基于ARM嵌入式的人机接口（MMI）设计

论文摘要

目前嵌入式系统凭借其独特的优势已经广泛应用于各个技术领域,将嵌入式系统引入我国铁路移动通信制式改造具有重要的实用价值。文章首先通过我国铁路改造需求和嵌入式系统的介绍指出了嵌入式系统在GSM-R机车综合通信设备中的重要地位,继而说明了嵌入式系统在机车通信设备中的具体应用方式。基于ARM嵌入式系统,本文着重论述了人机接口（Man-Machine Interface, MMI）部分设计过程。首先介绍了如何根据项目要求进行硬件电路的整体规划、核心板的选择和各部分功能电路的具体设计,接着根据核心板和底板的设计及总体功能要求选择相应的操作系统,并选择合适版本的Bootloader对电路板进行初始化,然后利用核心板S3C2410丰富的I/O口资源进行了GPIO驱动设计,并进行相应测试。最终,通过对S3C2410I/O口驱动程序的编写来控制模拟电路部分各芯片的使能端,对传入该接口的语音信息进行了特定处理和传输;此外,还实现了串口扩展和信息显示等综合功能,从而成功的完成了ARM嵌入式系统对原系统工控机部分的替代。该设计有效的缩小了产品的体积,降低了产品的成本,提高了产品的性能。通过测试,完全实现了该人机接口部分的预定功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景与意义
• 1.2.1 铁路无线通信的发展
• 1.2.2 GSM-R 机车综合通信设备组成
• 1.2.3 人机接口简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 MMI 系统硬件设计基础
• 2.1 嵌入式系统简介
• 2.1.1 嵌入式系统的概念及其发展
• 2.1.2 嵌入式系统的特点
• 2.1.3 嵌入式系统的组成
• 2.2 核心板S3C2410 简介
• 2.2.1 S3C2410 主要的片内外资源
• 2.2.2 ARM920T 简介
• 2.2.3 内存管理单元（MMU）
• 2.2.4 Nand Flash
• 第三章 MMI 硬件电路设计
• 3.1 ARM 系统硬件体系结构
• 3.1.1 MMI 硬件电路框架简介
• 3.2 MMI 扩展板电路设计
• 3.2.1 MMI 数字电路设计
• 3.2.2 MMI 模拟电路设计
• 第四章 嵌入式Windows CE 操作系统
• 4.1 嵌入式操作系统的特点及发展过程
• 4.2 几种常用的嵌入式操作系统及比较
• 4.2.1 Linux 操作系统
• 4.2.2 VxWorks 系统
• 4.2.3 Windows CE 操作系统
• 4.2.4 三种操作系统的比较
• 4.3 Boot loader
• 4.3.1 Boot loader 简介
• 4.3.2 Boot loader 流程结构
• 4.3.3 MMI 系统中Boot loader 下载流程
• 4.3.4 MMI 系统中U-Boot 的移植过程
• 第五章 MMI 系统GPIO 驱动开发及设计
• 5.1 驱动程序简介
• 5.1.1 驱动程序的作用和模型
• 5.1.2 用户态驱动程序的优势
• 5.1.3 Windows CE 驱动程序的分类
• 5.1.4 设备管理器
• 5.1.5 设备的管理
• 5.2 流式驱动程序
• 5.2.1 流式接口函数
• 5.2.2 流式驱动程序的工作原理
• 5.3 GPIO 驱动的实现
• Init（）和GPO_Deinit（）'>5.3.1 GPO_Init（）和GPO_Deinit（）
• Open（）和GPO_Close（）'>5.3.2 GPO_Open（）和GPO_Close（）
• Write（）'>5.3.3 GPO_Write（）
• 5.4 其它流接口函数
• 5.4.1 GPIODriver.def
• 5.5 配置注册表
• 5.6 测试GPIO 程序
• 结束语
• 参考文献
• 致谢