基于ARM9的Linux嵌入式系统移植与驱动开发29850.docx

《基于ARM9的Linux嵌入式系统移植与驱动开发29850.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM9的Linux嵌入式系统移植与驱动开发29850.docx（131页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、II Abstract With the development of the information technology, embedded systems has been broadly appliedd in each fielld of famllily aand iindusttry. AAnd tthe iincreaasinglly widde rannge off appplicattions,the complexxity of eembeddded ssystemms iss connstanttly iincreaasing. Noww,the embeedded o

2、perratingg sysstem has beccome oone off the most imporrtant part of thhe embbeddedd systtem. In the embeddded ooperatting ssystemms,Thee Linuux opeeratinng sysstem has bbecomee morre andd morre attenedd，becauuse off its open sourcce,smaall coore,goood peerformmance;whats morre,Linnux2.66 intrroducee

3、s many nnew ffeaturres tthat make it an eexcelllent and suitaable operaating systtem ffor eembeddded computiing. Undouubtedlly, tthe eembeddded LLinux operratingg sysstemwiill bbring largge ecconomiic vaalue and appplicattion pprospeects. This tthesiss is accoomplisshed basedd on the autoomaticc met

4、ter rreadinng syystem for a ppower companyy in Nanjjing, and the main conttributtion is tto inntroduuce ttranspplantaation of the embeddded Linux ssystemm, as welll as tthe drriver devellopmennt of correespondding pperiphheral devicce. TThis ppaper accompllish the transsplanttationn of the embeedded

5、 Linuux syystem baseed onn AT991SAM99260EKK,and includiing buuild tthe deeveloppment platfform,bbuild the eembeddded crross-ccompille envvironmment; Baseed on thee anaalysiss of the bootting and loadiing pprocesssBoootLoadder oof thhe emmbeddeed system,impleementss the transsplanttationn of UUboot o

6、n thhe plaatformm. Aftter thhe dettailedd anallysis of thhe kernel struucturee andd boooting proccess of LLinux systtem, accorrding to the termiinal hardwware platforrm,anaalyze the proccess of ttranspplantaation and cut of the Linuxx kerrnel. In accorrdancee witth the appplicaation requuiremeents,w

7、we seelect the YAFFFS2 aas ouur rooot ffile syeteem,andd dettaileddly introduuce tthe pprocesss off thee impplemenntatioon off thee YAFFFS2 file systtem. Finallly,deevelopp thee driverss of the relaated equippment, esppeciallly tthe LLCD(UCC1698UU), iimprovve thhe orriginaal waay off direct accesss

8、GPIIO porrt,andd combbiningg the GPIO and fframebbufferr to ddeveloop thee new driveer. Thhe framebuuffer is thhe cacche foor dissplay, writte datta to the ccache, the contrrollerr willl autoomaticcally read the daata ffrom the cachee andd dissplay. Thee devvelopmment of GGUI bbased on Qt/Emmbeddeed

9、 neeed tthe supportt of frammebufffer ttechnoology. Butt forr thee typpe off LCDD, thhe diisplayy conntrolller ccan nnot automatticallly reead tthe ddata from the cachhe, uuse tthe kkernell timmer tto uppdate the frammebufffer ffor real-tiime diisplayy and devellop thhe GUII of ttest bbased on Qtt/E

10、mbeedded. Key worrds: eembeddded Liinux ssystemm, ARMM9,YAFFFS2,ddriverr,FrammeBufffer I 摘要 随着信息技术的的不断发展，嵌嵌入式系统已已经广泛应用用于工业和家家庭的各个领领域。其复杂性也随之不断断增加，嵌入入式操作系统统成为了嵌入入式系统中最最重要的组成成部分之一。 在嵌入式操作系系统中，Liinux 操操作系统得到到了越来越多多的关注，LLinux 系统开源、具具有精简的内核以及及优异的性能能。另外，LLinux22.6 包含含许多新的特特性，为其在在嵌入式领域域的应用提供了更多更更好的支持，嵌嵌入式

11、Liinux系统统将会有巨大大的市场价值值以及应用前前景。 本文基于南京某某电力公司自自动抄表系统统，对负荷控控制管理终端端平台进行了了 Linuux 系统移植以及对 LLCD 等外外围设备的驱驱动开发。本本系统的 CCPU 采用用 ATMEEL 公司的的以 ARMM926T为内核的 ATT91SAMM9260EEK 处理器器。采用了基基于 2.66 内核版本本的嵌入式 ARM Linuxx，最终完成基于 ARRM9 的嵌嵌入式 Liinux 系系统移植开发发。具体包括括搭建开发平平台，建立嵌嵌入式交叉编译环境；在分分析嵌入式系系统引导加载载程序 BoootLoaader 的的基础上，结结合本

12、目标板板修改 Ubboot源码并进行 UUboot 的编译和移移植；通过分分析嵌入式 Linuxx 系统的内内核结构和启启动流程，实实现了针对本目标标板的内核源源码修改、编编译以及移植植；同时按照照应用需求，选选择 YAFFFS2 文文件系统作为根文文件系统，并并给出根文件件系统实现的的过程；最后后开发终端外外围设备相应应的驱动程序，重点围围绕 LCDD（UC16998U）展开开，改进原来来直接读写 GPIO 口的驱动方方式，采取直接读写 GPPIO 和帧帧缓冲相结合合的方式开发发新的驱动程程序。帧缓冲冲是一块显示示缓存，通过过向该缓存中写入数数据，显示控控制器就会自自动的从中读读取数据并显显

13、示出来，在在 LCD 设备上基于于Qt 的图形用用户界面的开开发也需要帧帧缓冲技术的的支持。但对对于本类型的的 LCD，显显示控制器并并不能自动完成缓缓冲区数据读读取，本文从从软件的角度度借助内核定定时器最终完完成缓冲区更更新并实时显示，最后后开发基于 Qt/Emmbeddeed 的用户户图形测试界界面。 关键词: 嵌嵌入式 Liinux 系系统，ARMM9 ，YAFFSS2 文件系系统，驱动，帧帧缓冲 IIII 目录 第一章 绪论论 . 1 1.1 选题题背景以及研研究内容 . 11 1.1.1 选题背景 . 1 1.1.2 研究内容 . 2 1.2 课题题来源以及论论文的主要工工作 . 4

14、 第二章 搭建建嵌入式 LLinux 开发平台. 5 2.1 开发发平台硬件参参数 . 55 2.2 开发发宿主机交叉叉编译环境的的建立 . 55 2.2.1 aarm-noone-Liinux-ggnueabbi-gccc 的安装 . 6 2.2.2 TTFTP 和和 NFS 的配置. 6 2.3 本章章小结 . 66 第三章 BoootLoaader 的的设计与移植植 . 77 3.1 BoootLoadder 概述述 . 7 3.2 BoootLoadder 的操操作模式 . 8 3.3 Ubooot 的源源码结构 . 8 3.4 Ubooot 的编编译及其在目目标板上的移移植 . 9

15、3.4.1 UUboot 的源码修改改以及编译. 9 3.4.2 UUboot 的移植.12 3.5 本章章小结 .13 第四章 Liinux 内内核的编译及及其移植.14 4.1 嵌入入式操作系统统选择 .14 4.2 Linnux 内核核结构及启动动过程.15 4.2.1 LLinux 内核的启动动过程 .115 4.3 Linnux 内核核源码的修改改、编译及移移植.17 4.3.1 基于目标板板修改 Liinux 内内核源码 .117 4.3.2 根据需求裁裁剪 Linnux 内核核.22 4.3.3 LLinux 内核的移植植 .225 4.4 本章章小结 .27 第五章 嵌入入式

16、Linnux 根文文件系统 .29 5.1 嵌入入式 Linnux 的文文件系统的结结构 .29 5.2 文件件系统选择及及编译工具简简介 .30 5.2.1 根文件系统统选择 .30 5.2.2 BBusyboox 简介 .30 5.2.3 BBusyboox 简介函函数库及其安安装 .31 5.3 YAFFFS2 文文件系统移植植的实现 .331 5.3.1 YYAFFS22 文件系统统的创建 .31 5.3.2 YYAFFS22 文件系统统的移植 .34 5.4 本章章小结 .35 第六章 嵌入入式 Linnux 设备备驱动程序.36 6.1 嵌入入式 Linnux 设备备驱动程序概概述

17、 .36 6.1.1 嵌入式 Liinux 驱驱动程序简介介 .366 6.1.2 设备驱动程程序框架 .37 6.2 初始始集中器 LLCD 设备备驱动程序分分析 .39 6.3 改进进的基于帧缓缓冲的 LCCD 驱动程程序 .41 RResearrch onn Systtem Trranspllantattion aand Drriver Developpment of Emmbeddeed Linnux Baased oon ARM9 Thesis Submiitted to Naanjingg Univversitty of Postss and Telecommmuniccation

18、ns forr the Degreee of Master of Enngineeering By Nie Hepping Superviisor: Prof. Qiu Xiaohhui April 22013 京京邮电大学硕硕士研究生学学位论文 第一章 绪论 3 为了满足集中器器的要求，充充分发挥集中中器承上启下下的作用，我我们选择嵌入入式 Linnux 操作作系统做为集中器的的操作系统。主主要的研究内内容如下： （1）根据终端端需要对嵌入入式 Linnux内核进进行修改。 确定了操作系统统，在对 LLinux源源码以及启动动流程的基础础上，还要对对选择的嵌入入式 Linnux系统进行定制以

19、以达到我们的的要求。比如如涉及到的集集中器的通信信方式方面，集集中器远程抄抄表的通信方式既有有无线方式，又又包含有线方方式13144。无线方式主要要和手持终端端进行近距离离的通信，比如红外外通信、蓝牙牙通信等。有有线方式包括括各种串行总总线技术（RRS232、RS4855、CAN总线等）、电力力线载波、公公共电话网等等。相比其他他有线通信方方式，RS4485 通信信方式支持多多节点、远距离以及及灵敏度高，且且只对接口的的电气特性做做出规定，不不涉及接插件件、电缆或协协议，在此基础上用户户可以建立自自己的高层通通信协议，RRS485 已成为工业业应用中数据据传输的首选选15-17。所以本集中器器

20、也应支持 RS4855 通信方式式，这就需要要对内核源码码进行修改以以驱动终端外围的 RS4485 端口口。 （2）YAFFFS2 文件件系统选择 下一步要选择一一个合适的文文件系统来管管理文件。YYAFFS 文件系统是是专门针对 NAND 闪存设计的嵌入式式文件系统，目目前有 YAAFFS 和和 YAFFFS2 两个个版本，因为为 YAFFFS2 能更更好的支持大容量的 NNAND FLASHH 芯片，同同时考虑集中中器的进一步步的发展，需需要大容量的的 NANDD FLASH 来来满足业务需需求，在这里里我们选择 YAFFSS2 文件系系统。 （3）围绕 UUC16988U 开发基基于帧缓

21、冲技技术的驱动程程序 成功编译和移植植 BoottLoadeer 以及嵌嵌入式 Liinux 内内核和文件系系统后，嵌入入式 Linnux 系统统就可以正常启动动和运行。为为了驱动外设设能正常工作作，还要针对对本集中器所所有外设，开开发相应的驱动程序，本本文以 LCCD 设备为为例来讨论驱驱动的开发过过程。针对本本目标板的 LCD，对对原来采用的直接读读写 GPIIO 口驱动动的方式进行行改进，采用用基于直接读读写 GPIIO 口驱动动与帧缓冲驱动相结合的方方式进行。在在驱动支持帧帧缓冲技术的的基础上，在在 LCD 设备上就可可以开发基于于Qt/Embeedded 或者 MinniGui、Gt

22、kFBB 的图形用用户界面，相相比于靠描点点绘制的图形形用户界面，界面会较友好，有有层次感，更更方便用户和和集中器的交交互，用户体体验较好，同同时可移植性性也较强。除此之外外，基于 QQt/Embbeddedd 或者 MinniGui、GtkFBB 更方便开开发高级图形形界面或图形形用户程序。FrrameBuuffer 译作帧缓冲冲，是基础图图形设备，是是一种专门为为开发高级图图形界面或者图形应用程序序提供基本函函数库的驱动动程序接口。在在此技术中，显显示设备会被被抽象成为一一段内存缓冲区，我我们通过不停停的向内存缓缓冲区中写入入数据， 显示控制器器就自动的从从中读取数据并显示出来来18199

23、，这样就屏蔽了了显示设备底底层的差异，对对应用程序的的开发人员来来讲，就不需要对底层层的驱动深入入了解，应用用程序开发人人员的开发效效率也会提高高。通过阅读读本 LCDD京邮电大学学硕士研究生生学位论文 第一章章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 选题背背景以及研究究内容 1.1.1 选选题背景 传统电力网供电电系统依靠人人力对商业用用电和生活用用电进行抄读读，不仅人工工成本高，而而且报表生成周期期长、效率低低，根据报表表的统计结果果分析用户需需求也因此比比较慢，不能能及时反映系统用电量量的需求分布布情况，致使使抄表结果对对供应系统网网络的优化缺缺乏参考价值值，不但降低供电效率率，而且还会会影响

24、供电质质量12。此外，传统抄抄表方式依靠靠人力抄表，抄抄取电量数据的耗时较较长，且无法法实时的监控控所有用户电电表数据，这这样就使得所所获取的电表表数据不精确，所获得得的整个电网网数据的可统统计性比较弱弱，针对电网网的改良，此此数据的参考考价值也不高3-5。与此同时，传传统抄表系统统对电网中漏漏电、窃电现现象也不能进进行正确的评评估与确认，抄表时还需需要抄表人员员到用户家中中抄读电表数数据，这无疑疑给用户带来来一定的麻烦烦，耗费大量的人力财财力，可能还还会引起用户户的反感和不不安，还有可可能给犯罪分分子以可乘之之机6。 鉴于传统人力抄抄表和数据分分析系统的上上述局限，迫迫使人们寻找找一种高效率

25、率、高可靠性性的抄表方式，以以便能够及时时的获得所有有用户某个时时间的用电数数据，完成对对用电数据的的计算和分析。 自动抄表系统(Autommatic Meteer Reeadingg-AMR)7是在传统人工抄抄表方式不能能满足生产和生活需要的情情况下产生的的，一般是指指利用微电子子、计算机网网络、传感等等技术自动读读取和处理表数据，将将城市居民水水、电、气信信息进行综合合处理的系统统8。现在发展中的的自动抄表系系统具有如下特点点910： （1）高效率 电力网网依靠人工对对工农业生活活用电进行数数据采集，消消耗大量人力力物力，抄表表周期相对比较长长，效率极其其低。而自动动抄表系统可可以替代大量

26、量的人力物力力，节约了资资源，获得了一定的经经济效益。 （2）数据处理理的周期缩短短 使用自自动抄表系统统，即使是无无人值守的情情况下，都可可以每天定点定时的监控区区域范围内的的用户用电情情况，获得用用电数据，同同时也可以对对所获得的数数据存储和分析处理，整整个过程基本本不受人工干干预，比起人人工统计抄表表数据或者是是生成数据报报表，数据处理周期大大大缩短。 （3）精确度高高 参考性强强 传统人人工抄表方式式依靠人力抄抄取电量数据据，只能逐个个的进行抄IIV 6.3.1 帧缓冲驱动动简介 .41 6.3.2 改进的基于于帧缓冲的 LCD 设设备驱动设计计.444 6.3.3 帧缓冲驱动动程序的测试试 .47 6.4 本章章小结 .48 第七章 总结结与展望 .49 参考文献.