基于ARM9的大型触摸屏控制器的研究与开发

摘要

随着计算机技术和微电子技术的发展，嵌入式系统在工业控制中的应用越来越广泛。工控机稳定性差、成本高、体积大、移动困难等缺点使得人机界面设备逐渐由工控机平台向嵌入式平台转移。基于8/16位的人机界面设备已经越来越无法满足工业信息化对高处理能力、实时多任务、网络通信和超低功耗的要求。 本文分析了人机界面设备的特点、嵌入式微处理器的特点和嵌入式操作系统的特性。研究和开发了一种基于实时操作系统WindowsCE5.0，以ARM9系列的AT91SAM9261为核心处理器的人机界面设备控制器。 以模块化和结构化的思想设计和实现了硬件系统平台。分析了人机界面设备中的主要硬件模块，包括Flash存储器模块、SDRAM存储器模块、触摸板输入模块、LCD显示模块、以太网模块的硬件设计方法，并给出了相应的电路框图实现。 分析了系统软件平台的实现方法。文中详细分析了WindowsCE5.0操作系统的结构和定制原理。给出了基于具体硬件平台的WindowsCE5.0操作系统的定制流程。分析了基于AT91SAM9261的WindowsCE5.0.BSP包的开发方法，并给出了BSP包的开发流程。 文中详细分析了WindowsCEBootloader的概念和架构，设计和实现了人机界面设备系统的Bootloader。详细分析了OAL的概念和架构，以分阶段开发的方法设计和实现了人机界面设备系统的OAL层。根据系统的功能需求和硬件资源分配，设计和实现了LCD显示驱动程序、触摸屏驱动程序、以太网驱动程序和串口驱动程序。 应用自主设计的BSP包定制人机界面设备系统的WindowsCE5.0操作系统，通过功能测试和系统整体测试，定制的操作系统运行状况良好，占用资源少，效率高。导出的SDK可供用户自主开发基于此系统平台的应用软件来自由扩展功能。 本文详细探讨了基于AT91SAM9261和WindowsCE5.0的人机界面设备系统平台的整个开发过程。具体从硬件模块设计，BSP包开发等方面进行了深入的分析和研究。成功实现了人机界面设备系统平台的开发。本课题对基于ARM9和WindowsCE的人机界面设备的开发具有很高的参考价值，对其它基于ARM和WindowsCE的开发也具有一定的参考价值。 本文在最后展望了此人机界面设备在工业领域的发展和应用前景并提出了不足和下一步的主要工作任务。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1大型触摸屏的概述

1.2人机界面设备的应用现状及发展概况

1.3课题的提出背景及研究意义

1.4课题的主要研究内容

第二章人机界面设备的系统设计

2.1人机界面设备的总体规划

2.2嵌入式处理器的选型

2.2.1嵌入式处理器的特点

2.2.2 ARM微处理器分析

2.2.3 AT91SAM9261微控制器分析

2.3嵌入式操作系统选型

2.3.1嵌入式操作系统分析

2.3.2 Windows CE在工业领域的优势

2.3.3 Windows CE的开发工具

第三章系统硬件平台的设计与实现

3.1硬件总体结构

3.2主要硬件模块的设计与实现

3.2.1 Flash存储模块

3.2.2 SDRAM存储模块

3.2.3 LCD显示模块

3.2.4触摸板模块

3.3.5以太网模块

第四章系统软件平台的设计与实现

4.1 Windows CE5.0操作系统结构

4.2 Windows CE5.0操作系统移植原理

4.3 Bootloader的设计与实现

4.3.1 Bootloader的概述

4.3.2 Bootloader的架构

4.3.3 Bootloader的开发

4.4 OAL的设计与实现

4.4.1 OAL的概述

4.4.2 OAL的架构

4.4.3 OAL的开发

4.5设备驱动程序的分析

4.5.1 Windows CE5.0中断机制

4.5.2 Windows CE5.0驱动模型

4.6设备驱动程序的设计与实现

4.6.1显示驱动程序

4.6.2触摸屏驱动程序

4.6.3网络驱动程序

4.6.4串口驱动程序

4.7创建操作系统镜像

第五章系统调试

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目

附录：本课题设计的大型触摸屏控制器