嵌入式系統(tǒng)-應(yīng)用實(shí)例

1、嵌入式系統(tǒng)1盤(pán)點(diǎn)機(jī) 隨著現(xiàn)代物流業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)、超市等行業(yè)的快速發(fā)展，物隨著現(xiàn)代物流業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)、超市等行業(yè)的快速發(fā)展，物品流動(dòng)的速度越來(lái)越快，倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存周期也越來(lái)越短。這樣品流動(dòng)的速度越來(lái)越快，倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存周期也越來(lái)越短。這樣物流倉(cāng)儲(chǔ)盤(pán)點(diǎn)行業(yè)的壓力也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的人工盤(pán)點(diǎn)方物流倉(cāng)儲(chǔ)盤(pán)點(diǎn)行業(yè)的壓力也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的人工盤(pán)點(diǎn)方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代物流的發(fā)展。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代物流的發(fā)展。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)際上一些物流先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)采用專(zhuān)業(yè)的盤(pán)點(diǎn)設(shè)備際上一些物流先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)采用專(zhuān)業(yè)的盤(pán)點(diǎn)設(shè)備盤(pán)點(diǎn)盤(pán)點(diǎn)機(jī)，用于物流盤(pán)點(diǎn)。機(jī)，用于物流盤(pán)點(diǎn)。概述概述盤(pán)點(diǎn)機(jī)是如何組成的呢？盤(pán)點(diǎn)機(jī)是如何組成的呢？3 組成我們

2、在設(shè)計(jì)時(shí)采用了目前流行的嵌入式微組成我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用了目前流行的嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心部件。其微處理器選型是采用處理器作為系統(tǒng)核心部件。其微處理器選型是采用三星公司生產(chǎn)的三星公司生產(chǎn)的S3C2410S3C2410微處理器，操作系統(tǒng)采用微處理器，操作系統(tǒng)采用了了Windows CE .NET 4.2Windows CE .NET 4.2嵌入式操作系統(tǒng)。整個(gè)系嵌入式操作系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分主要分為三個(gè)大的模塊：核心板、系統(tǒng)的硬件部分主要分為三個(gè)大的模塊：核心板、系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及 LCDLCD顯示器。顯示器。 核心板上集成了微處理器、核心板上集成了微處理器、64MB SDR

3、AM64MB SDRAM和和64MB NAND 64MB NAND FlashFlash模塊及部分支持電路。模塊及部分支持電路。 系統(tǒng)板上設(shè)計(jì)有與核心板連接的接口，同時(shí)又集成系統(tǒng)板上設(shè)計(jì)有與核心板連接的接口，同時(shí)又集成有顯示器接口，以太網(wǎng)接口，有顯示器接口，以太網(wǎng)接口，USBUSB接口，串口，接口，串口，CFCF卡和卡和IrDAIrDA條形碼掃描接口等各種外設(shè)及以相應(yīng)的控制部件，條形碼掃描接口等各種外設(shè)及以相應(yīng)的控制部件，另外還有電源管理與轉(zhuǎn)換等一些附屬電路。另外還有電源管理與轉(zhuǎn)換等一些附屬電路。 31 31鍵的專(zhuān)用鍵盤(pán)是采用超低功耗的鍵的專(zhuān)用鍵盤(pán)是采用超低功耗的MSP430MSP430單片機(jī)

4、作單片機(jī)作為控制器來(lái)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行編解碼，通過(guò)自定義的串行口為控制器來(lái)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行編解碼，通過(guò)自定義的串行口鍵盤(pán)接入系統(tǒng)板。鍵盤(pán)接入系統(tǒng)板。 顯示部分是采用顯示部分是采用192192* *64 LCD64 LCD字符型顯示器。字符型顯示器。4核心核心板、系統(tǒng)板、系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及 LCDLCD顯示顯示實(shí)物圖片實(shí)物圖片5便攜式盤(pán)點(diǎn)設(shè)備外觀硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì) 嵌入式設(shè)備的硬件架構(gòu)一般都是以嵌入式微處理嵌入式設(shè)備的硬件架構(gòu)一般都是以嵌入式微處理器為核心，通過(guò)處理器接口擴(kuò)展以及系統(tǒng)硬件的支持，器為核心，通過(guò)處理器接口擴(kuò)展以及系統(tǒng)硬件的支持，把眾多的外設(shè)單元集成到整個(gè)系統(tǒng)中，并通過(guò)把眾

5、多的外設(shè)單元集成到整個(gè)系統(tǒng)中，并通過(guò)CPLD CPLD 等邏輯轉(zhuǎn)換器件和其它硬件電路完成對(duì)外設(shè)模塊進(jìn)行等邏輯轉(zhuǎn)換器件和其它硬件電路完成對(duì)外設(shè)模塊進(jìn)行讀寫(xiě)和控制操作。讀寫(xiě)和控制操作。 硬件部分主要包含有核心板，系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)硬件部分主要包含有核心板，系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及及 LCDLCD顯示器三個(gè)部分。顯示器三個(gè)部分。 系統(tǒng)核心板簡(jiǎn)介系統(tǒng)核心板簡(jiǎn)介 核心板是整個(gè)系統(tǒng)的核心，集成了盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)的核心板是整個(gè)系統(tǒng)的核心，集成了盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)的微處理器、微處理器、SDRAMSDRAM單元、單元、NAND FlashNAND Flash單元以及它們所單元以及它們所需要的輔助部件，如晶體振蕩器（需要的輔助部件，如

6、晶體振蕩器（12MHZ12MHZ和和32KHZ32KHZ兩兩組），電源模塊等等。組），電源模塊等等。67硬件平臺(tái)示意圖硬件平臺(tái)示意圖系統(tǒng)板的組成系統(tǒng)板的組成 系統(tǒng)板起兩方面的作用，一方面對(duì)核心板提供支持。系統(tǒng)板起兩方面的作用，一方面對(duì)核心板提供支持。如為核心板供電，提供外設(shè)到核心板的連接，另一方面如為核心板供電，提供外設(shè)到核心板的連接，另一方面為各種外設(shè)提供了接口。為各種外設(shè)提供了接口。 系統(tǒng)板主要集成有系統(tǒng)板主要集成有RJ-45RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)接口、USB USB 主從設(shè)主從設(shè)備接口、串行接口、備接口、串行接口、LCDLCD顯示器接口、顯示器接口、CFCF卡接口、鍵盤(pán)卡接口、鍵盤(pán)等接

7、口電路。同時(shí)，還有包含有一些相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)換電等接口電路。同時(shí)，還有包含有一些相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)換電路（如可編程器件路（如可編程器件CPLDCPLD）和電源管理部分。）和電源管理部分。 8專(zhuān)用鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)專(zhuān)用鍵盤(pán)的設(shè)計(jì) 盤(pán)點(diǎn)機(jī)的輸入信號(hào)則采用外接的串口鍵盤(pán)手動(dòng)輸入盤(pán)點(diǎn)機(jī)的輸入信號(hào)則采用外接的串口鍵盤(pán)手動(dòng)輸入和串口條形碼掃描儀讀入方式。串口鍵盤(pán)為自行設(shè)計(jì)的，和串口條形碼掃描儀讀入方式。串口鍵盤(pán)為自行設(shè)計(jì)的，適合盤(pán)點(diǎn)業(yè)需要的專(zhuān)用鍵盤(pán)，鍵盤(pán)采用了一款適合盤(pán)點(diǎn)業(yè)需要的專(zhuān)用鍵盤(pán)，鍵盤(pán)采用了一款1616位低功位低功耗單片機(jī)耗單片機(jī)MSP430MSP430進(jìn)行管理。進(jìn)行管理。 使用盤(pán)點(diǎn)機(jī)的目的是為了提高盤(pán)點(diǎn)效率，對(duì)于

8、盤(pán)點(diǎn)使用盤(pán)點(diǎn)機(jī)的目的是為了提高盤(pán)點(diǎn)效率，對(duì)于盤(pán)點(diǎn)人員而言，使用最多的就是掃描儀和鍵盤(pán)。掃描儀上只人員而言，使用最多的就是掃描儀和鍵盤(pán)。掃描儀上只有一個(gè)按鍵，使用簡(jiǎn)單。由于鍵盤(pán)的效率對(duì)于提高盤(pán)點(diǎn)有一個(gè)按鍵，使用簡(jiǎn)單。由于鍵盤(pán)的效率對(duì)于提高盤(pán)點(diǎn)的效率非常重要，所以在盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一款最合適的效率非常重要，所以在盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一款最合適盤(pán)點(diǎn)使用的鍵盤(pán)是提高盤(pán)點(diǎn)效率的重要一環(huán)。盤(pán)點(diǎn)機(jī)是盤(pán)點(diǎn)使用的鍵盤(pán)是提高盤(pán)點(diǎn)效率的重要一環(huán)。盤(pán)點(diǎn)機(jī)是一款便攜式設(shè)備，鍵盤(pán)不可能做得很大，另一方面為了一款便攜式設(shè)備，鍵盤(pán)不可能做得很大，另一方面為了便于盤(pán)點(diǎn)人員實(shí)現(xiàn)盲打，按鍵的大小不能太小，特別是便于盤(pán)點(diǎn)人員實(shí)現(xiàn)盲打，按

9、鍵的大小不能太小，特別是頻繁使用的按鍵還應(yīng)該比計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)略大。在這種頻繁使用的按鍵還應(yīng)該比計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)略大。在這種情況下，按鍵的個(gè)數(shù)就有所限制，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，最終情況下，按鍵的個(gè)數(shù)就有所限制，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，最終的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)采用了的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)采用了3131鍵的方案。其中字母和數(shù)據(jù)鍵在一鍵的方案。其中字母和數(shù)據(jù)鍵在一般情況下作為數(shù)字鍵使用，配合般情況下作為數(shù)字鍵使用，配合ShiftShift按鍵輸入字母。按鍵輸入字母。9鍵盤(pán)部分的框圖鍵盤(pán)部分的框圖10 LCDLCD顯示器顯示器 系統(tǒng)采用了一款專(zhuān)用顯示器系統(tǒng)采用了一款專(zhuān)用顯示器1921926464型型LCDLCD顯示器。該顯示器是一種圖形點(diǎn)陣液晶

10、顯示顯示器。該顯示器是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器及器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器及1921926464全全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示顯示12124 4個(gè)個(gè)( 16( 161616點(diǎn)陣點(diǎn)陣 ) )漢字，采用漢字，采用3.3V3.3V電電源供電，與處理器接口采用源供電，與處理器接口采用8 8位并行輸入輸出數(shù)位并行輸入輸出數(shù)據(jù)總線和據(jù)總線和8 8條控制線。條控制線。S3C2410S3C2410處理器內(nèi)部集成了處理器內(nèi)部集成了LCDLCD控制器，但是該控制器不支持用戶(hù)選定的顯控制器，但是該控制器不支持用戶(hù)選定的顯示器

11、，只能采用其他方式接入該款顯示器，實(shí)際示器，只能采用其他方式接入該款顯示器，實(shí)際采用的是直接掛接到處理器的通用采用的是直接掛接到處理器的通用I/OI/O口上的方口上的方式。式。11軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)選系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)選型、定制及裁減、硬件驅(qū)動(dòng)程序和用戶(hù)應(yīng)用程序型、定制及裁減、硬件驅(qū)動(dòng)程序和用戶(hù)應(yīng)用程序方面。方面。 操作系統(tǒng)的定制與實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的定制與實(shí)現(xiàn) Window CE Window CE 具有良好的圖形交互界面，便具有良好的圖形交互界面，便于開(kāi)發(fā)調(diào)試上層圖形應(yīng)用程序，所以本便攜式盤(pán)于開(kāi)發(fā)調(diào)試上層圖形應(yīng)用程序，所以本便攜式

12、盤(pán)點(diǎn)機(jī)的操作系統(tǒng)選用了點(diǎn)機(jī)的操作系統(tǒng)選用了Windows CEWindows CE。 Microsoft Windows CE .NET Microsoft Windows CE .NET 是支持多平臺(tái)是支持多平臺(tái)的、可定制的的、可定制的3232位嵌入式操作系統(tǒng)。支持多線程、位嵌入式操作系統(tǒng)。支持多線程、完全搶占執(zhí)行和多任務(wù)。不僅適用于工業(yè)上的嵌完全搶占執(zhí)行和多任務(wù)。不僅適用于工業(yè)上的嵌入式設(shè)備，同時(shí)支持高度便攜性的個(gè)人計(jì)算設(shè)備，入式設(shè)備，同時(shí)支持高度便攜性的個(gè)人計(jì)算設(shè)備，如掌上電腦、如掌上電腦、PDA PDA 和移動(dòng)通信設(shè)備等。和移動(dòng)通信設(shè)備等。 12Windows CEWindows CE

13、的啟動(dòng)過(guò)程的啟動(dòng)過(guò)程（1 1）在核心板上，將系統(tǒng)設(shè)置為）在核心板上，將系統(tǒng)設(shè)置為NAND FlashROMNAND FlashROM啟動(dòng)方式；啟動(dòng)方式；（2 2）上電復(fù)位后，系統(tǒng)自動(dòng)將）上電復(fù)位后，系統(tǒng)自動(dòng)將NAND FlashROMNAND FlashROM內(nèi)的前內(nèi)的前4KB4KB字節(jié)（字節(jié)（NBootNBoot）拷貝到）拷貝到boot SRAMboot SRAM中，執(zhí)行中，執(zhí)行boot SRAMboot SRAM中中代碼。如果需要（代碼。如果需要（NBoot 4KBNBoot 4KB），將），將NBootNBoot區(qū)數(shù)據(jù)拷貝區(qū)數(shù)據(jù)拷貝到到SDRAMSDRAM中，再執(zhí)行中，再執(zhí)行NBootN

14、Boot；（3 3）如果設(shè)置為調(diào)試狀態(tài)，）如果設(shè)置為調(diào)試狀態(tài)，NBootNBoot將將EBootEBoot區(qū)數(shù)據(jù)裝入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)裝入SDRAMSDRAM，執(zhí)行，執(zhí)行EBootEBoot，EBootEBoot程序按照用戶(hù)的指令通過(guò)以程序按照用戶(hù)的指令通過(guò)以太網(wǎng)下載太網(wǎng)下載Windows CEWindows CE鏡像文件，并將鏡像文件寫(xiě)入鏡像文件，并將鏡像文件寫(xiě)入Windows CEWindows CE區(qū)段；區(qū)段；（4 4）NBootNBoot或者或者EBootEBoot將將Windows CEWindows CE區(qū)段數(shù)據(jù)裝入?yún)^(qū)段數(shù)據(jù)裝入SDRAMSDRAM，引導(dǎo)引導(dǎo)Windows CEWindows

15、CE操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。13鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)Windows CEWindows CE支持兩種類(lèi)型的鍵盤(pán)：支持兩種類(lèi)型的鍵盤(pán)：PS/2PS/2鍵鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。本項(xiàng)目的鍵盤(pán)為串行接口，實(shí)盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。本項(xiàng)目的鍵盤(pán)為串行接口，實(shí)際占用的是際占用的是UART1UART1，與兩種標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型都不匹配。，與兩種標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型都不匹配。分析兩種標(biāo)準(zhǔn)分析兩種標(biāo)準(zhǔn)Windows CEWindows CE鍵盤(pán)接口之后，決定鍵盤(pán)接口之后，決定在矩陣鍵盤(pán)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)在矩陣鍵盤(pán)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，滿(mǎn)足本項(xiàng)目的需求。程序，滿(mǎn)足本項(xiàng)目的需求。14（1 1） 將將UAR

16、T1UART1配置為鍵盤(pán)接口；配置為鍵盤(pán)接口；（2 2） 修改修改OALOAL層中的系統(tǒng)中斷映射代碼，將層中的系統(tǒng)中斷映射代碼，將UART1UART1的硬的硬件中斷映射為邏輯鍵盤(pán)中斷（件中斷映射為邏輯鍵盤(pán)中斷（SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD）；）；（3 3）在鍵盤(pán)中斷驅(qū)動(dòng)程序中注冊(cè)鍵盤(pán)）在鍵盤(pán)中斷驅(qū)動(dòng)程序中注冊(cè)鍵盤(pán)ISTIST的中斷映射為的中斷映射為SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD，將，將SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD映射到事件映射到事件EVENT_KEYBOARDEVENT_KEYBOARD上

17、，等待鍵盤(pán)事件發(fā)生；上，等待鍵盤(pán)事件發(fā)生；（4 4） EVENT_KEYBOARDEVENT_KEYBOARD事件被觸發(fā)后，在底層驅(qū)動(dòng)模塊事件被觸發(fā)后，在底層驅(qū)動(dòng)模塊中讀取串口鍵盤(pán)代碼，填充鍵盤(pán)碼和按鍵狀態(tài)所需的數(shù)中讀取串口鍵盤(pán)代碼，填充鍵盤(pán)碼和按鍵狀態(tài)所需的數(shù)據(jù)，提交給上一級(jí)模塊；據(jù)，提交給上一級(jí)模塊；（5 5） 鍵盤(pán)管理模塊中修改掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換表，鍵盤(pán)管理模塊中修改掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換表，完成掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換。完成掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換。按照按照Windows CEWindows CE標(biāo)準(zhǔn)的鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)編寫(xiě)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序，標(biāo)準(zhǔn)的鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)編寫(xiě)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序，編譯之后的編譯之后的DLL

18、DLL程序掛入程序掛入Windows CEWindows CE系統(tǒng)，鍵盤(pán)即可正系統(tǒng)，鍵盤(pán)即可正常工作。注意，本系統(tǒng)中小鍵盤(pán)的編碼工作由鍵盤(pán)本地常工作。注意，本系統(tǒng)中小鍵盤(pán)的編碼工作由鍵盤(pán)本地的控制器（的控制器（MSP430MSP430）來(lái)完成。）來(lái)完成。15盤(pán)點(diǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)盤(pán)點(diǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā) Windows CE Windows CE 驅(qū)動(dòng)模型驅(qū)動(dòng)模型要把要把Windows CEWindows CE移植到目標(biāo)平臺(tái)上，必須為在移植到目標(biāo)平臺(tái)上，必須為在硬件平臺(tái)上的硬件設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)程序。通過(guò)設(shè)硬件平臺(tái)上的硬件設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)程序。通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以將操作系統(tǒng)和外部設(shè)備連接起備驅(qū)動(dòng)程序可以將

19、操作系統(tǒng)和外部設(shè)備連接起來(lái)，使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)別這些設(shè)備，并為應(yīng)來(lái)，使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)別這些設(shè)備，并為應(yīng)用程序提供設(shè)備服務(wù)。就像其它操作系統(tǒng)一樣，用程序提供設(shè)備服務(wù)。就像其它操作系統(tǒng)一樣，Windows CEWindows CE支持廣泛的基于各種支持廣泛的基于各種CECE平臺(tái)的設(shè)備平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)也提供一些用于驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)也提供一些用于驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的模型的模型(model)(model)。16 Windows CE Windows CE 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)備模型有兩種形式：流接的設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)備模型有兩種形式：流接口驅(qū)動(dòng)口驅(qū)動(dòng)( Stream Interface Driver )( Stream Interface Driver )和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)( Native Device Driver )( Native Device Driver ) 。兩者的差別在于它們向。兩者的差別在于它們向上層提供的編程接口不同，流接口驅(qū)動(dòng)提供一組統(tǒng)一格上層提供的編程接口不同，流接口驅(qū)動(dòng)提供一組統(tǒng)一格式的流接口，而