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纸币清分机中嵌入式LINUX操作系统的研究与优化

作　者: 申辉
导　师: 吴庆洪
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 嵌入式Linux操作系统 S3C2416清分机控制板 U-Boot Linux-2.6内核 Yaffs
分类号: TP316.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 15次
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内容摘要

随着现代计算机和互联网技术的快速发展，嵌入式系统已然成为当前软件开发领域最热的焦点之一。ARM凭借其高性能低功耗等特征，正在逐渐成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。其中，在近年来得到快速发展的纸币清分机系统，是嵌入式系统在实际应用领域中的典型代表。它的主要工作流程包括了:图像传感器采集纸币图像得到模拟信号，然后经过放大、A/D转换和FPGA协调之后得到数字图像，再经由缓存后进入到主CPU-S3C2416，通过图像识别原理，实现其对面向、面值、新旧分级、破损程度等特征的一系列识别，最后将结果送至控制CPU，用来对识别结果进行相应的显示和清分。嵌入式Linux是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统，它是由Kernel及一些能够根据需要进行定制的系统模块组成，即使加上其它必需的模块和应用程序，最终所需的存储空间也很小。与其它类型的嵌入式操作系统相比，Linux的内核源代码是开放的，其中linux-2.6版本的内核还包含许多新的特性，同时还充分利用了NANDFlash闪存容量高、成本低的特点，使用NANDFlash作为主要存储设备，从而为其能够越来越多的应用于嵌入式领域中提供了强有力的支持。本次研究的主要目的是在ARM9平台上研究并实现基于Linux-2.6版本内核的嵌入式Linux系统，首先从嵌入式系统软件的交叉开发与调试入手，阐述了目标平台并提出移植方案，然后再为本次移植工作建立交叉开发环境，制作交叉开发工具链。接着分析了系统引导程序U-Boot的原理和linux-2.6版本内核的体系结构及设备驱动的设计，并将Linux-2.6版本内核中与系统移植相关的部分和体系结构无关的部分区分开来。在此基础上，研究了系统引导程序U-Boot、Linux-2.6版本内核及矩阵按键驱动程序向目标平台移植的方法，并针对目标平台的特点完成了Yaffs根文件系统构建。最后对本论文的工作进行了总结，并对以后的工作进行了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1．绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 嵌入式操作系统的概述  9-11
    1.2.1 嵌入式 Linux 的概述  9-11
    1.2.2 嵌入式 Linux 开发环境  11
  1.3 纸币清分机在国际和国内的研究动态及发展趋势  11-12
    1.3.1 国际现状  11
    1.3.2 国内现状  11-12
  1.4 论文主要工作内容  12-13
2．纸币清分机的总体硬件系统架构  13-15
  2.1 纸币清分机的硬件架构设计  13-14
  2.2 S3C2416 清分机控制板介绍  14-15
    2.2.1 功能特色  14-15
3．构建嵌入式 LINUX 系统  15-43
  3.1 交叉开发环境的建立  15-23
    3.1.1 交叉开发环境介绍  15-17
    3.1.2 主机开发环境的配置  17-19
    3.1.3 制作交叉编译器  19-22
    3.1.4 制作交叉调试器  22-23
  3.2 S3C2416 清分机控制板的 BOOTLOADER  23-35
    3.2.1 BootLoader 的介绍  23
    3.2.2 U-Boot 启动流程分析  23-32
    3.2.3 U-Boot 在 S3C2416 清分机控制板上的移植  32-35
  3.3 LINUX 内核在 S3C2416 清分机控制板上的移植  35-38
    3.3.1 Linux 2.6 内核结构特点  35
    3.3.2 配置编译内核源码  35-38
  3.4 YAFFS 根文件系统的制作  38-43
    3.4.1 嵌入式根文件系统的目录结构  39
    3.4.2 建立根文件系统目录  39
    3.4.3 建立动态链接库  39-40
    3.4.4 Busybox 的配置、编译和安装  40-42
    3.4.5 根文件系统的制作  42-43
4．烧写 LINUX 到 S3C2416 清分机控制板  43-51
  4.1 烧写镜像文件  43-44
    4.1.1 烧写 u-boot-movi.bin 至 SD 卡  43-44
  4.2 设置 U-BOOT 环境变量  44-46
  4.3 通过 TFTP 传输并写入映像文件  46-51
    4.3.1 通过 tftp 传输并写入映像文件  46-51
5．LINUX 设备驱动程序  51-63
  5.1 设备驱动和文件系统之间的关系  51-52
  5.2 LINUX 设备驱动程序接口  52
  5.3 LINUX 驱动程序的加载  52-53
  5.4 基于 ARM9 的矩阵按键驱动程序的设计  53-56
    5.4.1 中断编程原理  53
    5.4.2 矩阵按键工作原理  53-56
    5.4.3 驱动测试  56
  5.5 设备驱动测试  56-63
    5.5.1 以太网口设备驱动测试（ping）  56-58
    5.5.2 MMC 卡设备驱动测试  58-60
    5.5.3 主 USB 接口设备驱动测试  60-63
6．系统启动测试  63-67
  6.1 汉字库加载与显示  63-64
    6.1.1 汉字信息显示的编码原理  63-64
  6.2 汉字库系统启动加载  64-65
  6.3 系统启动  65-67
7．总结与展望  67-69
  7.1 总结  67
  7.2 展望  67-69
参考文献  69-71
附录 A 矩阵按键驱动测试程序  71-73
附录 B 汉字库显示汉字程序  73-75
致谢  75-77
作者简介  77-78

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