嵌入式Linux下多媒体信息终端硬件系统设计与实现

摘要

嵌入式系统是一种具有特定功能的专用计算机系统，随着我国信息化进程的不断深入，高端嵌入式系统的应用将日益广泛。Linux凭借其开放源码、易于裁减、高稳定性和可靠性的优势，在嵌入式系统开发中越来越受到人们的重视。本论文以嵌入式多媒体信息终端为项目背景，就嵌入式Linux下基于MPC823e的嵌入式多媒体信息终端的硬件系统架构、CPM通信控制器接口、LCD接口以及MPC扩展PCI总线接口等的设计原理，以及如何在Linux内核中的实现的一系列问题展开了论述。 首先分析了多媒体信息终端总的设计原则，进行了硬件系统的总体设计，并完成了主机系统和存储系统的设计。 在介绍了通信处理器CPM模块的基础上，阐述了通过通信控制器CPM实现通信接口功能的特点，重点对ETHERNET接口进行了介绍，并将最新的网络数据包处理技术：NAPI技术应用到Linux内核以太网驱动模块中。 为实现信息终端的键盘输入功能，分析了通过MPC823e的PCMCIA接口和ST16C552的并口实现行列扫描键盘的原理，并进行了键盘硬件电路设计，完成了内核键盘驱动的开发。同时还就LCD接口的原理以及LCD内核驱动实现的过程进行了详细阐述。 在PCI控制器(QspanⅡ)接口设计与内核实现章节，详细介绍了PCI总线系统体系结构、特点、接口信号和总线协议，进行了MPC与PCI控制器的硬件电路设计，并在对Linux内核驱动实现原理分析的基础上，设计了PCI驱动模块实现的主要步骤，对其他模块加载自己开发的驱动程序具有非常实用的参考价值。 最后是本文的课题总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1嵌入式系统的发展现状、趋势

1.1.1嵌入式系统的发展现状

1.1.2嵌入式系统的发展趋势

1.2 Linux操作系统

1.2.1 Linux作为嵌入式操作系统的优势

1.2.2嵌入式Linux系统基本元素

1.3课题来源及意义

1.4论文课题主要工作

1.5论文的内容安排

第二章主机系统与存储系统设计

2.1设计原则

2.2多媒体信息终端硬件总体设计

2.3主机系统设计

2.4存储系统设计

2.5本章小结

第三章基于CPM的通信电路接口设计与内核实现

3.1通信处理器CPM模块

3.2基于CPM通信接口实现

3.3以太网(ETHERNET)接口模块

3.3.1 MPC823e Ethernet控制器

3.3.2 LXT905以太网收发器

3.3.3 SCC Ethernet控制器与LXT905的硬件电路设计

3.3.4 SCC Ethernet控制器相关寄存器配置

3.4NAPI技术在Linux内核以太网驱动中的应用

3.4.1 NAPI技术

3.4.2 NAPI的重要函数和数据结构

3.4.3原Linux内核中以太网数据包的收发过程

3.4.4 NAPI技术的Linux内核以太网数据包收发过程

3.4.5 NAPI应用效果

3.5本章小结

第四章信息终端键盘接口电路设计与内核驱动实现

4.1键盘简介

4.2信息终端键盘扫描电路原理和工作过程

4.3信息终端键盘电路设计

4.4 MPC823E的PCMCIA接口

4.5 ST16C552并口

4.6MPC823E的PCMCIA接口键盘的内核模块实现

4.7本章小结

第五章LCD接口设计与内核驱动实现

5.1 MPC823E的LCD控制器

5.2 LCD内核驱动

5.3 SHARP(TFT-LCD)显示屏特点

5.4 LCD控制器与SHARP显示屏接口信号配置参数计算

5.5LCD控制器寄存器配置

5.6本章小结

第六章PCI控制器(QspanⅡ)接口与内核实现

6.1 PCI总线系统体系结构

6.2 PCI局部总线优点

6.3 PCI总线的信号定义

6.4 PCI总线协议和操作规则

6.5 PCI控制器(QspanⅡ)模块CA91L862AX

6.6 MPC与PCI的硬件电路

6.7 PCI控制器(QSpanⅡ)内核实现

6.7.1 Linux内核驱动程序框架

6.7.2 PCI驱动模块内核实现过程

6.8本章小结

第七章总结与展望

7.1课题总结

7.2进一步的工作

7.3展望

参考文献

学位攻读期间内发表论文和科研工作

致谢

附录A资料照片

附录B PCI驱动程序示例