基于ARM9內(nèi)核和嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)投影機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要: 對(duì)嵌入式系統(tǒng)的基本概念、原理和基于ARM的嵌入式Linux應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)作了介紹；設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套用于投影機(jī)的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用Internet，通過(guò)對(duì)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程和上層軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，客戶端可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)置的http服務(wù)器，將投影機(jī)的相關(guān)參數(shù)直觀實(shí)時(shí)地在Web頁(yè)面上顯示出來(lái)，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于投影機(jī)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)顯示參數(shù)的設(shè)置。
關(guān)鍵詞： 投影機(jī); Linux; ARM；CGI

投影機(jī)網(wǎng)絡(luò)化正成為投影機(jī)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要趨勢(shì)，通過(guò)標(biāo)配的有線及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口或選配的網(wǎng)絡(luò)適配器，用戶可以通過(guò)計(jì)算機(jī)更方便地向投影機(jī)傳送顯示控制信號(hào)，在投影機(jī)上顯示輸出內(nèi)容，可通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)監(jiān)控管理投影機(jī)。
1 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)：
(1)嵌入式系統(tǒng)通常面向特定應(yīng)用。與通用型系統(tǒng)的最大不同是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的功能集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，與網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來(lái)越緊密。
(2)嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。
(3)嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
(4)嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，它的升級(jí)換代也是與具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，一般具有較長(zhǎng)的生命周期。
(5)為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)中，而不是存儲(chǔ)于磁盤(pán)等載體中。
(6)嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開(kāi)發(fā)能力，設(shè)計(jì)完成以后用戶通常不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)[2]。
2 嵌入式投影機(jī)系統(tǒng)的組成
本系統(tǒng)采用目前比較流行的ARM處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)投影機(jī)進(jìn)行信息采集，并向局域網(wǎng)中的投影機(jī)發(fā)出控制命令。在ARM處理器的NAND Flash中，固化了嵌入式Linux操作系統(tǒng)和http服務(wù)器，可以將投影機(jī)的投影信息及時(shí)地傳輸給用戶，同時(shí)用戶可以方便地通過(guò)瀏覽器修改投影機(jī)的投影參數(shù)。
首先，用戶在瀏覽器中輸入已經(jīng)聯(lián)入局域網(wǎng)的投影機(jī)嵌入式模塊的IP地址，向嵌入式模塊的http服務(wù)器提出連接請(qǐng)求，輸入正確的用戶名和密碼之后，用戶就可以登錄系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)之后，嵌入式模塊首先會(huì)通過(guò)IPC(進(jìn)程間通信)的方式和投影機(jī)的核心模塊通信，投影機(jī)設(shè)備將當(dāng)前投影參數(shù)讀取出來(lái)，然后將參數(shù)通過(guò)IPC(進(jìn)程間通信)發(fā)送給嵌入式模塊，嵌入式模塊通過(guò)TCP/IP協(xié)議棧將參數(shù)返回給瀏覽器，用戶則通過(guò)Web頁(yè)面直觀實(shí)時(shí)地查看投影機(jī)當(dāng)前的投影信息。用戶也可以選擇對(duì)投影機(jī)的投影信息進(jìn)行修改，如增加投影機(jī)投影亮度、對(duì)比度、選擇Auto Keystone方式等。
系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

3 嵌入式投影機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)
3.1 硬件平臺(tái)的選擇
基于嵌入式微處理器在嵌入式系統(tǒng)中的核心地位，選擇一款恰當(dāng)?shù)奶幚砥鞣浅Ｖ匾Ｄ壳笆袌?chǎng)主流的32位微處理器主要有Power PC、68K、MIPS和ARM等。通常在選擇微處理器時(shí)，需要考慮很多因素,如性能、功耗、價(jià)格、配套的開(kāi)發(fā)工具以及市場(chǎng)的供貨情況，而ARM在這些方面都具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)ARM還具有業(yè)界領(lǐng)先的RISC體系架構(gòu),所以,選擇基于ARM核的處理器是最理想的。
本設(shè)計(jì)采用S3C2410開(kāi)發(fā)板為硬件平臺(tái)。該平臺(tái)在盡可能小的電路板面積上集成了64 M SDRAM、64 M Nand Flash、1 M Nor Flash、RJ-45網(wǎng)卡、音頻輸入與輸出、USB Host、USB Slave、標(biāo)準(zhǔn)串口、SD卡插座、，用戶按鍵和一些用戶燈等設(shè)備接口,并且引出CPU的大部分信號(hào)引腳。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以針對(duì)S3C2410進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，并且能夠很方便地在該平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)的功能擴(kuò)展，并進(jìn)行所需的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。