基于Linux平台的电纸书软硬件设计

论文摘要

随着网络技术的高速发展和信息内容的不断丰富,以纸张作为信息记录的主要载体已经愈发不能满足需要,加上人们日益对环保和绿色阅读的迫切需求,LCD显示器的辐射、功耗也渐渐不为人们所接受。基于此背景下,电子纸技术应运而生。基于E-ink的电子纸采用电子墨水技术,除了具备传统纸张的柔韧性和可折叠特性,还具有无需背光、功耗低、不伤眼和类纸阅读效果等特点。本文设计的电纸书阅读器就是采用电子纸作为显示屏,运用成熟的嵌入式技术,制作出具备文档阅读、音乐播放、Wi-Fi和3G网络访问等多种功能的低成本、低功耗且易携带的电子图书阅读器。这将同时满足信息保存、绿色阅读和环保的需求,具有广阔的市场前景和重要的研究意义。本文分析了电纸书阅读器的产生背景和国内外发展现状,研究了电纸书阅读器采用的相关技术,包括电子纸技术、嵌入式技术、网络技术和图形界面开发工具等。分析系统的总体需求,提出软硬件整体设计方案。在硬件部分,采用E-ink的6寸电子纸显示屏、GD6201E电子纸驱动控制芯片和四线电阻式触摸屏；选用具有高主频、MMU模块和丰富API接口的S3C2440作为核心处理器；低成本、高度集成的88W8686芯片作为无线模块控制芯片；支持WCDMA网络、内置TCP/IP协议栈的EM770WUMTS M2M作为3G模块；低功耗、全双工的UDA1341TS芯片作为音频模块控制芯片。设计硬件电路,合理布局各模块。在软件部分,采用嵌入式Linux操作系统,利用Linux提供的显示设备专用接口Framebuffer实现电子纸显示屏驱动,利用Linux的输入子系统实现触摸屏驱动；采用Qt/E图形开发工具设计GUI程序,包括：文档阅读程序（支持txt、html和pdf等格式）、图片浏览程序（支持bmp和jpeg格式）、音乐播放程序（支持mp3和wma格式）、Wi-Fi和3G网络管理程序、软键盘和Web浏览器等。此外,还需移植Linux内核、文件系统和各类解析库,搭建软件开发环境。本文设计的电纸书阅读器在常温下进行了功能测试,包括电子纸显示屏、触摸屏、设备驱动、应用程序和网络功能等,并对测试结果进行分析及总结。测试结果表明,该电纸书阅读器功能稳定,具有良好的显示效果和操作体验,系统的软硬件设计合理,达到预期要求。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 本文章节结构
• 第二章 相关技术基础理论
• 2.1 电子纸技术
• 2.2 嵌入式系统相关技术
• 2.2.1 嵌入式处理器
• 2.2.2 嵌入式操作系统
• 2.2.3 嵌入式GUI
• 2.3 网络技术
• 2.3.1 Wi-Fi网络
• 2.3.2 3G网络
• 本章小结
• 第三章 系统总体架构
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统整体架构
• 3.2.1 硬件架构
• 3.2.2 软件架构
• 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 嵌入式系统模块
• 4.1.1 核心处理器
• 4.1.2 存储模块
• 4.1.3 音频模块
• 4.1.4 输入模块
• 4.1.5 电源管理模块
• 4.2 电子纸驱动模块
• 4.2.1 驱动接口设计
• 4.2.2 控制芯片及时序分析
• 4.3 网络模块
• 4.3.1 Wi-Fi模块
• 4.3.2 3G模块
• 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统软件开发环境
• 5.1.1 构建Qt/E开发环境
• 5.1.2 安装交叉编译工具
• 5.1.3 NFS环境
• 5.2 驱动设计
• 5.2.1 电子纸驱动
• 5.2.2 触摸屏驱动
• 5.3 网络接口设计
• 5.3.1 Wi-Fi接口
• 5.3.2 3G接口
• 5.4 软键盘设计
• 5.4.1 设计原理
• 5.4.2 功能实现
• 5.5 应用程序设计
• 5.5.1 TXT文档阅读程序
• 5.5.2 PDF文档阅读程序
• 5.5.3 图片浏览程序
• 5.5.4 音乐播放程序
• 5.5.5 Web浏览器
• 本章小结
• 第六章 系统调试与分析
• 6.1 系统硬件测试
• 6.1.1 电子纸显示屏测试
• 6.1.2 触摸屏测试
• 6.2 系统软件测试
• 6.2.1 文档和图片浏览程序测试
• 6.2.2 音乐播放程序测试
• 6.2.3 网络测试
• 6.3 分析、总结与展望
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文