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基于Linux的嵌入式家庭网关研究与设计

作　者: 柴艳华
导　师: 阎有运
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: Linux 家庭网关 嵌入式
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 76次
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内容摘要


数字家庭网络是集计算机、通信、消费技术于一体的3C系统,它实现了家庭中各种可能的设备之间的信息交换和远程监控。以对家庭网关的研究作为突破口,将有可能在IT行业的竞争中占据制高点,取得良好的经济和社会效益。家庭网关作为家庭用户与家庭内部网络交互的桥梁,作为家庭内部网络与外部因特网通信的中介,其界面的友好性对于其推广和普及具有现实重要的意义。本文主要围绕构建一个基于Linux的嵌入式家庭网关展开研究,分析研究了目前家庭网关的研究现状和目前嵌入式领域图形界面设计的种类;在硬件开发平台YL2410的基础上,详细阐述了进行嵌入式家庭网关开发的各个关键步骤,包括建立交叉开发环境、移植U-boot(通用引导程序)、编译内核以及构建符合家庭网关应用需求的文件系统的详细过程;在系统软件建立之后,分析了Qt/Embedded图形框架,首先进行了Qtopia移植工作,接着具体分析了家庭网关用户界面的需求,进行了具体的软件设计,并实现了基于Qt/Embedded图形框架的用户控制层应用软件的实现,经过交叉编译并加入到文件系统中,通过下载到目标板实现了用户控制操作。本文重点在于通过实现家庭网关的用户层通信程序来实现对家庭内部设备的控制以及通过开发板自带的以太网接口,来实现家庭内部网络通过家庭网关接入因特网的功能,对将来进行扩充家庭网关的远程控制其他功能作了底层工作,然而,家庭网关的设计是一个复杂的项目,一个完整的家庭网关的设计需要涉及到包括家庭内部组网方案的选择,根据家庭网络的方案设计一个有各种协议的智能系统.由于目前国内关于家庭内部组网方案的不统一和多样化,本文主要实现了基于各种组网方案中都采用的即插即用UpnP协议的家庭网关的控制功能,通过分析UpnP(即插即用)协议和家庭网关的具体需求,采用分层结构设计了一个实用的控制家庭网关。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 引言  8-16
  1.1 嵌入式系统与家庭网关发展现状  8-13
    1.1.1 嵌入式系统  8-9
    1.1.2 家庭网关国内外现状  9-10
    1.1.3 嵌入式GUI 国内外现状  10-13
  1.2 研究意义  13-14
  1.3 论文章节安排  14-16
2 家庭网关总体设计  16-34
  2.1 网关功能分析  16-18
    2.1.1 网关的功能及其工作原理  16-17
    2.1.2 嵌入式网关工作原理  17-18
  2.2 嵌入式网关系统架构  18-19
  2.3 嵌入式家庭网关总体方案设计  19-32
    2.3.1 家庭网关软件平台方案设计  20-26
    2.3.2 家庭网关硬件平台方案设计  26-32
  2.4 小结  32-34
3 嵌入式家庭网关硬件平台设计  34-54
  3.1 家庭网关硬件开发平台  34-37
  3.2 家庭网关触摸屏选型  37-39
    3.2.1 触摸屏电路  37-38
    3.2.2 触摸屏工作原理  38-39
  3.3 家庭网关硬件整体设计  39-40
  3.4 BOOTLOADER 原理  40-47
    3.4.1 Bootloader 简介  40-42
    3.4.2 Bootloader 架构及其主要任务  42-47
    3.4.3 bootloader 调用内核的条件  47
  3.5 U-BOOT移植  47-52
    3.5.1 U-boot 结构  47
    3.5.2 移植U-Boot-1.1.5  47-52
  3.6 小结  52-54
4 家庭网关平台系统软件设计  54-72
  4.1 建立交叉开发环境  54-57
  4.2 内核裁减与移植  57-63
    4.2.1 linux 源代码树结构  57-58
    4.2.2 源代码树中与移植相关部分  58-59
    4.2.3 配置与编译内核  59-63
  4.3 家庭网关文件系统设计  63-71
    4.3.1 嵌入式系统存储设备及其管理机制  63-65
    4.3.2 基于Flash 的文件系统  65-66
    4.3.3 家庭网关文件系统设计策略  66-68
    4.3.4 家庭网关基本根文件系统实现  68-70
    4.3.5 制作并下载文件系统镜像  70-71
  4.4 小结  71-72
5 家庭网关用户层应用程序设计  72-88
  5.1 QT/E 开发工具配置  72-74
  5.2 用 QT/E 开发 GUI  74-77
    5.2.1 QT/Embedded 分层结构  74-75
    5.2.2 Qt/Embedded 图形引擎的实现  75-76
    5.2.3 Qt/Embedded 的窗口系统  76-77
    5.2.4 Qt/Embedded 系统的信号与槽机制  77
  5.3 基于 QT/E 的家庭网关应用程序设计  77-84
    5.3.1 家庭网关用户层控制功能设计  79-81
    5.3.2 基于UPnP 的控制功能软件实现  81-84
  5.4 基于 QT/EMBEDDED的触摸屏驱动设计  84-86
  5.5 小结  86-88
6 功能测试与分析  88-92
7 结论  92-94
参考文献  94-96
附录  96-97
致谢  97

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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