论文研究-基于嵌入式终端的网络考试系统研究 .pdf

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基于嵌入式终端的网络考试系统研究,刘贤玉,李蔚,本文提出了以ARM9嵌入式平台作为客户端的网络考试系统的一种方案。给出了Browser/Server模式的网络考试系统的框架,分别讨论了系统中服
中国酗技记又在线 对于外设只留下所需要功能的模块其他不是考试系统必需的功能,全部去除,这样, 可以使成本和功耗控制尽可能地降低。 是系统能够运行的存储器以太网芯 片可以使系统支持以太网和提供人机交互的接凵 作为 工具,另外, 用于烧写 嵌入式终端软件介绍 嵌入式终端的软件由 操作系统和运行于 操作系统中的应用软件构成 操作系统上我们选用嵌入式 是在嵌入式平台上使用最广泛的操作系统, 系统可用裁减地很小,另外具有代码开放性以及强人的网络功能,非常适合嵌入式应 用。同时下有非常充足的开源资源可以利用,我们这个平台上使用的图形环境 和浏览器 都属」开源软件可以免费获取使用。 应用软件上,为了实现对浏览器的艾持,我们移植了图形环境 和基」的嵌 入式浏览器 另外,为了实现通过网页从 端控制终端,我们 还写了 程序。 是基于图形库的图形环境有着精美的人机界面 是下著名的浏览器 的嵌入式版本,它基于图形库 图形环境,它可以完好地支持 并 能够很好地支持中文网页浏览 程序是基于的 的,该程序可 以注册 设备,并向网络发送广播,接受 控制点的控制,从而可以使用来控 制终端。 嵌入式终端硬件设计 硬件设计概述 嵌入式系统同一样,也是由,存储器以及一些外设构成,以 为核心构成的终端系统如图所示,该系统主要由嵌入式微处理器, 内存,以太 网 串口, 电源与 等八个部分组成 ETH FHY CFESET E们 IDR.wM c C740 RFACE 2923 alDeN HF57056162EF AX3232 是ETEF三 数引 BLANK VL川N sN 412E FOVE=1P5 RESET EET weB 图嵌入式终端硬件结构图 国武技记文在线 各模块介绍 :嵌入式微处理器: 是个基于微处理器的系统,它内嵌个基于 指令集 核,运算速度可达 它独特的并行总线结构合并分布 解决了传统 处理器在图形接凵,数据密集型应用联网医疗监测设备 导航系统等的瓶颈问题。 集成了五个控制器,以太网 控制器,图形控制器,十 分方便定制应用。搾制器完全消除了外部串行接口和存储器之间的数据传输负担 还具有两个双外部总线接口 个用于系统存储器,另一个则用作人机 接口,第二个使控制器和无需共享存储器,并仗的可用性能提 高到 在性能上可用满足我们设计的这款平台的需要 的(外部总线接∏1)支持 和 ,用于存储 掉电之后仍需要保存的信息。本系统中采用公司的 访问速度快,可重复擦写,支持位寻址,可以作为启动介质,用于存放 内核以及 内存 的(外部总线接口)支持 (同步动态随机存储器),本系统 中采用两片 公司的位宽容量的 ,型号是 内部集成了以太网控制器输出的是因此需要个以太网物理层收发器将 上层的数据进行数据链路层的包装,再道过 网络变压器将信号转化为可以在双绞线上 传输的信号。本系统采用的以太网物理层收发器是 公司的 在模 式下,理论通信速度最高可达 五 内部集成 控制器支持最高为 的分辨率,同时支持 和两种液晶屏,其中模式的视频信号用显示芯片进行数模转换,就可转化为标准 的信号。本系统采用的显小芯片是公司的 ,支持每种颜色位 的数模转换。 六:串∏ 提供一个 串凵,以及三个普通串凵。这里使用的是 口,主要用于系统调试。 串口输出的电平为电平,因此需要串口芯片将 其转换为标准 电平,本系统采用的是 公司的 七 提供对外设的支持,同时支持主口和从口,主口作为设 各,用做键盘和鼠标输入,从口用于烧写 八:电源与 提供所需的的核心电压与备用核心电压,以及的电压, 按 键用于系统复位。 国武技记文在线 嵌入式终端软件设计 系统移植 是嵌入式系统中应用最广泛的操作系统,它具冇仼务调度,存储管珄,消息队列, 终端处理等现代操作系统特征,并且针对嵌入式系统进行了优化,具有内核小,效率晑,源 代码开放等优点。内核文件映像一般只有几百,经过裁减还能够大幅度减小,非常 适用于嵌入式环境。 遵循协议,开发所有源码,可以免费使用。另外本身 包含 协议栈,以及针对各种嵌入式平台的板级支持。同时自身具备一整套工 具链,容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境 针对本系统的硬件电路,对操作系统进行相应的修改和配置,经过交叉编译,生 成适合本系统使件电路的专用内核二进制文件和文件系统文件。其基本过程是这样的 内核下载配置与编译 从 官方网站上可以下载到针对 移植的核需要注意的是由 内核的版木交义编译器建议使用 :下载交叉编译器 的主页 上下载 父叉编译器具体使用方法可参考其官方网 站上的使用说明 下载内核 下载版本的内核并解压 wgethttp://wewkernelorg/pub/linux/kernel/v2,6/linux-2,6.24,tarbz2 tar xvi linux-2624. tar. bz2 cd1inu-2.6.24 下载针对该版本的补丁并给内核打补丁,补丁内包含板级支持的内容, meethttp://rasimorgza/at91fm9200/2.6/2.6.Ix-At91.patch.gz cat 2. 6. xr-atgl patch gz patch -p1 配置內核 wgethttp://www.linuxdsam.org/twiki/pub/linux4sam/linuxkernel/at91sam926yekdefconfig c linux-26xx cp at9isa926yek_ defconfig. config make ARCH=arm oldconfig make ARCH=arm menuconfig 四:编泽内核 make ARCH=arm CROSS_ COMPILE=path to cross-compiler/cross-compiler-prefix-y 编译完成之后会在源码目录下的 生成 这就是系统可用的二 进制内核映像。 国武技记文在线 驱动 接口是由 公司在八十年代提出的用于的显示接口,其标准分辨率为 ,此后,更高分辨率的 等标准在此基础上被提出,习惯上统称为 接口。在本系统中釆用常用的分辨率 进行显小,这需要额外的驱动支持。 内部集成控制器支持最高为 的分辨率,同时支持 和两种液晶屏,其中模式的视频信号用显示芯片进行数模转换,就可转化为标准 的 号。在下载到的中包含了控制器的驱动,只需做部分修改即可支持 显 视频信号转化为需要做以下几点 为反逻辑,需要对 的寄存器 中的 和 位置。代码如下 LCDDCON2=INVLINEINVFRAMEINVCLK: 二将的核心时钟设置为 的硬什特性决定了的核心时 钟为 为整数或者是 如果进行 或者 分辨率下进 行显示 的时钟是合适的在同一分辨率下可以使用不同的时钟速率控制器会自 动调整刷新率使显示正常在核心时钟为 分辨率为 的情况下刷新率 在左右还是可以满足要求的。 三要修改的行信号和场信号的时序 表1VGA参考时序数据 行时序(Ws) 顿时序( lines 图像模式 024x768XGA(75Hz)12|221300.2328768 1024x768XCA(60Hlz)2.12.51580462|7683 800×600svA6UH)3.22220.01.0423600 640×480VCA7H2)203.820.30.53164801 Back porch b Fruit porch d Back porch 1 Front porch d Display interval c Display inl caval c DATA DATA HSYNC 4SYNC aSync a 图 标准参考时序图 修改 中结构 中的六个参数 就是上面图中行时序和帧时序的参数,这些参数与实际显示效果密 切相关而且针对不同分辨率不同时钟速率以及不同的显示屏都是需要进行调整的如果设 置不正常轩则显示位置不正确或者边界超出屏幕重则完全不能显示可以参照图中的数 值,但具体数佰可能还要靠不断地调试得出。 四调视频输出的像素格式 的视频输出在像素的模式下是模式的并 中国酗技记又在线 且是 )顺序对」标准的 信号在这里会出现红蓝颜色相 反的问题,同时不论髙位是蓝色还是红色,最重要的最高位都会被丢弃,这样像素的颜色是 无论如何也不能正常显示的。必须进行转换 R(5)G(6) B(5) 1110 RGB(565)格式像素 (5)R(5) 115 109 BGR(555)格式像素 图 与像素格式 转换可用采用的方法有软件的也有硬件的方法,这里采用语言内联函数的方法 图形界面 概述 开发包是一个类库以及一组用来定制多平台下程序的工具,它有多种操作 系统平台下的开发工具,所开发的应用稈序纾相应编译也能运行在不同的操作系统上, 例如 等。是以工具 开发包的形式提供给开发者的,这些工只开发包包括了图形设计器, 制作工只,字 体国际化工具,的类库等等一般用到的是三个开发包 平台下的版本。在嵌入式开发中,为提 供 开发上具和具( :用于 的版本。是针对于嵌入式系统的特点,对 下的进行特别裁减和增补后的嵌入式。因此也是的一个类库和一套 开发工具,只不过是针对于嵌入式系统的。 可以认为是基于库的一个嵌入式桌面环境,同时又为开发者为嵌 入式设备编写程序提供了一个面向对象的( ,应用编 程接口) 在木系统中我们的 就是基于 图形用户界面库的,因此在编译 之前必须先编译。而编译需要这个可以通过编译 米获 得另外如果要使用提供的输入面板输入法等功能就要让 运行在 中国酗技记又在线 环境中因此还必须编译 特性 运行 所需的系统資源可以很少,相对与庞大的 ,几十的 和内存就可用满足 的需要。这主要是囚为 没有使用 而 是直接用 作为底层图形接口。你可以选择不编译一些些你不需要的功能,进 步它的内存占有量 应用源代码 ot API Qt/xll Ot Embedded Qt/XLib X Window server 帧缓冲 LImux内核 图 与 的版木的比较 基于嵌入式设备定制的一组 的 和 版本提供的都是相同的和工具。 还包括类库以及 支持嵌入式开发的工具。 提供了一种类型安全的被称之为信号与插槽的真正的组件化编程机 制。的窗口在事件发生后会激发信号。可以建立一个插槽(函数),然后调用 凶数把这个插槽和激发的信号连接起来,这样就完成了一个事件和响应代码的连接。信 号与插槽机制并不要求类之间互相知道细节,这样就可以相对谷易的丌发出代码可高重 用的类。信号与插槽机制是类型安全的,它以警告的方式报告类型错误,而不会使系统 产生崩溃 对象⊥ conTec(对象1,信号1,对象2,插槽1 信号1 conTeC(对象1,信号1,对象2。插槽2) 信号2 对象 信号1 插槽1 插槽2 对象3 信号1 uUme对象1,信号2,六象4.插槽1 对象4 插槽1 插槽2 une;(对象3,信号1,对象4,插槽3) 图一些信号与插连接的抽象图 国武技记文在线 编译 准备源码包和交叉编译环境 ):本系统采用的源码包如下这些源码包都可以在网上免费下载到 源码包 的源码 的源码 :图形环境 的源码 交叉编译器: 交叉编译器的源码,版本为 其他源码包 生成 的工具 :提供 库 :提供 库 :提供库 :提供库 ()准备交叉编译环境 在本文中运用的交叉编译工具是 这是专门为处理器设计的 交叉编译工具。该工具主要包含:交叉编译器( ),编译库 包含文件头 文件和一些与 处理器相关的其他工具。这些工具都包含在 压缩包文 件中。 在使用交叉编详器之前,要将其目求添加到变量下: cd /usr local arm tar xzvf cross.2. tar bz2 export PatHsPATH: /usr/local/arm/3.3.2/bin 另外, 在编译 的时候被用作生成 的工具。因此需要将其解压, 并将其路径输出到环境变量中。具体过程如下 cd /usr/localfarm tar xvf tmake-1.11.tar. bz2 export TMAKEDIR=yusr/ocalarm'tmake-111 export TMAKEPATHE TMAKEDIR/blqwsarm-linux-g++ ():淮备编译所需的库 在编译的时候,如果选择,需要一下几个库的支持 般交叉编泽器里不提供这几种库。因此需要自行编译,比如希望编译的库支持 就必须将 解包进行交叉编译,牛成 文件,并拷贝到交叉编译器的 日录下。其他几个厍也是如此,具体编译方法不是本文重点,可参考有关文献。 编译 编译 的唯一目的就是为编译提供(用户接口编译器)用来把 文件转成和文件编译成功后将生成的拷贝到的日录下。编译的步骤如 国武技记文在线 下图所 tar xzwf gt-x11-2.3.2.tar.gz tar xzvf qt-embedded-2310.tar. gz dqtx11-23.2 export QIDIR-SPWD echo yes. /configure -static --no-opengl-n0-5m make cp gt-x11-2.3.2/bin/uuc gt-embedded-2310 三编译 为了使编译能够成功以及编译岀米的满足我们平台的需求,在正常编译之前 要做一世工作 )修改并拷贝 的配置文件到 拷贝前要进行修改使它能白动识别并且支持的鼠标和键盘能支持中文。 tar xzvf gtopia-free-2.3.2.tar.gz Vi qtopia- free-2.3.2/src/gt/qconfig-qpe h 找到下面这些行如果没有注释掉就将其用注释 自动加载鼠标 支持鼠标 支持 中文 ():修改头文件使图像为像素且为格式 定义宏 为 ();设置环境变量 export QTDIR=SPWD qt-embedded-2310 export QPEDIR=SPWD/gtopia-free-232 expoItLD LIBRARY PATH=SLD LIBRARY PATH: SQTDIR / lb: SQPEDIR/lib export PATh=SPATH: SQTDIR/bin SQPEDIRbin STMAKEDIR bin ():编译 d SQTDrr (echo yes echo no)./ configure -config pe -system-jpeg-110-xft-depths 16 platform linLx-arm-g++-gif -thread make 编译完成后,在的录下会生成 库文件,这就是 图形库,可供其他稈序调用

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