基于ARM的计算器设计开题报告

近几年，随着大规模集成电路的发展，各种便携式嵌入式设备具有十分广阔的市场前景。在嵌入式系统中，数据和命令通过网络接口或串行口经过ARM程序处理后，或显示在LCD上，或传输到远端PC上。而触摸屏，由于其轻便、占用空间少、方便灵活等优点，特别是对于现在的图形化嵌入式界面操作来说更加方便快捷。

图形化界面是采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说更为简便易用。GUI的广泛应用是当今计算机发展的重大成就之一，它极大地方便了非专业用户的使用，通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。而嵌入式GUI具有下面几个方面的基本要求：轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置，人机交互性能好等特点。

　　本课题是以基于ARM 计算器的设计为契机，来研究嵌入式系统和图形化界面设计的嵌入式应用开发过程。

此课题基于ARM的计算器是一个基于ARM处理器、嵌入式操作系统的图形界面嵌入式应用程序开发。

嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。

    20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高。

20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务操作系统（RTOS）。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得更加简单。

21世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来。

嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。

研究的主要问题：

1.嵌入式处理器的选择

本课题需要建立在嵌入式操作系统上运行，需要选择一种体积小、低功耗、低成本、高性能；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高； 本课题选择了三星公司的S3C2440处理器。

2.嵌入式操作系统的选择

　　鉴于以下原因本课题选择了Linux操作系统。

1)Linux是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其他的操作系统所做不到的。

2)完全兼容POSIX1.0标准，这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序。这为用户从Windows转到Linux奠定了基础。

3)Linux支持多用户，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利，保证了各用户之间互不影响。多任务则是现在电脑最主要的一个特点，Linux可以使多个程序同时并地运行。

4)Linux同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。

5)支持多种平台，Linux可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、arm、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外Linux还是一种嵌入式操作系统，可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。

3.界面编程工具的选择

此课题选择了Qt。

Qt是一个跨平台的C＋＋图形用户界面库，它有以下的优点：

1)优良的跨平台特性:Qt支持多种操作系统: Microsoft Windows 95/98， Microsoft Windows NT， Linux等。

2)面向对象：良好封装机制使得 Qt 的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常方便的。 Qt 提供了一种称为 signals/slots 的安全类型来替代 callback，这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。

3)丰富的 API：Qt 包括多达 250 个以上的 C++ 类

4)大量的开发文档

研究方法：

1)开发板操作系统的搭建--移植Linux操作系统到开发板

2)建立交叉编译环境

3)Qt/E环境的搭建

4)用Qt编写应用程序即计算器

5)运行并调试

1 ─ 4周：查阅资料及方案论证，完成开题报告；                                           

5 ─10周：熟悉开发环境，完成单元电路、模块调试；                                       

    11─13周：完成系统总装及调试；                                                         

    14─15周：系统优化，及测试；                                                        

16    周：整理资料，撰写论文。                                                       

17    周：准备答辩。    

   [1 ] 韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].人民邮电出版社.2008

   [2 ] 王世江.鸟哥的Linux私房菜[M].人民邮电出版社.2010

   [3 ] 谭浩强.C++程序设计[M].清华大学出版社.2004

   [4 ] 李驹光.ARM应用系统开发详解[M].清华大学出版社.2004

   [5 ] 成洁，卢紫毅.Linux窗口程序设计—Qt4精彩实例分析[M].清华大学出版

       社.2008

   [6 ] 孙天泽，袁天菊.嵌入式设计及Linux驱动开发指南—基于ARM9处理器

       [M].电子工业出版社.2009

   [7 ] 作者：(加)Jasmin Blanchette (英)Mark Summerfield,译者：闫锋欣,曾泉人，

       张志强.C++ GUI Programming with Qt 4(中文版)[M].电子工业出社.2008

   [8 ] 蔡志明.精通Qt4编程[M].电子工业出版社.2008

                                        指导教师（签名）：                       

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