应用于家庭安防网关的嵌入式系统平台的设计

论文摘要

随着互联网的发展和微电子技术的进步,嵌入式产业正成为当前IT行业的经济增长点。同时,由于嵌入式技术的独特优势,在各个领域内都得到了广泛的应用。目前在安全防范领域,出现了一种融合宽带网络技术、公共交换电话网络（PSTN）技术、嵌入式技术于一体的产品——家庭安防网关。这种产品将家庭内部通信、电气监控、安防报警等多种任务融合在同一个家庭网络平台中,实现数据交互,统一管理,并通过网络接入技术实现与外部公众网络的数据交互业务。与此同时,安全防范系统正越来越多地进入各个行业的各种应用领域,包含安全防范系统的智能家居已经成为高科技发展前提下家庭应用的必然趋势之一。另外,宽带网络运营商为了开发新的利润增长点,在已有的宽带网络上开发新的数字家庭业务迫在眉睫。这些数字家庭业务的有效开展离不开家庭网关。但是,目前国内家庭网络中的设备互联互通技术五花八门,其技术特性及经济性也不尽相同,缺乏统一的规范,导致企业无从入手开发,或者大量企业自行开发各自不能兼容的私有协议产品,从而致使整个行业的封闭。另外,多种形式的接入网络,如电视网、PSTN电话网、宽带网、无线网等也给家庭网关的开发增加了技术难度。针对上述问题,本项目在重点研究数字家庭网络设备互联互通技术、多网接入技术、嵌入式软件平台等关键技术基础上,就ARM7TDMI+uClinux嵌入式平台给出了家庭安防网关开发过程中底层软硬件平台构建的关键技术解决方案,主要包括:1)嵌入式硬件平台构建,涉及硬件平台选型、地址分配等;2)嵌入式开发环境构建,涉及交叉编译环境、交叉调试环境等;3) U-Boot移植,涉及U-Boot启动分析、移植分析等;4)嵌入式操作系统移植,涉及uClinux移植分析、驱动程序的开发等;5)基于CCS-100R庭安防网关的应用,涉及CCS-100R的配置和功能等。正文中将依次介绍项目概述、目标硬件平台分析、交叉开发环境构建以及U-Boot的移植、uClinux的移植,具体驱动程序的开发和家庭安防网关的构建。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.1 嵌入式系统硬件特性
• 1.1.2 嵌入式系统软件特性
• 1.2 安防报警系统简介
• 1.2.1 国内外发展现状与趋势
• 1.2.2 典型解决方案分析
• 1.2.3 本文的应用方案
• 1.2.4 CCS-100R家庭安防网关
• 1.3 本文主要工作以及章节安排
• 第二章 基于ARM7TDMI硬件平台的构建
• 2.1 嵌入式处理器
• 2.2 外围电路芯片
• 2.2.1 NorFlash
• 2.2.2 NandFlash
• 2.2.3 SDRAM
• 2.2.4 以太网控制芯片
• 2.3 ARM资源分配
• 2.3.1 地址空间分配
• 2.3.2 外部中断分配
• 2.3.3 I/O分配
• 2.4 应用于CCS-100R的功能模块
• 2.4.1 无线接收模块
• 2.4.2 紧急电话报警模块（DTMF发生器模块）
• 2.4.3 LCD及触摸屏模块
• 第三章 开发环境的搭建
• 3.1 概述
• 3.2 嵌入式交叉开发环境搭建
• 3.2.1 交叉编译环境搭建
• 3.2.2 JTAG调试环境搭建
• 第四章 U-BOOT移植分析
• 4.1 U-BOOT分析
• 4.1.1 U-Boot简介
• 4.1.2 U-Boot主要目录结构
• 4.1.3 U-Boot支持的主要功能
• 4.1.4 U-Boot运行过程分析
• 4.2 U-BOOT在目标板的移植
• 第五章 UCLINUX移植分析
• 5.1 UCLINUX分析
• 5.1.1 uClinux简介
• 5.1.2 uClinux主要目录结构
• 5.1.3 uClinux的内存管理
• 5.1.4 uClinux的固件管理和MTD文件系统
• 5.1.5 uClinux的根文件系统
• 5.2 UCLINUX在目标板的移植
• 5.2.1 uClinux文件总览
• 5.2.2 内核移植涉及的文件
• 5.3 UCLINUX移植的其它方面
• 5.3.1 基于FrameBuffer的LCD驱动程序
• 5.3.1.1 S3C44BOX LCD控制器
• 5.3.1.2 Framebuffer介绍
• 5.3.1.3 Framebuffer设备使用
• 5.3.1.4 Framebuffer设备应用开发
• 5.3.1.5 Framebuffer设备驱动程序结构
• 5.3.1.6 Framebuffer设备驱动程序设计
• 5.3.1.7 Framebuffer设备驱动程序安装
• 5.3.2 触摸屏控制芯片驱动程序
• 5.3.2.1 ADS7843介绍
• 5.3.2.2 驱动程序设计思路
• 5.3.2.3 驱动程序的开发
• 第六章 家庭安防网关（CCS-100R）的应用
• 6.1 安防应用服务器（SECURITY ALARM APPLICATION SERVERS,SA-AS）
• 6.2 家庭安防网关（CCS-100R）
• 6.2.1 CCS-100R主机界面
• 6.2.2 管理方式
• 6.2.3 实现的功能
• 第七章 结论
• 7.1 项目开发过程中所解决的关键技术
• 7.2 存在的问题与不足
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文