,completed the design of the circuit principle diagram and PCB layout.

Key words: S3C2410;Nandflash;LCD touch screen;Linux

—II—

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I

ABSTRACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II

目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .III

前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IV

1绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1. 1电子相册市场成长的必然性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1. 2电子相册未来产品的发展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.2. 1数码相框. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.2.2电子相册. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1. 3 目前市场上流行三种系统设计架构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

1.3. 1单芯片解决方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

1. 3. 2以DSP+FPGA等硬件为基础用软件算法实现功能. . . . . 2

1.3.3 ARM9核心方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2硬件设计方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2. 1采用此硬件方案的优势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2. 2采用LINUX操作系统的优势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2. 3硬件的设计方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.3. 1 S3C2410简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.3.2 SDRAM存储接口电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.3.3 NANDFLASH存储电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

2.3.4电源模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.3.5USB电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2.3.6 LCD电路模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.4小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

3 LINUX系统的建立. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

3. 1 LINUX的启动过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

3. 2启动代码和BOOTLOADER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3. 3 U-BOOT的简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3.4 U-BOOT的移植和修改步骤. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

3.4. 1 U-BOOT由Nand Flash启动概述. . . . . . . . . . . . . . . . . .19

3.4.2 U-BOOT基本配置移植步骤. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

—III—

3.4.3 U-BOOT对Nand Flash命令的支持. . . . . . . . . . . . . . . .20

3.4.4启动代码的移植. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.4.5 Nand Flash环境参数的设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3. 5 LINUX内核移植. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.5. 1 LCD驱动分析和修改. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.5.2配置图形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.6文件系统的创建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.6. 1创建根文件系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.6.2 yaffs文件系统的移植. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3. 7嵌入式图形用户界面系统概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3. 7. 1图形用户界面GUI系统简介. . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3. 7.2嵌入式图形用户界面简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3. 7.3 Qt/Embedded简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.8 QT/EMBEDDED核心技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.8. 1信号与槽. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.8.2对象模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.8.3国际化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.8.4 Frame Buffer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

3.8.5 Qt/Embedded工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

3.8.6 Qt/Embedded的移植. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.9小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

4基于嵌入式的电子相册应用程序设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

4. 1图片播放模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

4. 1. 1程序实现功能及说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

4. 1.2关键代码实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

4. 2移动设备读取模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

4.2. 1程序实现功能及说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

4.2.2关键代码实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

4. 3设置模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

4.3. 1程序实现功能及说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

4.3.2关键代码实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

4.4小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

附录 Ⅰ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

—IV—

附录Ⅱ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

—V—

前言

随着数码相机的大量普及和人们对多媒体娱乐播放的需求各种记忆卡越来越多地被运用于存放数码照片和多媒体文件。不同用户的计算机中存满各种照片连桌上相框中照片的更换频率也提高了。先输出照片然后更换到相框中这样的程序比较烦琐常常要通过计算机才能将相片进行显示与分享。对数码相片进行便捷的显示、分享、编辑、删除、打印等操作逐渐成为市场的需求。电子相框数码伴侣等概念型产品逐渐出现在数码市场电子相册也由概念型产品进入市场已有六、七年。

目前电子相册产品主要应用于礼品市场其真正的目标用户却是非常广泛的并且它的最终消费人群应该是以家庭为主的普通消费者其应用的领域将更广阔。国内也有厂家很早就注意到这类产品的良好的发展趋势例如曾作为NH JM P4中国地区总代理的北京中电金捷数码科技有限公司就及时地推出了自有品牌的金捷电子相册并且以出众的外观设计和良好的口碑效应以及亲民的价格赢得了市场的青睐。

—IV—

1绪论

1 . 1 电子相册市场成长的必然性

 1市场需求的必然性

在上世纪末本世纪初电子相册呈现迅速发展的势头普及型数码相机的分辨率由200万象素增长到现在的800—1500万象素价格也由300美元左右下降到现在的120美元左右。随着数码相机的日益普及作为一种以数字照片的保存、 回放和浏览为核心功能的产品——电子相册自然迎合了消费者的需求。

2 核心器件性能和价格的合理化推动市场的发展

电子相册有三大核心器件处理器半导体存储器和LCD显示单元。随着ARM的不断发展电子相册所需要的ARM+Jpeg处理器技术已为许多厂商所拥有集成了USB Host及卡接口单元的产品也屡见不鲜。Nandflash技术飞速发展单位容量的价格在过去的六年中约下跌40至50倍。

1 . 2电子相册未来产品的发展

1 . 2. 1数码相框

数码相框将是以数字照片的重显为主要功能的产品其功能更接近于传统意义上的相框。由于受到人机界面的限制为更方便地重显和浏览以及确定重显的规则这类产品不强调有大容量的内存以及丰富的卡接口。主要特征是

 1 US B接口以便更新和同步数据

2在某些情况下如从P C端通过相框的US B接口同步数据时 允许修改数字照片的格式使其有最佳的重显效果

3仅依靠内置的半导体存储器存放需要重显的数字照片

4文件照片查询和播放规则设定非常简洁易用

5产品大致分为桌面和壁挂两种。

1 . 2.2电子相册

电子相册是以数字照片的存储和浏览为主要功能的产品 由于需要满足跟PC相同的类似功能这类产品的主要特征是

 1 有大容量的内置数据存储器

2USB等各种卡接口并支持内部存贮器与各种数据存贮器之间的同步以及相互拷贝

—1—