基于arm9和linux的嵌入式小区智能娱乐点播系统设计.docx

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基于基于arm9和和linux的嵌入式小区智能娱乐点播系统设计的嵌入式小区智能娱乐点播系统设计基于ARM9和Linux的嵌入式小区智能娱乐点播系统设计编制:

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摘要本项目实现了一款基于ARMLinux操作系统和Qt/Embedded图形系统的嵌入式视频点播系统。

该系统提供美观、友好的图形用户界面。

用户可方便地进行播放、停止、暂停、选曲等操作。

mplayer播放器输出的音频视频品质优良。

VOD是VideoOnDemand的缩写，即视频点播的意思。

顾名思义，它是一种可以按用户需要点播节目的交互式视频系统，或者更广义一点讲，它可以为用户提供各种交互式信息服务。

交互式视频点播系统一般由VOD前端处理系统、传输网络、用户机顶盒三个部分组成。

交互式VOD集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，向用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。

本设计将研究目标定位是设计一个GEC2440+液晶屏的视频点播系统。

采用的硬件环境为国内外广泛使用的ARM9处理器S3C2440，操作系统采用的是嵌入式Linux家族中的ARMLinux。

1绪论.61.1嵌入式系统概述.61.3项目内容和实现关键部分说明.72系统总体设计.82.1系统概述.82.2服务器端设计.92.2.1FTP服务器.92.2.2目录服务器.92.3客户端设计框架.92.4ARM微处理器.92.4.1ARM概述.92.4.2ARM微处理器的特点.102.4.3ARM微处理器系列.102.5嵌入式操作系统.112.5.1嵌入式系统软件结构体系.112.5.2嵌入式操作系统简介.112.5.3Linux操作系统简介.122.6QT/EMBEDDED用户界面.143系统硬件设计.163.1嵌入式系统硬件结构.163.2GEC2440结构.163.3GEC2440硬件资源.173.4S3C2440简介.184系统软件设计.194.1搭建嵌入式LINUX开发环境.194.1.1建立交叉编译工具链.204.1.2超级终端.214.1.3NFS配置.214.2BOOTLOADER移植.224.3LINUX内核配置移植.244.3.1Linux内核结构.244.3.2Linux内核配置.254.3.3Linux内核编译.274.4根文件系统制作.284.4.1文件系统结构.284.4.2常见的嵌入式文件系统简介.294.4.3建立根目录和拷贝动态链接库.304.4.4交叉编译busybox.304.4.5交叉编译bash.304.4.6建立系统配置文件.314.5MPLAYER播放器移植.314.6目录服务器.324.7人员配备.324.8开发周期.321绪论1.1嵌入式系统概述嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以配置，通常对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用计算机系统。

嵌入式系统所使用的计算机称为嵌入式计算机。

当前先进的嵌入式系统，通常由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及嵌入式应用程序四个部分组成，实现对其它设备的控制、监视、管理等功能。

在物理结构和外观上，可根据具体应用的特点，以箱体、单板、单片或者分布结点等形式嵌埋于应用系统或者设备中。

狭义而言，人们一般将深埋在宿主设备中的、使用者不可见的微处理器系统，称为嵌入式系统，常见的单片机系统就是一种典型的初级嵌入式系统。

广义而言，若计算机作为某种技术过程的核心处理环节，直接与外界自然的接口和互动，按照环境事件的节拍主动、协调地做出响应，则我们可以认为该计算机被嵌入到这个具体的技术过程中，称为一种嵌入式计算机。

包含嵌入式计算机，实现这种技术过程的系统，就可以看作为嵌入式系统。

在大系统中，嵌入式计算机不一定是可见的。

从计算机的工作模式来说，绝大多数嵌入式系统中的计算机运行于一种实时计算的模式。

德国工业标准DIN44330将实时计算模式定义为实时计算模式是一种计算机系统的操作模式。

在这种模式下，处理从外部输入的数据的程序总是就绪的。

所以，可以在可以预测的时间内得到希望的结果；外部数据到达的时间可以是随机分布，也可以是预先决定的，具体情况由不同应用决定。

实时性是一般嵌入式应用的内在要求。

根据应用所强调的属性的不同，可以将这种计算机基于ARMLinux和Qt/Embedded的嵌入式视频点播系统的研究和实现应用系统，称为嵌入式系统、实时系统或者嵌入式实时系统。

嵌入式计算机系统广泛地应用于办公自动化、消费、通信、汽车、工业和军事领域。

典型应用包括：

过程控制、网络通信、智能仪器、消费电子、计算机外设以及军事电子等。

与通用计算机系统相比，嵌入式计算机系统具有以下的特点：

（1）及时响应：

嵌入式系统是某种技术过程的核心处理环节，必须满足技术过程中的处理时间限制的要求。

（2）并发处理：

现实应用中，嵌入式系统需要实时处理的外部事件通常都不是单一的。

这些事件是随机发生的，并且可能同时出现。

因此，嵌入式处理具有分布和并发6的特点。

（3）专用紧凑：

由于嵌入式设备的用途固定、成本敏感，软硬件资源够用即可。

因此，在体积、功耗和配置等方面有明显的约束。

（4）健壮可靠：

嵌入式产品的使用人员多为非计算机专业人员，且使用环境可能不固定，往往条件恶劣。

因此，健壮性和可靠性也是嵌入式系统的必要条件。

（5）多样性：

嵌入式系统应用广泛、形式多样。

（6）技术密集：

嵌入式系统通常是计算机技术、微电子技术和具体应用行业技术结合的产物。

因此，它必然是一个技术密集、需要不断创新的知识集成系统。

（7）开发困难：

嵌入式系统本身不具备自举开发的功能。

设计完成以后，用户也1不能对其中的程序功能进行修改。

嵌入式系统开发通常需要一套专门的工具和环境。

1.3项目内容和实现关键部分说明根据目前国内外对嵌入式的研究和开发，结合实际的实验条件，本项目使用硬件平台广东省嵌入式软件公共技术中心开发的GEC2440开发板作为目标机，使用安装WindowsXP的PC机作为宿主机，并在宿主机Windows平台上安装了一个虚拟机软件，虚拟机里安装的是RedHatEnterpriseLinux4作为开发环境。

主要实现工作包括:

在宿主机上安装交叉编译工具，建立交叉编译环境，配置NFS、超级终端以建立嵌入式软件平台。

针对项目需求实现对驱动程序的完善和移植，制作适合此开发板的根文件系统。

72系统总体设计2.1系统概述交互式网络VOD构架如图2.1所示：

Mplayer播放器网络点播连接ftp服务器播放Vod客户端启动客户端返回影片信息索取影片信息目录服务器服务器图2.1交互式VOD共有四个部分组成：

（1）ftp服务器，主要提供片源服务，流媒体服务，这里我们选择Serv-U服务器软件。

此软件为一个ftp服务器软件！

可将本机的指定文件夹对外提供ftp服务。

（2）目录服务器软件，主要提供服务器上各个影片信息，主要包括片名，演员表，内容简介，影片大小以及完成片名和影片实际地址的转换。

应与ftp服务器为同一台机器。

（3）VOD客户端，主要采用QTE图形界面，用来显示服务器上的影片列表，和影片信息，取得各影片的实际地址。

调用播放器播放影片。

（4）Mplayer播放器，由VOD客户端调用，播放影片。

82.2服务器端设计2.2.1FTP服务器本设计网络服务器的FTP服务器，采用的FTP服务器软件为Serv-U，Serv-U是一种被广泛运用的FTP服务器端软件，支持9x/ME/NT/2K等全Windows系列。

它设置简单，功能强大，性能稳定。

FTP服务器用户通过它用FTP协议能在internet上共享文件。

它并不是简单地提供文件的下载，还为用户的系统安全提供了相当全面的保护。

2.2.2目录服务器由于FTP服务器采用的软件是基于Windows操作系统的，而目录服务器和FTP服务器必须为同一个IP地址。

2.3客户端设计框架GEC2440原型系统体系结构如图2.2：

应用程序播放器浏览器QPE桌面环境C库+QT库内核驱动程序底层硬件图2.2机顶盒原型系统体系结构2.4ARM微处理器本设计选用的底层硬件为基于ARM9的硬件构架。

现对ARM做简单介绍。

2.4.1ARM概述ARM（AdvancedRISCMachines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，9本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。

目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。

目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器的应用大约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场2份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

2.4.2ARM微处理器的特点采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点:

（1）体积小、低功耗、低成本、高性能;

（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件;（3）大量使用寄存器，指令执行速度更快;（4）大多数数据操作都在寄存器中完成;（5）寻址方式灵活简单，执行效率高;（6）指令长度固定。

基于这一系列优点，ARM处理器适用于多种领域，比如嵌入式控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

2.4.3ARM微处理器系列ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器。

除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。

（1）ARM7系列

（2）ARM9系列本文所用的ATMEL公司的AT91RM920T即属于该系列的处理器。

（3）ARM9E系列10（4）ARM10E系列（5）SecurCore系列（6）Intel的Xscale处理器（7）Intel的StrongARM2.5嵌入式操作系统2.5.1嵌入式系统软件结构体系现代嵌入式系统软件结构可以分为四个层次：

设备驱动、操作系统、应用中间件和应用程序，如图2.3所示。

应用程序API（应用程序接口）嵌入式操作系统基本部分电源管理OSCore文件系统GUI管理器扩展部分TCP/IP浏览器数据库WAPHTTPDDI（设备驱动接口）CPU等外围硬件设备图2.3嵌入式系统软件结构体系2.5.2嵌入式操作系统简介嵌入式操作系统（EmbeddedOperatingSystem，EOS），是操作系统的一种，是在传统操作系统基础上加入符合嵌入式应用的元素发展而来，它负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制和协调。

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