电气专业参考开题报告.doc

南京师范大学毕业设计（论文）开题报告姓 名： 陈文杰 学 号： 21070622 学 院： 电气与自动化工程学院 专 业： 机械工程及自动化 专业方向： 机械工程及自动化 题 目： 基于ARM9的TFT液晶触摸屏显示研究 指导教师： 狄利明 2011 年 3月 5日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1本课题的目的及研究意义嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应系统对功能、可靠性，成本，体积以及功耗严格要求的专用计算机系统。在计算机、互联网和通信技术高速发展的今天，嵌入式系统开发技术取得迅速发展，嵌入式产品以其小巧、使用方便、实用等特点越来越受到人们的青睐，已经广泛地渗透到航天、电信、网络、信息家电、测控仪表、医疗、工业控制、军事等各个领域。 如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等,可以说除了计算机和服务器之外所有的计算设备都属于嵌入式系统，嵌入式系统无处不在，因此可以说嵌入式系统开创了电子元器件的新纪元。嵌入式系统的飞速发展离不开嵌入式处理器和嵌入式操作系统的发展。嵌入式处理器方面，ARM已取得了极大的成功，在创立至今短短的几十年的时间就占据了75的市场份额，ARM芯片在嵌入式领域几乎随处可见，它目前是世界上销量最大的32位微处理器。32位的ARM处理器由于它的低成本、低功耗和高性能的特性，使其已成为32位嵌入式处理器的事实上的标准。嵌入式操作系统方面，开源系统Linux由于很多程序员的加入，使其不断的在发展壮大。嵌入式Linux具有可用于多种硬件平台、源码开放、内核高效稳定，可移植性好、网络功能强大以及版权免费等优点，使其成为嵌入式领域主流的嵌入式操作系统，其新功能的加入和完善速度超过了现今世界任何一种操作系统。据IDG统计，嵌入式Linux已占领嵌入式操作系统份额的60%以上。随着嵌入式系统功能的完善以及图形显示设备的广泛应用，目标产品对图形化的人机接口界面（GUI）的需求越来越多，要求也越来越高，良好的人机接口界面是嵌入式系统设计的一个关键技术。当初的一些简单的人机交互接口已经无法满足人们的要求，几乎只要是面向人机交互的嵌入式产品，就会涉及文字编辑、图形视频，甚至Web浏览器，而这一切均要求有一个高性能、高可靠的GUI的支持。TFT液晶触摸屏的出现使显示屏从一种输出终端变为同时具备输入输出功能新型人机互交界面，摆脱了传统键盘对人机互交的束缚，建立了新的更为直观人机互交方式,同时扩大了屏幕面积，因此极具发展前景。ABIResearch最近发表的研究报告，2008年采用触摸屏的手机出货量将超过1亿部，2012年具备触摸型用户界面的手机出货量将超过5亿部。另据市场研究机构DisplaySearch最新报告，全球触摸屏模组2008年的产值已达36亿美元，预计到2015年将增长至90亿美元,年复合成长率为14%。触摸屏的应用前景极为看好。本论文的选题正是结合ARM微处理器、嵌入式Linux操作系统和TFT液晶触摸屏这三个热点领域，在三星公司生产的基于ARM920T的S3C2440微处理器上，设计和实现了基于嵌入式Linux操作系统和ARM微处理器的用户界面显示系统。采用开源的C+图形用户界面开发工具QT和数据库SQLite，开发一个基于ARM嵌入式系统的具有信息录入、查询、修改等功能的汽车信息查询管理系统，并在GT2440开发平台TFT液晶触摸屏上实现图形用户界面显示和触摸操作功能。本设计可以应用于汽车4S店、汽车展览会等场合，通过液晶触摸操作，方便用户对公司汽车产品的了解，具有较大的实用价值，并且可为以后液晶屏控制系统的研制提供参考。 2本课题的国内外的研究现状作为一个热门的研究领域嵌入式系统已经有了近 30 年的发展历史。进入二十一世纪以来，基于嵌入式的数字化产品在全球范围内得到了突飞猛进的发展，产生了许多形态各异的嵌入式设备，如手持电脑、可上网的无线移动电话、机顶盒、家庭网关、可上网的车载盒、智能家用电器等等。嵌入式设备由于其体积小、屏幕尺寸小、操作界面简单、实时性要求高、处理器资源匮乏、存储空间不大等特点，其用户交互界面与传统的 PC 平台具有很大不同。一方面，嵌入式设备的交互设计符合人机交互设计的一般规律，可以利用人机交互界面的一般设计方法；另一方面，由于嵌入式设备的独特性，嵌入式交互设计又有其自身的特点。 针对嵌入式设备的人机交互研究目前尚处于起步阶段， 目前国内外有许多学者或研究机构针对嵌入式设备上的界面开发规范进行了一些初步的研究。具有优秀的嵌入式人机交互界面的产品往往能受到用户的欢迎，具有良好的市场前景。从硬件上看，目前，作为主流32位RISC嵌入式处理器ARM（Advanced RISC Machines），以其高性能、低功耗的优势占据很大的市场份额。ARM处理器家族大致分为如下系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11、SecurCore、和Cortex等。不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。在处理器生产和研制等方面，国外各大厂商都有自己的系列产品，并且在不断地根据市场需求，研制出新的产品，而嵌入式产品也不断问世，现在设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多万家。而国内从事嵌入式芯片生产和研发比较晚，并且没有自己生产嵌入式芯片的能力。嵌入式Linux的开发和研究是操作系统领域中的一个热点，目前已经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux，而在ARM平台上运行嵌入式Linux则更是开发嵌入式设备的主流。在对基于Linux嵌入式系统的应用技术研究方面，国外发展起步较早，较为成熟，现在应用的嵌入式Linux系统有RT-Linux，uClinux，Embedix，XLinux，PoketLinux，MidoriLinux等，Linux内核已由Linux2.4版本发展到Linux2.6版本；而国内从事嵌入式Linux应用系统技术研究比较晚，在嵌入式操作系统方面有自主知识产权的产品较少，一般都使用的是开放源码的操作系统。大部分涉足嵌入式开发的公司还处在起步阶段，还不成熟；它们主要生产面向高校的实验系统平台，或者，更多的是提供嵌入式应用开发技术的培训服务。目前，我国主要有红旗嵌入式Linux。随着微电子技术和材料工业的进步，图像显示技术飞速发展，而TFT液晶触摸屏，由于具有自然友好的人机交互界面，操作方便、简单等特点，得到了广泛应用。同时大多ARM处理器都带有TFT液晶显示模块接口和触摸屏模块接口，能够很好地连接TFT液晶触摸屏，因此，基于ARM的TFT液晶触摸屏显示已广泛应用于手持设备和工业控制领域。嵌入式软件设计者对TFT液晶触摸屏显示的研究主要是对基于嵌入式的图形界面的开发，在多媒体技术上痛下苦功。目前，linux系统下常用的图形界面开发环境主要有Qt/Embedded、MicoWindows、MiniGUI、GTK、OpenGUI等，这些GUI在定义接口、体系结构和功能特性存在很大差异，采用的技术路线也有很大的不同。其中Qt/Embedded是当中最为优秀的GUI库，它是一个多平台的C+图形界面应用程序框架，其对象容易扩展，可移植性好，支持多个GUI平台的交互开发，可以方便地建立各种精美的图形界面，并可以方便地和硬件底层驱动相连接实现各种功能。现在Qt/Embedded被广泛应用于各种嵌入式产品和设备中，从消费电器（如智能手机、机顶盒）到工业控制设备（如医学成像设备、移动信息系统等）。但是，基于嵌入式系统的图形界面开发技术还不够成熟，还处于快速发展阶段，国内一般的嵌入式设备距离友好的人机界面要求还有很长的路要走。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告3本课题的研究内容本论文基于三星ARM芯片S3C2440嵌入式控制系统，主要研究嵌入式工业控制用的液晶显示触摸屏人机界面关键技术。学习研究ARM9核处理器S3C2440的结构及工作原理,深入理解TFT液晶触摸屏的工作原理和驱动编程，研究嵌入式Linux系统的配置、编译和安装，重点研究运用Qt/Embedded嵌入式图形用户界面开发环境和SQLite嵌入式数据库实现基于嵌入式的汽车信息查询管理系统，并在GT2440开发平台TFT液晶触摸屏上实现图形用户界面显示。论文的主要工作包含以下内容：1. 深入分析GT2440教学实验平台上的核心微处理器S3C2440及各外设的工作原理及其们之间接口。2. 学习研究TFT液晶显示器的工作原理及S3C2440处理器内部TFT-LCD模块的控制。3. 深入剖析Linux内核的工作机制，构建基于S3C2440处理器的Linux内核，并移植到GT2440开发平台上。4. 学习研究Qt/Embedded嵌入式图形开发环境,掌握Qt/Embedded的编程及交叉编译方法。5. 学习研究SQLite嵌入式数据库的创建、查询、和各种操作的程序编写,将SQLite的最新版本进行定制后移植到开发板上，为开发作准备。6. 开发设计汽车信息管理系统：根据系统要求在SQLite上创建数据库，运用 Qt/Embedded并与SQLite相链接，在ARM-LINUX平台上实现一个具有文字图片显示，信息录入、查询、修改、删除等功能的汽车信息查询管理系统，并移植到GT2440开发平台上。7. 解决开发中的中文输入法问题和设计软键盘进行屏幕输入及使用SQLite存储图片文件的问题。8. 在GT2440开发平台上运行调试。9. 最后对课题所做的工作进行了总结，讨论了该领域存在的一些问题，展望了下一步的工作。4本课题的实行方案、进度及预期效果实施方案： 在硬件上，选用ARM9嵌入式开发系统GT2440嵌入式开发板，它是一款具有极高性价比的嵌入式开发系统，采用三星公司的高主频高性能S3C2440A 处理器作为主控芯片，64MB SDRAM,256MB flash，有足够的存储空间；该开发板配备 3.5 寸带触摸数字液晶屏，具备 1600万真彩色，可以实现艳丽的色彩效果，完全满足本毕业设计的需求。在软件上，需在电脑上安装一Linux操作系统，本人安装了Ubuntu操作系统，在网上下载Linux内核2.6版本，配置和交叉编译成基于S3C2440处理器的嵌入式Linux内核；编译和配置BootLoader；在GT2440开发板上烧写BootLoader和安装linux内核；在Ubuntu主机上根据信息系统的需求，运用Qt和SQLite按要求编写汽车信息查询管理系统程序代码，交叉编译，并在主机上Qvfb虚拟平台上调试，调试成功后将生产的可执行文件移植到GT2440平台上运行，完成本课题设计。课题进度：2.24-3.10 收集相关资料并完成开题报告；3.11-3.20 熟悉S3C2440工作原理及GT2440开发板使用，学习研究TFT液晶显示器的工作原理及S3C2440处理器内部TFT-LCD模块的控制。3.21-3.31 学习Linux系统操作，嵌入式Linux的编译和移植，arm-linux-gcc交叉编译器的使用，Makefile文件的编写等。4.1-4.6 学习研究Linux系统下Qt和SQLite语言编程，及其在开发板上的编译和移植。4.7-4.10 利用SQLite数据库平台按要求搭建汽车信息查询管理系统数据库，编写添加、修改、查询、删除的操作的链接函数，并向数据库录入汽车信息数据。4.11-4.25 设计基于Qt和SQLite相结合的嵌入式平台上的汽车信息查询管理系统。 4.26-4.30 实验系统板上载入程序，并完成系统调试。5.1 -5.20 成毕业论文、准备答辩。预期效果：完成一个基于嵌入式系统的图形用户界面系统汽车信息查询管理系统，该系统具有汽车信息文字和图片显示，以及信息录入，查询，删除，修改等功能，并且能够在GT2440开发平台上液晶显示和触摸屏操作。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告5、已查阅参考文献：1王黎明，陈双桥等.ARM9嵌入式系统开发与实践M北京：北京航空航天大学出版社，2008.102徐磊等.Linux系统下C程序开发详解M.北京：电子工业出版社，2008.63马维华.嵌入式系统原理及应用M.北京：北京邮电大学出版社，2010.2l4陈卓，王田，梁新元等.嵌入式系统开发M.北京：电子工业出版社，2009.45李玉东，李玉萍.精通嵌入式Linux编程：构建自己的GUI环境M.北京：北京航空航天大学出版社，2010.56李永，何旭莉等.嵌入式Linux程序设计案例与实验教程M.北京：机械工业出版社，2009.37刘振兴，李宗福等.ARM嵌入式技术实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.28罗亚非.32位嵌入式微处理器原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2010.79赵克珅.基于ARM和嵌入式Linux的图形编程NanoGTKM.北京：清华大学出版社，2009.9