基于WinCE的大型触摸屏控制器的设计与实现

基于WinCE的大型触摸屏控制器的设计与实现

论文摘要

随着我国工业化的高速发展,对工业自动控制的要求也在不断地增长和提高。触摸屏,作为一种可视化的人机接口,以其小体积和高可靠性的特点逐步取代传统的按钮控制和仪表监控,成为工控界人机接口的主流。本文分析了触摸屏设备的特点、国内外现状及发展趋势,设计了一种基于嵌入式实时操作系统WinCE 5.0,并以ARM9系列的AT91SAM9261为核心处理器的大型触摸屏控制器。综合考虑触摸屏设备的功能需求,提出了该课题的设计指标,制定了触摸屏控制器总体设计方案,并从控制器硬件设计和操作系统移植两个方面给出了具体的实现。以模块化和结构化的思想设计和实现了硬件平台。分析了触摸屏控制器中的主要硬件模块,包括处理器核心模块、存储模块、触摸板模块、键盘模块、以太网模块和USB主从模块,给出了硬件设计方法及电路实现。建立了硬件测试环境,对各个硬件模块进行调试。基于搭建好的硬件平台,重点研究了嵌入式操作系统WinCE 5.0的移植和BSP的开发。分析了WinCE 5.0操作系统的体系结构和移植原理,在深入理解三星公司S3C2410 BSP的基础上,给出了基于AT91SAM9261的WinCE 5.0 BSP的开发流程。详细分析了WinCE 5.0 Bootloader的工作原理和架构,根据触摸屏系统的功能需要和硬件资源分配,设计了触摸屏设备的Bootloader并给出了具体的开发步骤。深入研究了OAL的功能和原理,对OAL开发中的重要函数和主要模块,给出了具体的实现。针对触摸屏控制器的主要硬件模块,在分析WinCE 5.0的中断模型和中断机制的基础上,开发了触摸屏驱动程序、矩阵键盘驱动程序和USB主机驱动程序。在开发的BSP基础上,利用WinCE 5.0操作系统定制工具Plarform Builder进行了操作系统内核的定制和编译,同时对操作系统的性能进行了测试。测试结果表明:WinCE 5.0操作系统可成功移植到触摸屏控制器上,并能满足工业现场的实时性要求。本课题对于基于ARM9和WinCE的触摸屏设备的开发具有很高的参考价值,对于其它基于ARM和WinCE的开发也具有一定的参考价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 触摸屏国内外现状及发展趋势
  • 1.3 课题的主要研究内容
  • 第二章 触摸屏控制器总体方案设计
  • 2.1 方案论证
  • 2.2 设计指标
  • 2.3 设计流程
  • 2.4 系统总体规划
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 控制器硬件的设计与实现
  • 3.1 硬件总体结构
  • 3.2 主要硬件模块的设计与实现
  • 3.2.1 处理器核心模块
  • 3.2.2 显示模块
  • 3.2.3 存储模块
  • 3.2.4 触摸板模块
  • 3.2.5 键盘模块
  • 3.2.6 以太网模块
  • 3.2.7 USB 主从模块
  • 3.3 硬件调试
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 嵌入式操作系统的移植
  • 4.1 WINCE 5.0 操作系统分析
  • 4.2 WINCE 5.0 操作系统移植
  • 4.2.1 开发环境
  • 4.2.2 BSP 分析
  • 4.2.3 BSP 开发流程
  • 4.3 BOOTLOADER 的设计与实现
  • 4.3.1 BOOTLOADER 工作原理
  • 4.3.2 BOOTLOADER 的架构
  • 4.3.3 BOOTLOADER 的设计与实现
  • 4.4 OAL 的设计与实现
  • 4.4.1 OAL 的功能与原理
  • 4.4.2 OAL 的设计
  • 4.4.3 OAL 的实现
  • 4.5 设备驱动分析
  • 4.5.1 设备驱动功能
  • 4.5.2 WINCE 5.0 驱动模型
  • 4.5.3 WINCE 5.0 中断机制
  • 4.6 设备驱动的设计与实现
  • 4.6.1 触摸屏驱动程序
  • 4.6.2 键盘驱动程序
  • 4.6.3 USB 主机驱动程序
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 操作系统内核的定制与系统调试
  • 5.1 操作系统内核的定制
  • 5.2 BOOTLOADER 调试
  • 5.3 驱动程序调试
  • 5.4 系统性能调试
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 总结和展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录一:攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目
  • 附录二:本课题设计的大型触摸屏控制器
  • 相关论文文献

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