基于ARM和WINCE的开发

 

 

嵌入式实验室

 

 

建

设

方

案

 

 

 

目  录

 

一、引言... 3

1.1、嵌入式系统的发展概况及实验机型的选择... 3

1.2、实验室建设的基本思路是"二化三层次". 3

1.3、高校嵌入式实验室组建的迫切性... 4

二、方案分析... 4

2.1、嵌入式系统的发展概况及实验机型的选择... 4

三、嵌入式系统实验室的建设... 6

3.1、硬件配置... 6

3.2、软件需求... 9

3.3实验内容描述... 9

3.4实验教材描述... 12

3.5结构要求及需要强调的内容：... 12

3.6、实验室总体布线及格局规划... 13

四、实验室效益... 14

 

 

一、引言

1.1、嵌入式系统的发展概况及实验机型的选择

随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。所谓嵌入式设备，是指具有计算机功能，但又不称为计算机的设备或器材，几乎包括了我们周围的所有电器设备：PDA、手机、机顶盒、汽车、微波炉、电梯、安全系统、自动售货机、医疗仪器、立体音响、自动取款机等。

 

"越简单越是高科技"，嵌入式系统工业是专用计算机工业，其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；通用计算机的发展变为功能电脑，普遍进入社会，嵌入式计算机发展的目标是专用电脑，实现"普遍化计算"，因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的"数字基因"。并引用了沈绪榜院士的预言，"未来十年将会产生针头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片"，将为我们提供无限的创造空间，嵌入式系统的重要性由此可见一斑。

 

 

1.2、实验室建设的基本思路是"二化三层次"

   二化：中心化、一体化

 

     中心化：面向全校的基础课程实验教学和相同相近实验课程归并整合为校级实验中心，可以挂靠某个系运行管理；

     一体化：有条件的系要根据实际情况将现有的教研室与实验室合并于一体，二块牌子一套班子。

 

   三层次

     第一层次：面向全校开放的公共服务体系：跨院跨学科的基础课或专业基础课校级实

验教学中心；

        第二层次：原则上为一个或几个学院开设专业基础课实验教学的院级中心实验室；

        第三层次：专业实验室。专业实验室分为教学与科研两个体系；在体制上要力求做到：四位一体、模块组织、因人设所。

 

     四位一体：专业建设、课程建设、学科建设、实验室建设。

     模块组织：按研究方向(长期、稳定、特色明显)、学术带头人、梯队、学生构建模块，进行项目论证和建设。

     因人设所：以引进的级高层次人才设置研究院所，创出新的科研教学增长点。

1.3、高校嵌入式实验室组建的迫切性

     高校是培养科研人才的重要基地，是创造高科技产品和高技术人才的重要基地，是推动社会科技发展的重要力量，在嵌入式产品日渐普及和迅速发展的今天，嵌入式方面人才的紧缺就日渐突出，众多公司和科研院所不惜重金骋用嵌入式系统开发方面的高层次人才，因而，高校培养嵌入式系统人才的任务已迫在眉睫，反其作用，其给高校带来的社会效益和经济效益也同样是不可估量的! 既培养出高层次的适时性人才，又为自已带来可观的经济效益，这种双赢做法正在为各高校所看重和采纳。实验室就是培养人才的摇篮，组建一个能为学生提供充分的动脑，动手的场所，提供一个充分锻炼的机会，实验室将是一个最有效的手段。

 

 

二、方案分析

2.1、嵌入式系统的发展概况及实验机型的选择

就嵌入式系统的国内外情况而言，可以用于嵌入式系统教学的芯片很多，如ARM7、ARM9、Xscale、PowerPC等等，那么到底选择何种芯片更适合教学呢？由于教学应用的特殊性，一个典型的嵌入式教学系统应该具有以下特征：

1、芯片的选择具有普遍性，通过学习，学生可以比较方便地将所学的知识移植到其它的芯片上。

2、应该具有丰富的硬件资源，芯片的价格不能太高。

3、具有相当多的软件资源，容易找到很多的操作系统移植以及相应的应用软件开发资料。

4、国内应该拥有相当多的用户市场，国内的用户越多，我们学校学生学得的知识就越能直接为社会所用，就越能提高学生的一次就业率。

5、芯片应该拥有一定的生命率，生命周期越长代表芯片越成熟、所建的实验室生命周期也越长。

 

从国内的情况来看，比较多的学校是选择ARM7和ARM9，其中ARM7以44B0芯片为主，ARM9 以S3C2410 为主。该两款芯片的性能价格比相对较高。ARM7 的性能较差一些，不能运行Windows CE，只能运行ucos、uclinux等，而且该芯片已经停产。ARM9的S3C2410性能要高档的多，可以运行Linux 和 Windows CE.net 等操作系统，并且该芯片是国内ARM9芯片销量最多的品种，因此选择该芯片做为我们的机种选型是比较合理的方案。

 

在操作系统的学习上，学生学习基本上在ADS、linux、Windows CE.net环境下，其中ADS环境下的学习类似单片机的学习，对操作系统的概念没有。linux、Windows CE.net是目前常用的嵌入式操作系统，对职校的学生来说，相对而言在应用层软件的开发可能要更为重要一些，而应用层软件的开发Windows CE.net无论从教学的方便性还是学生学习的亲和性来说都比较好的，因此在机型选择上应该更多地需要考虑Windows CE.net下资源的丰富程度。Linux是一个开放性系统，由于很多资料都免费开放，所以国内众多的产品在该操作系统下都相差不大，因此从操作系统的选择来说，更多地考虑Windows CE.net下资源的丰富程度，对于评价软件的水平是有一定的参考价值的，特别是Windows CE.net越来越多地被各种产品开发商选用的当今社会。

三、嵌入式系统实验室的建设

3.1、硬件配置

实验环境：可按实际情况，大小适中，以学生操作宽松，舒适为准。方便老师搞科研，开发创新。可计：

1、 实验桌：40 张，类型无特殊要求，大小为0.8＊1.5 平米左右，高度0.75米左右，有PC机操作台最宜。

2、 实验椅：40张，类型无特殊要求，单人学生椅，与实验桌的高度相配即可。

3、 实验用PC机：40台，配置无需太高，以下为最低配置，向上为宜。

CPU：奔腾机系列，赛扬系列，AMD 系列 等CPU 均可，主频1G以上 。

显示器：17英寸彩显。

硬盘：40G以上。

内存：256M以上。

主板：标准PC主板，应至少有一个串口/并口，4个USB接口

键盘：标准PC键盘。

鼠标：普通鼠标。

网卡：10/100M  双网卡（如无需访问局域网可配置单网卡）

交换机：1-2台

硬盘分布：Windows系统盘：15-20G

          Linux分布：10G

          学生用分区：10G

4、示波器、信号发生器、万用表、ARM仿真器各40台，选用市场上普通的型号即可。

5、嵌入式实验系统：DM2410B+ 嵌入式实验系统40套+1套教师用机，其每套标准配置包括：

 直流稳压电源一个。

 串口传输电缆一根。

 系统开发平台一个。

 键盘鼠标一套。

 800*480 LCD液晶显示器一块（带触摸屏）。

 液晶显示器至系统开发平台并行电缆一根。

 用户手册、实验手册 。

 开发环境及操作系统的资料。

 

其中，系统开发平台配置及性能简介如下：

     

序号

货物名称（设备/配置）

主要配置参数及功能描述

描述

 

CPU

S3C2410

266或203MHz 主频

SDRAM

三星K4S561632E-TC75

64Mbyte

NAND FLASH

三星K9F1208U0M-YCB0

64Mbyte

NOR FLASH

SST39VF1601

2Mbyte

显示

7寸TFTLCD液晶屏（真彩）

分辨率800*480

声音

UDA1341TS

支持双声道声音采集和播放

以太网

CS8900

10M以太网络芯片

USB主口

4Port,USB1.1规范

可以接键盘、鼠标、u盘，USB摄像头，移动硬盘

USB从口

1 Port,USB1.1规范

 

串口

2个

支持最高115200bps数据传输

红外串口

1个

支持红外套接字

JTAG接口

20针JFAG接口

可支持电缆线下载和硬件仿真器

触摸屏

Touch Screen

四线电阻式

SD卡

1 Slot

支持大容量SD卡

实时时钟

32.768KHz

 

扩展接口

36pin

 

Keypad

16按键

 

LED

8个数码管

 

SPI LCD

PCD8544

点阵LCD显示模块

步进电机控制模块

4相八拍

 

AD采集模块

8个通道 10bits

 

DA转换模块

MAX5380

I2C接口8位低功耗DA

温度采样模块

LM92

12位高精度温度传感器

IIC接口E2PROM实验模块

24LC08

8K E2PROM

智能IC卡

NCN6001

支持多种IC卡制式

蜂鸣器

1

PMW

 

 

软

 

 

 

 

 

 

件

嵌入式操作系统Linux

Bootloader

Vivi

提供源码

内核

ARM-linux2.4.18

提供源码

文件系统

Jffs2，

 

图形界面GUI

Qtopia 1.7.0

提供源码

设备驱动

音频驱动

提供源码

 

7’ LCD驱动

提供源码

 

Touch screen驱动

提供源码

 

USB Host驱动

提供源码

 

Serial Port驱动

提供源码

 

CS8900网卡驱动

提供源码

 

OV511+

提供源码

开发工具

QT Embedded开发环境

提供源码

 

GCC for ARM 2.95.3

提供源码

嵌入式操作系统WindowsCE.NET4.2BSP

板级支持包BSP

Bootloader

提供源码

 

CS8900以太网驱动

提供源码

 

音频驱动

提供源码

 

7’LCD驱动

提供源码

 

触摸屏驱动

提供源码

 

USB Host驱动

提供源码

 

USB Slave驱动

提供源码

 

双个串口驱动

提供源码

 

红外串口驱动

提供源码

 

WatchDog驱动

提供源码

 

OV511+

提供二次开发包

 

SPI LCD驱动

提供源码

 

AD驱动

提供源码

FLASH下载

SJF2410

提供源码

同步工具

Active Sync3.5

 

下载工具

EShell

 

MPEG4播放

 

软解压流畅播放

 

6、以上即为嵌入式系统实验室所需的主要硬设备。

3.2、软件需求

 Win2000操作系统；安装软件：PB/ADS/Multi-ICE

 Red Hat Linux 9操作系统；安装软件：evc/(vs2005)

3.3实验内容描述

 

 

 

 

 

 

 

 

实

验

清

单

 

 

ADS环境下实验

 

JTAG下载和调试实验

 

ARM 环境下汇编语言与C 语言实验

 

中断实验

 

串口通讯实验

 

WatchDog 实验

 

RTC 实验

 

PWM 实验

 

DMA 实验

 

SPI 通信实验

 

IIC 通信实验

 

A/D 实验

 

键盘驱动实验

 

步进电机控制实验

 

数码管显示实验

 

温度传感器实验

 

触摸屏实验

 

D/A 实验

 

SD 卡读写实验

 

数字音频接口实验

Windows CE。Net环境下实验

 

BSP包制作实验

 

BSP包的编译和镜像下载实验

 

WinCE下窗口程序编写实验

 

WinCE下多线程编程实验

 

触发式自动视频照相编程实验

 

视频测距系统实验

 

Windows CE串口通讯实验

 

WinCE以太网套接字实验

 

WinCE环境下红外通信实验

 

CDMA通讯实验

 

GPS实验

 

WinCE Makefile和Sources实验

 

WinCE驱动实验

 

WinCE看门狗实验

 

温度传感器实验

 

WinCE下A/D驱动实验

 

SPI液晶屏实验

 

Windows CE中断处理实验

 

WinCE下定时器实验

 

WinCE下bootloader实验

LINUX环境下实验

 

Linux 交叉编译平台实验

 

Linux 移植实验

 

Linux 环境下文件系统实验

 

Linux 环境下应用程序开发实验

 

Linux 环境下多线程应用程序实验

 

Linux 环境下驱动程序实验

 

Linux 环境下的串行通信实验

 

Linux 环境下的中断实验

 

Linux 环境下的Watchdog 实验

 

Linux 环境下定时器实验

 

Linux 环境下的SOCKET 通信实验

 

Linux 环境下的USB 接口实验

 

Linux 环境下的WEB 服务实验

 

Linux 环境下显示驱动及应用实验

 

Linux 环境下的触摸屏实验

 

Linux 环境下Qt 交叉编译环境的移植

 

Linux 环境下Qt 编程实验

 

3.4实验教材描述

 

 

教

 

 

材

教材资料

 

《ADS实验指导书》

包含上机手册和实验指导（电子版）

 

《WinCE实验指导书》

 

《Linux实验指导书》

 

实验开发板原理图

Protel格式

 

3.5结构要求及需要强调的内容：

 

1、考虑到学生实验过程中全裸的主板结构容易造成关键元器件或核心板的损坏，不能采用全裸大板结构，宜采用关键核心主板带保护装置的结构，但不能影响所有接口的方便使用。

 

2、考虑到Windows CE.Net的应用日益广泛，系统必须提供完全正确的BSP包，以及必须提供Windows CE.Net环境下的USB摄像头驱动和演示实验。

 

3、为了学生学习方便，供货方的实验指导书及说明书必须以电子文档形式提供。

 

4、系统必须提供CDMA，GPRS，GPS等扩展模块的扩展接口。

 

3.6、实验室总体布线及格局规划

 

               下图是32座实验室的实验室工作台安放位置图

教师讲台

 

 

 

 

               下图是主要设备安放位置图

 

电脑

信号发生器、示波器、万用表等常用设备

电源插座

 

四、实验室效益

实验室的效益是多方面的，其直接的效益有以下几点：

 

1、在嵌入式人才及其缺乏的今天，办好嵌入式系统实验室，为学生提供良好的教学平台，对于提高学生的就业率，提高办学效益有重大意义；

 

2、利用先进的嵌入式实验设备，可以在提高教学效果的同时，提高学校教师教学科研能力，在日常的教学科研工作中创造出更多的效益。

 

3、利用学校业余时间面向社会创办嵌入式系统短期培训班，直接创造效益，同时在嵌入式领域里提高学校的知名度。

                                杭州海成电子技术有限公司

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