基于arm9平台与Linux系统的电子罗盘设计

摘要

电子罗盘，也叫数字指南针，是现代人们用电子技术制作的利用地磁场来定北极的一种新设备。本文在参考与分析了大量的arm9裸机实例，进行了arm9裸机开发环境下的Gpio口的控制，串口通讯的控制设计，液晶显示屏的调试，上层界面的代码编写，底层驱动的设计开发。尤其对外接模块HMC5883L的的I2C通讯进行了深入开发调试，最后在QT开发平台上搭建完成了上层界面电子电子罗盘显示，结果与并参考指南针仪器比较，得到了较好准确度，误差小。本文设计的电子罗盘有良好的精度，精度达到能够帮助用户快速方向定位，可为智能机器人的方向数据定位服务，从而达到让机器人自主方向寻迹，沿设定方向前进的目的，也可以为其它应用，如航拍照像机，摄像机的云台，提供方向定位服务。
　　本文研究内容有以下五个方面:
　　1.给出本系统设计的整体结构框架，介绍arm硬件的架构，控制原理，分析比较了各个操作系统的优缺点，最终选择Linux操作系统。
　　2.设计本系统需要用到的硬件电路，并制作了部分电路。
　　3.研究了Linux系统架构（bootloader,Linux内核，根文件系统），搭建了嵌入式开发的平台，对bootloader和Linux内核进行裁剪和移植，并制作根文件系统。
　　4.研究了I2C总线的工作原理和协议，并修改、编写了本系统的底层I2C总线驱动函数，用s3c2440控制I2C接口进行了非操作系统调试，验证了硬件工作正常。
　　5.对HMC5883L数字接口磁传感器芯片，进行linux操作系统的硬件底层驱动开发和上层用户界面的设计，对底层驱动和硬件抽象层进行调试。
　　6.简要介绍QT平台的搭建，开发应用层代码流程，编写Linux用户应用层驱动，并与其它指南设备进行比较测试，测试结果表明:本文电子罗盘与其它指南设备误差平均不超过2度，最大不超过4度，达到了预期目标。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和研究意义

1．2 课题的研究与现状

1．3 硬件与软件系统的选择

1．4 论文的研究内容安排

1．5 本章小节

第2章 本课题系统方案的总体设计

2．1 本课题研究目标

2．2 本系统整体框架图

2．3 硬件平台的选择

2．4 软件平台的选择

2．5 本章小结

第3章 电子罗盘的硬件系统设计

3．1 硬件设备的总体框架图

3．2 复位电路设计

3．3 电源电路设计

3．4 I2C电路设计

3．5 LCD液晶显示屏电路设计

3．6 Nor／Nand选择电路设计

3．7 外接罗盘模块

3．8 测量方式及其工作原理

3．9 本章小结

第4章 开发环境的创建和配置

4．1 Linux开发环境的创建

4．2 红帽系统虚拟环境的创建

4．2．1 安装虚拟运行平台

4．2．2 在虚拟平台创建开发环境

4．3 交叉工具链的编译生成

4．3．1 源码包的获得

4．3．2 解压缩压缩包文件

4．3．3 编译和安装

4．4 bootloader的移植

4．4．1 bootloader的概述

4．4．2 Bootloader代码的实现步骤

4．4．3 本课题对Bootloader所作的参数配置

4．5 Linux内核的移植

4．5．1 Linux内核移植

4．5．2 修改配置内核参数

4．6 制作开发板文件系统

4．6．1 最小文件系统采集的文件

4．6．2 最小文件系统制作的设计调试

4．7 本章小结

第5章 系统的硬件底层驱动开发和应用层用户界面的设计

5．1 嵌入式驱动的数据格式

5．2 Linux驱动程序的开发设计

5．3 I2C接口的驱动程序设计与调试

5．3．1 II2C的数据传输格式

5．3．2 S3C2440芯片I2C寄存器的调试

5．4 在无操作系统工作模式下I2C数据接收的调试

5．4．1 函数模块之间的关系

5．4．2 软件部分测试调试

5．5 操作系统模式下I2C驱动的代码编写和调试

5．5．1 底层驱动函数的编写和设计

5．5．2 底层驱动函数的调试

5．6 本章小结

第6章 电子罗盘用户界面设计与代码编写

6．1 应用层开发环境的创建配置

6．1．1 QT平台的搭建

6．2 电子罗盘应用层的设计

6．2．1 电子罗盘上层界面的设计

6．2．2 汉字输入法的移植

6．2．3 系统设计运行结果

6．2．4 本课题的电子罗盘的测试结果与误差分析

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 论文内容的总结

7．2 未来的展望

参考文献

致谢

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