基于2440处理器嵌入式环境搭建毕业设计论文.docx
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基于2440处理器嵌入式环境搭建毕业设计论文
毕业设计(论文)
题目基于2440处理器嵌入式环境搭建
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
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本论文(设计)作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
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保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
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注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
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3)中文摘要(300字左右)、关键词
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引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
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3.附件包括:
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4.文字、图表要求:
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2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
3)其它
中文摘要
近年来随着科技的飞速发展,嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。
美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。
我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中,对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。
1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元,2000年达到13000亿美元,预计2005年,销售额将达18000亿美元。
在生活中,航空航天、机器人,导航、交通等等,都与嵌入式的发展有关,由此可见,对于嵌入式的研究,有着非凡的意义。
当然对于嵌入式的研究,离不开对嵌入式系统的搭建,我们研究的是基于2440处理器嵌入式环境搭建,在环境搭建的过程中需要了解Android环境的搭建,以及ALTIUMdesigner软件的使用等。
关键词:
2440处理器嵌入式系统、ALTIUMdesigner、Android
Abstract
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,embeddedsystemtechnologywillalsogetbroadspacefordevelopment.PredictedAmericanFuturistNEGROPONTE,99yearsduringhisvisittoChinainJanuary,4~5yearsafterembeddedintelligent(computer)toolswillbethegreatestinventionafterPCandtheinternet.China'swell-knownexpertsinembeddedsystemAcademicianSHENXUbangSS98yearsinNovemberinWuhanTheEleventhNationalComputeracademicexchangemeeting"thedevelopmentofthecomputerandtechnology"inanarticle,Inthefuture10yearsbasedonembeddedchipbasedindustrialcomputeraredescribedandtheprospectofscience.In1999theworldelectronicproductsoutputvalueofmorethan$1200000000000,In2000reached$1300000000000,Isexpectedin2005,withsalesof$1800000000000.
Inlife,aerospace,robotics,navigation,trafficandsoon,allwithembeddeddevelopmentrelated,Thus,fortheembeddedresearch,haveextraordinarysignificance.Ofcourse,fortheembeddedresearch,cannotdowithoutbuiltonembeddedsystem.Ourresearchisbasedontheembeddedenvironmenttobuild2440processor,IntheprocessofenvironmentbuiltbytheneedtounderstandtheAndroidenvironmenttobuild,AndtheuseofALTIUMdesignersoftware.
Keywords:
embeddedsystem,ALTIUMdesigner2440processor,Android
1基于2440处理器硬件平台
1.12440处理器硬件平台构成
1.1.12440核心板简介
2440处理器核心板它采用6层板设计,并使用等长布线以满足信号完整性要求。
从调试开发和方便维修的角度,我们把主要芯片均放置在顶层。
为了方便拔插和引出更多的CPU信号脚,核心板采用2.0mm间距“U”型排列插针,故我们也经常把它简称为“U”型核心板-U2440。
2440其实是一个最小系统板,它包含最基本的电源电路(5V供电)、复位电路、标准JTAG调试口、用户调试指示灯、以及核心的CPU和存储单元等。
其中FLASH存储单元包含NANDFLASH和NORFLASH两种类型,通过跳线J1可以选择从NAND或NOR启动系统。
一般NORFLASH里面放置的是不经常更改的BIOS(我们采用的是SUPERVIVI),NANDFLASH里面则烧写完整的系统程序(BOOTLOADER、内核、文件系统等)。
2440处理器的具体硬件资源特性:
SDRAM
-在板64MSDRAMCPU
-SamsungS3C2440A,主频400MHz,最高533Mhz-32bit数据总线
-SDRAM时钟频率高达100MHz
FlashMemory
-在板64MNANDFlash,掉电非易失,可升级为128M-1G
-在板2MNorFlash,掉电非易失,已经安装BIOS接口和资源
-1个56Pin2.0mm间距GPIO接口PA
-1个50Pin2.0mm间距LCD&CMOSCAMERA接口PB
-1个56Pin2.0mm间距系统总线接口PC
-在板复位电路
-在板10Pin2.0mm间距JTAG接口
-4个用户调试灯
系统时钟源
-12M无源晶振
实时时钟
-内部实时时钟(需另接备份锂电池)
系统供电
-+5V
1.1.2SDRAM存储系统
2440处理器使用了两片外接的32Mbytes总共64Mbytes的SDRAM芯片(型号为:
HY57V561620FTP),一般称之为内存,它们并接在一起形成32-bit的总线数据宽度,这样可以增加访问的速度;因为是并接,故它们都使用了nGCS6作为片选,这就决定了它们的物理起始地址为0x30000000,下面图1.2是摘自2440处理器原理图中的SDRAM部分原理图。
1.2SDRAM部分原理图
1.1.3Flash存储系统
2440处理器具备两种Flash,一种是NORFlash,型号为SST39VF1601(AMD29LV160DB与此引脚兼容),大小为2Mbyte;另一种是NANDFlash,型号为K9F1208,大小为64M(可兼容最大1GNANDFlash)。
S3C2440支持这两种Flash启动系统,通过拨动开关S2,你可以选择从NOR还是从NAND启动系统。
实际的产品中大都使用一片NANDFlash就够了,因为我们为了方便用户开发学习,因此还保留了NorFlash。
NANDFlash不具有地址线,它有专门的控制接口与CPU相连,数据总线为8-bit,但这并不意味着NANDFlash读写数据会很慢。
大部分的优盘或者SD卡等都是NANDFlash制成的设备。
从下面的原理图1.3可以看出,NorFlash采用了A1-A22总共22条地址总线和16条数据总线与CPU连接,请注意地址是从A1开始的,这意味着它每次最小的读写单位是2-byte,因此根据原理图,该设计总共可以兼容支持最大8Mbyte的NorFlash,实际我们的开发板上只用了A1-A20条地址线,因为与A21、A22相连的SST39V1601的相应引脚是悬空的。
图1.3NorFlash原理图
1.1.4电源系统
本开发板的电源系统比较简单,直接使用外接的5V电源,通过降压芯片产生整个系统所需要的三种电压:
3.3V、1.25V。
请注意,本开发板如图1.4并非面向手持移动设备设计,因此它并不具备完善的电源管理电路。
整个系统的电源通断是由底板的S1拨动开关控制的,它不能通过软件实现开关机。
图1.4电源系统图
1.1.5复位系统
2440处理器核心板自带复位电路,采用专业的复位芯片MAX811实现CPU所需要的低电平复位,见下图1.5
图1.5复位原理图
1.1.6用户LED
LED是开发中最常用的状态指示设备,Micro2440具有4个用户可编程LED,它们直接与CPU的GPIO相连接,低电平有效(点亮),详细的资源占用如下表1.1
表1.1连接表
LED1
LED2
LED3
LED4
GPIO
GPB5
GPB6
GPB7
GPB8
可复用为
NXBACK
NXREQ
NXDACK1
NDREQ1
在原理图中的网名
NLED_1
NLED_2
NLED_3
NLED_4
1.1.7JTAG接口
当开发板从贴片厂下线,里面是没有任何程序的,这时我们一般通过JTAG接口烧写第一个程序,就是SUPWEVIVI,借助SUPWEVIVI可以使用USB口下载更加复杂的系统程序等,这在后面的章节中你可以看到。
除此之外,JTAG接口在开发中最常见的用途是单步调试,不管是市面上常见的JLINK还是ULINK,以及其他的仿真调试器,最终都是通过JTAG接口连接的。
标准的JTAG接口是4线:
TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线,加上电源和地,一般总共6条线就够了;为了方便调试,大部分仿真器还提供了一个复位信号。
因此,标准的JTAG接口是指是否具有上面所说的JTAG信号线,并不是20Pin或者10Pin等这些形式上的定义表现。
这就如同USB接口,可以是方的,也可以扁的,还可以是其他形式的,只要这些接口中包含了完整的JTAG信号线,都可以称为标准的JTAG接口。
本开发板提供了包含完整JTAG标准信号的10PinJTAG接口,各引脚定义。
说明:
对于打算致力于Linux或者WINCE开发的初学者而言,JTAG接口基本是没有任何意义和用途的,因为大部分开发板都已经提供了完善的BSP,这包括最常用的串口和网络以及USB通讯口,当系统装载了可以运行的Linux或者WINCE系统,用户完全可以通过这些高级操作系统本身所具备的功能进行各种调试,这时是不需要JTAG接口的;即使你可以进行跟踪,但鉴于操作系统本身结构复杂,接口繁多,单步调试犹如大海捞针,毫无意义可言。
想一想你手头使用的PC机就知道了,或许你从没有见过甚至听过有谁会在PC主板上插一个仿真器,来调试PCI这样接口的WINDOWSXP或者Linux驱动。
这就是为什么你经常见到或者听到那么多人在讲驱动“移植”,因为大部分人都是参考前辈的实现来做驱动的。
JTAG仅对那些不打算采用操作系统,或者采用简易操作系统(例如uCos2等)的用户有用。
大部分开发板所提供的BOOTLOADER或者BIOS已经是一个基本完好的系统了,因此也不需要单步调试。
图1.6JTAG接口原理图
1.1.8Altiumdesigner原理图绘制(附录一、二)
2Android开发环境搭建和编程测试
本章节讲解如何建立Android开发环境和测试,包括AndroidSDK和Eclipse集成开发环境的下载及安装。
2.1建立Android开发环境
下面是在Windows7系统中搭建Android开发环境,Android2.3下的ADB功能,所以请确认你的Android版本不低于Android2.3,如果你的Android版本低于2.3,建议你从Android官方网站更新Android为Android2.3。
本文中介绍的步骤大部分适用于Fedora14,但不适用于Fedora9。
在文中所用到的所有软件包都可以从Android官网下载。
2.1.1步骤一:
下载并安装JDK(JavaSEDevelopmentKit)
由于AndroidSDK和Eclipse都是用Java编写的,因此需要先在Windows7上安装JDK,JDK可按以下方法下载:
在页面中点击JDK如图2.1
图2.1JDK下载
在打开的页面如图2.2中,选中AcceptLicenseAgreement:
图2.2JDK版本
接着根据平台选择jdk下载链接,Windows732bit版本是点击jdk-8u25-windows-i586.exe下载JDK的安装程序,下载完成后,双击安装程序,根据向导的提示完成安装即可。
安装完成后,需要将JDK命令添加到Path环境变量中,通过下面的方法将JDK命令所在的路径添加到Path环境变量中:
1)右击“我的电脑”->属性,再选择左边导航的“高级系统设置”选项。
2)点击右下角的“环境变量”选项。
3)在"系统变量"中,找到Path环境变量,双击它,在变量值前面追加以下内容:
“JDK安装的目录;”,注意后面有一个分号
4)点击“确定”完成环境变量设置。
2.1.2步骤二:
下载并安装AndroidSDK
获取Windows平台的最新的AndroidSDK套件,下载完成会得到一个安装文件,下载页面如下图2.3所示,请下载方框框出的文件:
图2.3SDK工具下载
双击下载得到的安装程序android-sdk_r24.0.2-windows,根据安装向导的提示安装即可,默认将安装在C:
\ProgramFiles\Android\android-sdk目录下,安装完成后,SDKManager默认会自动启动。
SDKManager启动时,由于我们还没有下载任何的Packages,因此会弹出一个ChoosePackagestoInstall的对话框,如下图2.4所示
图2.4SDK管理器
2.1.3步骤三:
下载并安装Android2.3的相关PACKAG
在adnroid2.3前面打上对号如图2.5所示:
图2.5Android2.3
2.1.4步骤四:
安装Eclipse集成开发环境
访问以下地址下载Eclipse:
http:
//www.eclipse.org/downloads/:
在下载页面中,参考下图2.6,选择Windows类别,然后下载EclipseIDEforJavaDevelopers版本(下载32bit还是64bit版本则根据你的Windows7版本的实际情况而定),如下图2.6所示:
图2.6Eclipse下载
下载后会得到一个名为eclipse-java-Luna-SR1-win32-x86_64.zip的压缩包(随着eclipse版本的更新,文件名可能有所不同),Eclipse是不需要安装的,直接解压就可以用了,推荐在D:
\根目录下解压这个压缩包,解压后进入eclipse目录,双击eclipse.exes即可启动eclipse。
启动时,首先会让你设置Workspace的路径,这个路径用于保存你所创建所有程序的源代码,你可以自行修改。
2.1.5步骤五:
安装AndroidDevelopmentTools插件
在上面的步骤中,我们分别安装了AndroidSDK和Eclipse,但要在Eclipse中使用AndroidSDK,还需要在Eclipse中安装一个ADT插件,安装方法如下:
访问网址HTTP:
//dk/eclipse-adt.HTML#installing,在网页中找到ADT的下载链接下载它,如下图2.7所示:
图2.7ADT下载
下载后得到文件ADT-23.0.4.zip,启动Eclipse,然后选择Help>InstallNewSoftware。
单击Add,在右上角。
在添加存储库对话框中,单击ARCHIVE.选择下载ADT-23.0.4.zip文件,然后单击OK。
输入“ADT插件”为名称,然后单击OK。
在可用软件对话框中,选择旁边开发工具的复选框,然后单击NEXT。
在接下来的窗口,你会看到下载到的工具的列表。
点击NEXT。
阅读并接受许可协议,然后单击FINISH。
如果你得到一个安全警告说,该软件的真实性和有效性不能成立,然后单击OK。
当安装完成后,重新启动Eclipse。
为了一旦你使用zip文件安装了更新你的插件,你将不得不遵循这些步骤,而不是再次默认的更新说明。
2.1.6步骤六:
配置Eclipse
启动Eclipse,在Eclipse主界面上点击Window菜单,选择Preferences,在Preferences对话框中,在左侧选中“Android”,在右侧的SDKLocation右边点击Browse...按钮,选择SDK的安装路径,默认的路径为C:
\ProgramFiles\Android\android-sdk,可以更改为其他路径例如,如下图2.8所示:
图2.8配置Eclipse
点击OK完成配置。
2.1.7步骤七:
创建Android模拟器
在开始菜单中找到AndroidSDKTools,然后点击SDKManager来启动SDKManager,将弹出“AndroidSDKandAVDManager”对话框,点击“New...”按钮,
将弹出“CreatenewAndroidVirtualDevice(AVD)”对话框,在Name中输入:
Android-AVD,Target中选择:
Android2.3.3-APILevel10,SDCard输入512,其它选项默认,点击“CreateAVD”按钮即可,如下图2.9所示:
图2.9配置模拟器
创建完成后,将在列表中列出该模拟器,如下图2.10所示:
图2.10创建结果显示
可在列表中选中它,然后点击Start,在弹出的LaunchOption对话框中点击Launch启动模拟器,效果如下图2.11所示:
图2.11启动模拟器
2.2编程测试
2.2.1编程
新建一个Android项目HelloMini210,以验证开发环境是否搭建成功。
在Eclipse主界面上依次选择菜单:
File->New->Project...如下图2.12所示:
图2.12建立项目
在弹出“NewProject”对话框,选中:
Android->AndroidApplicationProject,然后点击“Next”按钮,如下图2.13所示:
图2.13
界面上将弹出“NewAndroidProject”对话框,在对话框中进行如下输入:
1)ProjectName中输入:
HelloMini210
2)BuildTarget中选择:
Android2.3.3复选框
3)Applicationname中输入:
HelloMini210
4)Packagename中输入:
com.mini210
5)CreateActivity中输入:
MaInactivity
输入完成后,直接点击“Finish”按钮完成新建项目向导,将回到主界面
点击Welcome后面X按钮关闭欢迎界面,将启动工程视图,点击左侧的src->com.mini210->MaInactivity.java就可以看到源代码啦如图2.14:
图2.14查看代码
2.2.2测试程序
要编译并运行HelloMini210程序,先在PackageExplorer中选中HelloMini210工程名称,然后点击工具栏的运行按钮,或选择菜单:
Run->RunAs->AndroidApplication即可。
将会自动启动Android模拟器,启动过程因为需要启动Android系统,所以要耐心等待,Android系统启动完成后,将会自动运行HelloMini210程序,如下图2.15所示:
图2.15测试结果
3参考文献
通过这次的毕业设计使我对大学所学习的知识有了更深的认识,让我对单片机系统从硬件和软件都有了实质性的探究,自己动手设计,组装使自己的知识得到了系统化和产品化真正达到了学以致用。
这次设计使我们脱离了高中只会理论不会实践的阶段而真正进入了实质性的层次,为我们将来的工作及研发奠定了一定的基础。
这次的设计同时使我们认识到单片机是一门复杂而又有创新空间的技术,我会在以后的日子里更加的努力,将自己所学到的知识在工作中得到更加充分的发挥,不断的
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- 基于 2440 处理器 嵌入式 环境 搭建 毕业设计 论文