嵌入式电脑绣花机控制系统中的应用程序研究与开发

摘要

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件均可裁剪，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。随着计算机技术的发展，嵌入式系统进入了一个新的历史发展阶段。目前广泛应用于工业控制、信息家电、娱乐设施等领域，具有很好的市场前景。 电脑绣花机是随着电子技术和机电一体化技术而逐渐发展起来的电脑刺绣设备，它极大地提高了纺织行业的生产力。随着刺绣品需求量的增加，高性能的电腑绣花机越来越受到人们的青睐。随着嵌入式技术的发展，嵌入式系统在电脑绣花机控制系统中的应用越来越广泛。 ARM是目前使用广泛的主流嵌入式处理器体系结构。本文采用S3C2440(ARM9内核)作为绣花机控制系统的圭控制器，研制了一种基于S3C2440的电脑绣花机控制系统。S3C2440是韩国三星公司生产的一款基于ARM920T体系结构的高性能CPU。丰富的外设接口，400MHz的主频使它特别适合进行操作系统的移植和应用程序开发。 嵌入式操作系统是嵌入式系统中最重要的组成部分。而在各种嵌入式操作系统中，Linux凭借其代码公开，性能稳定，网络功能强大等多方面的优势，在嵌入式系统中被广泛地采用。研究Linux操作系统，进行嵌入式Linux系统的移植和应用程序的开发，具有重要的理论意义和现实意义。本文正是基于这些优势，提出一种电脑绣花机控制系统在Linux下的实现方式。 论文在研究ARM、Linux和Qtopia的基础上，对绣花机控制系统进行了研究，重点论述其硬件电路设计、系统移植和应用程序的开发。论文首先论述系统结构和硬件电路设计方案，利用S3C2440强大的功能和丰富的接口资源扩展了NAND Hash、NOR Flash、SDRAM、触摸屏、LCD功能模块。 论文在嵌入式系统理论的基础上，结合Linux自身特点，提出了基于Linux进行嵌入式开发的方案，并搭建了嵌入式开发环境。本文分析了U-Boot的目录结构、启动流程以及U-Boot移植的难点问题，成功地将其移植到控制系统中。分析了嵌入式Linux的内核特点、目录结构，实现了嵌入式Linux系统的移植。并根据系统需要，构建了YAFFS文件系统。最后分析了DST花样文件格式，结合多进程、多线程应用程序的结构和实现原理，以Qtopia为开发工具，开发出了一种绣花机控制系统中的多线程应用程序。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1 嵌入式系统概述

1.2 嵌入式系统的发展状况

1.3 电脑绣花机的发展状况与研究现状

1.4 本文的主要研究内容及论文的组织结构

第2章 电脑绣花机控制系统的硬件设计

2.1 电脑绣花机的工作原理

2.2 控制系统的总体设计方案

2.3 主控制器的选择与简介

2.3.1 主控制器的选择

2.3.2 主控制器的简介

2.4 控制系统硬件的设计与实现

2.4.1 NOR Flash存储器电路设计

2.4.2 NAND Flash存储器电路设计

2.4.3 SDRAM存储器电路设计

2.4.4触摸屏电路设计

2.4.5 LCD电路设计

2.5 本章小结

第3章 电脑绣花机控制系统的软件运行环境的构建

3.1 Linux开发平台的选择

3.2 U-Boot启动流程分析与S3C2440上的移植

3.2.1 U-Boot启动流程分析

3.2.2修改Makefile并添加目录

3.2.3修改第一阶段代码

3.2.4修改第二阶段代码

3.2.5生成目标文件

3.3 Linux内核的移植

3.3.1 Linux内核体系结构分析

3.3.2 内核移植和编译

3.4 根文件系统的构成

3.4.1根文件系统的基本结构

3.4.2 BusyBox简介

3.4.3嵌入式Linux文件系统的简介与选择

3.4.4YAFFS文件系统的移植

3.5 本章小结

第4章 电脑绣花机控制系统的应用程序研究

4.1 Linux应用程序的编写方式

4.1.1 Linux应用程序简介

4.1.2进程的概念及启动进程的常见方式

4.1.3信号的使用方式

4.1.4进程间的通信

4.1.5多线程应用程序的编写方式

4.2 Qt应用程序的编写方式

4.2.1 Qt简介

4.2.2 信号和槽机制的简介

4.2.3 Qt多线程应用程序的编写方式

4.2.4 Qt多进程应用程序的简介

4.3本章小结

第5章 应用程序的设计与实现

5.1 开发环境的建立

5.1.1 Qt版本的选择

5.1.2 Qt的安装及其程序的开发流程

5.2 Qtopia的移植

5.2.1 交叉编译嵌入式版本的Qtopia

5.2.2 Tslib的移植

5.3 应用程序的开发与实现

5.3.1实现目标

5.3.2图形界面的设计

5.3.3花样文件的解析及在屏幕上的显示

5.3.4上下位机的通信

5.3.5下位机应用程序的实现

5.4 实际运行的效果

5.5 本章小结

第6章 总结和展望

6.1工作总结

6.2进一步的研究工作

6.3展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的论文和参加科研情况