嵌入式課程設計報告基于QT.doc

湖北汽車工業(yè)學院Hubei Automotive Industrise institute課程設計說明書課程名稱： 嵌入式系統(tǒng) 設計題目： 數(shù)字相框 班號：T623-1 學號：20060230116專業(yè)： 計算機科學與技術學生姓名 姜李陽 指導老師（簽字）起止日期 2009 年 12 月 28日 2010年 1月 10日一嵌入式課程設計概述1.1 課程設計實驗平臺簡介1、硬件：UP-TECHPXA270-S嵌入式實驗平臺、PC機Pentiumn500以上, 硬盤10G以上。2、軟件：PC機windows平臺虛擬機REDHAT LINUX 9.0MINICOMARM-LINUX開發(fā)環(huán)境3、嵌入式Linux開發(fā)平臺UP-TECHPXA270-S實驗儀器介紹。a、硬件配置UP-TECHPXA270的硬件配置如下表1所示：表1 UP-TECHPXA270-S的硬件配置配置名稱型號規(guī)格主CPUIntel XScale結(jié)構(gòu)芯片PXA270工作頻率520MHz輔CPULPC2119 ARM7TDMI-S擴展AD，CAN功能，擴展IO口以太網(wǎng)DM9000支持IEEE802.3的10M/100bps模式NOR FLASHIntel E28F128J3A16位，16MNAND FLASHK9F120864M內(nèi)存SDRAMHY56162032x264MLCDSHARP LQ080 TFT8寸真彩液晶屏，640X480分辨率觸摸屏GK80Burr Brown ADS7846USB主從接口飛利浦ISP1161四個USB主接口，一個USB從接口串口RS2322個通用串口視頻口VGA外接符合VGA標準的視頻輸出irDA紅外線HSDL3600 雙向Agilent兼容SIR和FIR協(xié)議調(diào)試接口JTAGJTAG燒寫Flash音頻編解碼器Cirrus Logic Crystal CS420120位數(shù)模轉(zhuǎn)換，18位立體聲模數(shù)轉(zhuǎn)換32位擴展總線接口GPIO 和UP-TECHARM2410-S平臺兼容CF卡接口PCMCIA總線支持SD卡接口MMC控制器支持IDE硬盤接口PCMCIA卡接口 b、UP-TECHPXA270-S開發(fā)平臺邏輯框圖如下圖1所示：圖1 UP-TECHPXA270-S開發(fā)平臺邏輯框圖二課程設計目的開設本課程設計的目的是,通過本課程設計，提高學生的分析問題、解決問題的能力，鞏固嵌入式系統(tǒng)的基本理論知識，進一步了解和掌握課程中所講授的概念，方法。同時通過本課程設計，全面綜合應用所學過的基礎知識，建立一個完整的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程的概念，并掌握其中的主要原理和方法本課程設計的目的是通過開發(fā)一個消費類電子產(chǎn)品數(shù)字相框，了解嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的主要步驟，包括需求分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、圖形界面設計、驅(qū)動程序、功能優(yōu)化、系統(tǒng)測試等，從而培養(yǎng)學生獨立完成比較復雜的實際系統(tǒng)設計的能力。三課程設計內(nèi)容和要求3.1設計的內(nèi)容作為一個消費類電子產(chǎn)品，數(shù)碼相框整個系統(tǒng)要完成的基本功能大致如下：1、用戶界面友好，操作簡便。由于該產(chǎn)品的使用者大多是非專業(yè)人士，用戶界面是否清晰明了、操作是否簡捷方便成為用戶是否能迅速接受此產(chǎn)品的重要因素。2、數(shù)字相框的功能應包括以下方面：（1）在LCD屏上全屏循環(huán)顯示多幅圖像文件；（2）根據(jù)設定的時間間隔更新圖像；（3）顯示時間、日期；（4）通過按鈕進行操作；3.2 要求本課程設計要求學生根據(jù)實際應用的特點對產(chǎn)品進行完整的需求分析，形成比較完善的總體設計方案。同時，要求學生具備Linux操作系統(tǒng)下簡單的設備驅(qū)動程序開發(fā)、圖形用戶接口設計的能力。此外，還要求讀者掌握基本的系統(tǒng)功能及性能測試技術，從而具備比較全面的嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)能力。四總體設計主要步驟和方法根據(jù)數(shù)字相框的主要特點和設計功能那個要求，我們將課設分為以下幾個步驟：4.1、數(shù)字相框軟硬件平臺的選擇性能方面，由于數(shù)字圖像的解碼算法比較復雜，而且大量圖片需要從外部Flash存儲器中讀取，所以對嵌入式微處理器的性能要求比較高。外部接口方面，該芯片最好能在外圍直接支持CF卡的Compact Flash接口，還應提供按鈕、LCD顯示屏、觸摸屏、聲音輸出通道等。在本課程設計中，采用了Intel的PXA270作為微處理器，完全能滿足上述硬件平臺的要求。數(shù)字相框?qū)儆谙M類電子產(chǎn)品，對價格比較敏感，而嵌入式Linux操作系統(tǒng)上有比較豐富的軟件資源、驅(qū)動程序和開發(fā)工具，因此本課程設計采用嵌入式Linux作為軟件開發(fā)平臺。在Linux操作系統(tǒng)平臺上有多種嵌入式圖形界面開發(fā)工具可供使用，主要包括MicroWindows、MuniGUI、TinyX和Qt/Embedded等幾種。本課程設計將集中討論在Qt/Embedded系統(tǒng)上數(shù)字相框的實現(xiàn)技術，當然也可以通過其他圖形開發(fā)界面工具實現(xiàn)數(shù)字相框功能。4.2、數(shù)字相框的軟件總體設計數(shù)字相框軟件系統(tǒng)功能可以劃分為三個模塊：1）圖片瀏覽模塊，可以通過按鍵控制選定某個圖像或更新圖像頁(上一頁、下一頁)。2）播放模塊，對瀏覽界面選定的圖片進行循環(huán)播放。3）系統(tǒng)設置模塊，可設置循環(huán)播放更換頻率等。4.2.1、功能模塊組織架構(gòu)圖功能模塊圖片瀏覽模塊圖片播放模塊系統(tǒng)設置模塊圖片瀏覽模塊上一張圖片下一張圖片縮 小 圖 片擴 放 圖 片圖片播放模塊系統(tǒng)設置模塊快速播放圖片中速播放圖片慢速播放圖片4.3、基于Qt的圖形界面程序設計本設計中包括了瀏覽、循環(huán)播放和配置三個界面模塊。這些模塊之間需要進行通信，利用Qt提供的信號/槽機制很好地解決了這幾問題，每個模塊中都有自己定義的一些信號和槽，已發(fā)送給其他模塊或者從其他模塊接受到對應信號后作出響應。數(shù)字相框在初始化時會掃描指定目錄下（包括子目錄）的所有支持圖片文件，并將其存放在列表中，以備之后的瀏覽界面生成縮略圖。本系統(tǒng)使用Qt提供的QDir類實現(xiàn)遍歷目錄的功能，在遍歷目錄的同時通過設置文件類型過濾位來獲得指定文件，并使用一個雙向的字符串指針鏈表來記錄掃描得到的結(jié)果。五.詳細設計根據(jù)以上的分析，將程序分為2個部分：一部分為用戶界面層、一部分為功能模塊層。5.1用戶界面層代碼設計如下定義頭文件庫window.h作用于：該類中的函數(shù)、用于實現(xiàn)用戶界面層的工作按鈕添加信號觸發(fā)槽#ifndef WINDOW_H#define WINDOW_H#include #include class RenderArea;class Window : public QWidget Q_OBJECTpublic: Window(); RenderArea *renderArea; / RenderArea對象用于顯示圖片private:protected: void keyPressEvent(QKeyEvent *event); private slots:void start(); void start1(); void start2(); void predisplay(); void nextdisplay(); void big(); void small();#endif用戶層圖形界面與按鈕信號槽功能實現(xiàn)代碼：#include window.h#include #include renderarea.hWindow:Window() renderArea = new RenderArea; QPushButton *frontbutton=new QPushButton(pre); /“上一張圖片”按鈕 QPushButton *nextbutton=new QPushButton(next); /“下一張圖片”按鈕 QPushButton *startbutton=new QPushButton(Fstart); /“快速播放”按鈕 QPushButton *startbutton1=new QPushButton(Mstart);/“中速播放”按鈕 QPushButton *startbutton2=new QPushButton(Sstart);/“慢速播放”按鈕 QPushButton *b=new QPushButton(big);/“擴放圖片”按鈕 QPushButton *s=new QPushButton(small);/“縮小圖片”按鈕 QPushButton *exitbutton=new QPushButton(exit);/“退出”按鈕 QHBoxLayout *belowlayout=new QHBoxLayout;/水平布局 QHBoxLayout *belowlayout1=new QHBoxLayout; QVBoxLayout *mainlayout=new QVBoxLayout;/垂直布局 belowlayout-addStretch(); belowlayout-addWidget(frontbutton); belowlayout-addWidget(nextbutton); belowlayout-addStretch(); belowlayout-addWidget(startbutton); belowlayout-addWidget(startbutton1); belowlayout-addWidget(startbutton2); belowlayout-addStretch(); belowlayout-addWidget(b); belowlayout-addWidget(s); belowlayout-addStretch(); belowlayout-addWidget(exitbutton); belowlayout1-addWidget(renderArea); mainlayout-addLayout(belowlayout1); mainlayout-addLayout(belowlayout); this-setFocusPolicy(Qt:ClickFocus); frontbutton-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); nextbutton-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); startbutton-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); startbutton1-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); startbutton2-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); b-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); s-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); this-setFocusPolicy(Qt:ClickFocus); exitbutton-setFocusPolicy(Qt:NoFocus); setLayout(mainlayout); setWindowTitle(tr(Digital photo frame); connect(frontbutton,SIGNAL(clicked(), this,SLOT( predisplay() ); /單擊按鈕觸發(fā)函數(shù) connect(nextbutton,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(nextdisplay(); connect(startbutton,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(start(); connect(startbutton1,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(start1(); connect(startbutton2,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(start2(); connect(b,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(big(); connect(s,SIGNAL(clicked(), this,SLOT(small(); connect(exitbutton,SIGNAL(clicked(),this,SLOT(close();void Window:predisplay() renderArea-pre_area();void Window:nextdisplay() renderArea-fun_area();void Window:start() renderArea-Start(1);void Window:start1() renderArea-Start(2);void Window:start2() renderArea-Start(3);void Window:big() renderArea-Big();void Window:small() renderArea-Small();void Window:keyPressEvent(QKeyEvent *event) if ( event-key() = Qt:Key_Right) predisplay(); if ( event-key() = Qt:Key_Left) nextdisplay(); 效果圖如下：5.2.功能模塊實現(xiàn)代碼：#include #include #include #include #include #include renderarea.hRenderArea:RenderArea(QWidget *parent): QWidget(parent) i=0;/指針 dir=/home/Katrina/wisdom/fxy1/photo; /設置圖片默認路徑 QDir DIR; if(!DIR.exists(dir) return ; QDir picdir(dir); QStringList filters; filters *.bmp *.jpg *.png0) | (i=0) ) & ( (ilist.size()-1) ) ) /單擊按鈕則向下顯示一張圖片 i+; else if(i=(list.size()-1)/當圖片顯示到最后一張將指針指導第一張 i=0; update();void RenderArea:pre_area()/上一張圖片功能實現(xiàn)w=1;h=1; if( (list.size()=0)| list.size()=1) return; if( (i0) ) i-; else if(i=0) i=list.size()-1; update();void RenderArea:Start(int p)/循環(huán)播放圖片功能int sum=0;/控制速度if(p=1)sum=1000;/快速播放else if(p=2)sum=2000;/中速播放else sum=3000;/慢速播放QTime t;bool b=true;bool a=true;if(i=(list.size()-1)i=0;repaint();while(b)if(i!=(list.size()-1)while(a)if(t.elapsed()%sum= 0)/Qtime控制時間break;i+; else b=false;w=1;h=1;repaint();void RenderArea:Big()/擴放圖片功能 if(w0.1)/最小比例 w=w*0.9; h=h*0.9; update(); 效果圖：六.測試與調(diào)試程序的功能實現(xiàn)部分是使用Qt 中QDir、 QPixmap類實現(xiàn)的。通過QDir來獲得圖片的路徑，通過QPixmap使用QDir得到的路徑來顯示圖片。所以在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了2個問題6.1.文件路徑加載問題：QPixmap pixmap;/全局變量QFileInfoList list;/全局變量 QString dir=/home/Katrina/wisdom/fxy1/photo; QDir picdir(dir); QStringList filters;filters *.bmp *.jpg *.png*.gif; picdir.setNameFilters(filters); list = picdir.entryInfoList();QFileInfo fileInfo = list.at(i);QString path=fileInfo.filePath(); pixmap.load(path);問題如下：問題：當圖片顯示最后一張圖片繼續(xù)點下一張圖片按鈕的時候，圖片路勁是正確的，但窗口顯示的仍是最后一張圖片分析原因：因為QPixmap pixmap為全局變量，在圖片瀏覽功能時 pixmap.load(path)將所有的圖片路徑都加載進去，雖然指針iQFileInfo fileInfo = list.at(i) 控制圖片的路徑，用qDebug打印路徑是正確的，但QPixmap pixmap 一直取的是所有圖片中的最后一張圖片的路徑。解決的方案是：將QPixmap pixmap設置為局部變量，位置位于void RenderArea:paintEvent(QPaintEvent *)畫圖函數(shù)的作用域。void RenderArea:paintEvent(QPaintEvent *) QPainter painter(this);QFileInfo fileInfo = list.at(i); QString path=fileInfo.filePath(); QPixmap pixmap;pixmap.load(path);6.2.循環(huán)控制播放的問題QPixmap pixmap是通過觸發(fā)調(diào)用void RenderArea:paintEvent(QPaintEvent *)來將圖片顯示的，其中有2個函數(shù)方法可以:一個是update()、另一個是repaint();我用的是前者。出現(xiàn)問題如下：問題是：當圖片循環(huán)時指針i一直處于遞加的，但圖片的顯示是循環(huán)結(jié)束圖片由第一張直接顯示最后一張圖片分析原因：update()函數(shù)在循環(huán)控制的時候不管次數(shù)的多少，只在最后一次調(diào)用paintEvent所以當循環(huán)結(jié)束的時候update()才調(diào)用paintEvent顯示最后一張。解決方案：在循環(huán)控制的時候repaint()有多少次調(diào)用多少次，所以用repaint()代替update()6.3. 在PXA270-S 上的移植【交叉編譯器】：cross-3.4.1編譯前的一些準備工作：/usr/local/qt （源碼包存放的目錄）在終端中執(zhí)行：#mkdir /usr/local/armqt-embedded-linux-opensource-src-4.6.tar.gz解壓cross-3.4.1.tar.bz2#cd /usr/local/arm等待解壓完成。解壓完成之后會在這個目錄下生成一個usr目錄，進入該目錄，直到要進入3.4.1目錄時，把里面的3.4.1目錄剪切到/usr/local/arm下，刪除usr目錄由于剛才是在/usr/local/arm的目錄下安裝的cross-3.4.1，所以設置路徑為：PATH=/usr/local/arm/3.4.1/bin:$PATH，然后可以查看arm-linux-gcc的版本情況。在Linux里設置環(huán)境變量的方法（export PATH）然后在終端中進行以下操作：#arm-linux-gcc -v查看arm-linux-gcc的版本情況編譯及安裝qt-embedded-linux-opensource-src-4.61. 解壓文件將qt-embedded-linux-opensource-src-4.6.tar.gz復制到/root/local/qt目錄下進行解壓，解壓完成后，得到/usr/local/qt/qt-embedded-linux-opensource-src-4.6目錄。將qt-embedded-linux-opensource-src-4.6重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86。再解壓一下qt-embedded-linux-opensource-src-4.6.tar.gz，并重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-arm，在終端中進行操作：#cd /root/local/qt#tar zxvf qt-embedded-linux-opensource-src.tar.gz#mvqt-embedded-linux-opensource-src-4.6 qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86#tar zxvf qt-embedded-linux-opensource-src.tar.gz#mv qt-embedded-linux-opensource-src-4.6 qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-arm（這里，qt-embedded需要解壓兩次，一個重命名為qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86，另一個為qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-arm，根據(jù)他們的名字可以知道前者是適合x架構(gòu)的，后者適合arm架構(gòu)為什么需要兩個呢？如果有開發(fā)板的話，可以只編譯qt-embedded版本成arm架構(gòu)的就可以了，但是很多時候用qvfb的話，開發(fā)會方便很多，所以多編譯一個x86架構(gòu)的也不錯。這里是否有些疑問，qt-x11也是適合x86結(jié)構(gòu)的，這不是和qt-embedded重復了嗎？答案是這樣的，qt-embedded版本只能在嵌入式板子上面運行，編譯成x86架構(gòu)的程序也只能在x86的嵌入式板子上跑。前面說過，我們需要qvfb來開發(fā)，但是qvfb只能執(zhí)行x86架構(gòu)的應用程序，所以需要讓qt-embedded生成關于x86的庫和其他文件。而將qt-embedded編譯成arm，又是為什么呢？道理很簡單，我最終的qt應用程序需要在arm架構(gòu)上面運行，當然需要這方面的庫，所以編譯成arm也就順理成章了。好了，現(xiàn)在簡單的總結(jié)一下，首先，使用qt-x11提供的庫和開發(fā)工具開發(fā)出qt應用程序，然后使用qt-embedded關于x86庫和工具再次編譯我們開發(fā)qt應用程序，這是所得到的可執(zhí)行文件就可以在qvfb上運行了，最后，使用qt-embeddedd的arm庫再次編譯就可以得到在arm上能運行的可執(zhí)行程序。很明顯，如果有開發(fā)板，第二步是可要可不要的（最好是要），如果沒有開發(fā)板的話，第三步也就沒必要了，這樣就不需要將qt-embedded編譯成適合arm架構(gòu)的。）2. 編譯及安裝qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86進入/usr/local/qt/qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86目錄，進行編譯安裝。在終端中進行如下操作：#cd /usr/local/qt/qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-x86#./configure#make(或qmake)#make install(或qmake install)打開/etc/profile文件，在該文件的末尾加上以下語句：export PATH=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6-arm/bin:$PATHexport QTDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6-armexport LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH保存后重啟。OK，qt-embedded-linux-opensource-src-4.6-arm也編譯好了。注意：如果在編譯的過程中出錯，在重新make前需要先執(zhí)行make clean，然后再./configure，再執(zhí)行make的操作。現(xiàn)在搭建的環(huán)境是交叉編譯的，如果不用交