嵌入式系统课程设计报告基于的游戏机设计样本.docx

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嵌入式系统课程设计报告基于的游戏机设计样本

xxxxxxxxxxxxx学院

嵌入式系统课程设计报告

基于S3C2410A游戏机设计

系别：

专业：

学号：

姓名：

指引教师：

摘要

嵌入式系统是体现近年来微电子技术及计算机技术发展高科技应用系统，以应用为中心，以计算机技术为基本，软件硬件可裁剪，满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有特殊规定专用计算机系统Linux在嵌入式领域中应用也越来越广。

选用Linux作为平台，可以依照详细需要自由地裁减源码，打造适合目的平台环境，编写最有效率应用程序。

与其她嵌入式平台类似，基于ARM架构嵌入式系统有如下特点：

（1）是“类计算机系统”；

（2）面向特定应用；（3）更注重低功耗、低成本；（4）升级较慢；（5）具备固化代码；（6）系统开发需要专用开发工具和环境；（7）软件需要RTOS开发平台；（8）开发人员应具备电路专业知识；（9）是开放性知识集成系统。

随着微解决器性能提高，当前微解决器已经可以支撑游戏模仿器运营，顾客可以选取在非PC平台下操作街机游戏以及20世纪90年代需要PC机才干运营游戏节目，这无疑提高了游戏硬件平台移动性。

电子游戏业将是这一技术进步最大受益者。

当前，在一个配有LCD图形界面和32位ARM微解决器移动平台上，甚至可以实现最早出当前PC机上3D游戏。

本文简介运用ARM嵌入式系统平台（内置S3C2410A核心微解决器），将开源游戏模仿器VisualBoyAdvance（VBA）代码移植到微解决器上办法。

SDL（SimpleDirectMediaLayer）是一种自由、跨平台多媒体开发包，当前广泛应用于游戏、游戏SDK、模仿器、MPEG播放器和其她众多软件设计领域。

特别是，SDL（SimpleDirectMediaLayer）在游戏开发领域已经得到了广泛承认，许多知名游戏都用到了SDL开发包，其中最知名是赢得LINUX组游戏开发大奖“文明：

权利召唤（Civilization：

CallToPower）”。

核心词：

嵌入式系统ARM嵌入式系统平台ARM微解决器电子游戏SDL

一、设计任务

1.1设计目

1.2设计规定

二、基于ARM架构嵌入式系统简介

三、嵌入式程序设计原理

3.1BootLoader应用

3.2Linux内核应用

3.3根文献系统应用

3.4YAFFS应用程序下载

四、使用MPLAYER播放视频文献

4.3启动

4.2建立超级终端

4.1硬件连接

五、重要设计内容

5.7上传应用程序

5.2建立超级终端

5.3启动

5.4恢复到出厂状态

5.5JTAG烧写vivi

5.6烧写内核和根文献系统

5.1硬件连接

六、设计总结和心得

6.1设计总结

参照资料

附录

一、设计任务

1.1设计目

（1）巩固学习过ARM嵌入式系统BootLoader应用设计

（2）巩固学习过ARM嵌入式系统Linux内核应用设计

（3）巩固学习过ARM嵌入式系统根文献系统设计

（4）学习使用JTAG调试器驱动安装及BootLoader下载

（5）学习使用嵌入式Linux系统中ftp服务器传送YAFFS应用程序

（6）学习开源软件VBA配备与编译

1.2设计规定

规定：

“基于S3C2410A游戏机设计”合用

1、BootLoader要可以实现便捷人机交互界面。

2、Linux内核具备基本应用库。

3、根文献系统采用CRAMFS格式。

4、系统可以播放视频及音频文献。

5、系统支持ftp服务器运营。

6、VBA可以模仿游戏运营。

二、基于ARM架构嵌入式系统简介

嵌入式系统是体现近年来微电子技术及计算机技术发展高科技应用系统，它是面向特定应用，为人们设计了极为简便却仍具备原则PC机功能设备，给人们生产与生活带来了极大便利与丰富乐趣。

英国电气工程师学会（IEE）对嵌入式系统定义是用来控制、监视或辅助设备、机器和工厂运营装置。

在32位嵌入式解决器市场中，ARM解决器占有很大份额。

ARM架构是ARM（AdvancedRISCMachine）公司开发一种高性能低功耗微解决器体系构造设计，有一系列不同版本。

ARM不但是一种公司、一种技术，也是一种经营理念，即ARM架构嵌入式微解决器都是各芯片厂商依照ARM公司出售知识产权（IP）核生产，拥有众多系列类型，都具备ARM微解决器共同特点。

以S3C2410微解决器为硬件核心嵌入式系统具备体积小、低功耗、低成本、高性能等特点，且支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，指令执行速度更快。

由于存储空间等因素，在嵌入式芯片上编程有较大困难，选用适当平台就显得很重要。

Linux自浮现以来，得到了迅猛发展。

Linux是开放源码操作系统，吸引着全世界程序员参加到发展和完善工作中来，因此Linux保持了稳定并且卓越性能。

Linux在服务器领域已经占有很大份额，在图形界面方面也不输于Windows。

由于源码可以修改、移植，Linux在嵌入式领域中应用也越来越广。

选用Linux作为平台，可以依照详细需要自由地裁减源码，打造适合目的平台环境，编写最有效率应用程序。

与其她嵌入式平台类似，基于ARM架构嵌入式系统有如下特点：

（1）是“类计算机系统”；

（2）面向特定应用；（3）更注重低功耗、低成本；（4）升级较慢；（5）具备固化代码；（6）系统开发需要专用开发工具和环境；（7）软件需要RTOS开发平台；（8）开发人员应具备电路专业知识；（9）是开放性知识集成系统

三、嵌入式程序设计原理

3.1BootLoader应用

BootLoader是在系统上电后来引导操作系统内核运营一段小程序，它类似于PC机上BIOS程序。

通过这段小程序来初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统软硬件环境配备到一种适当状态，以便为最后调用操作系统内核准备好对的环境。

普通，BootLoader是依赖于详细硬件来实现，在嵌入式应用系统中，BootLoader不但依赖于CPU体系构造，并且依赖于嵌入式系统板级设备配备。

U-Boot就同步支持PowerPC、ARM、MIPS和X86等体系构造，在U-Boot-1.2.0版本中已经支持电路板就有218种。

事实上，一种功能完善BootLoader已经相称于一种微型操作系统了，话虽这样说，它仍没有像微型操作系统那样复杂，甚至还比不上PC机BIOS程序规模大。

大多数功能比较完善BootLoader程序都包括两种不同操作模式：

“正常启动”模式与“下载更新”模式，重要功能有：

初始化系统在启动阶段必须硬件设备；准备后续软件系统（如操作系统）运营所需软件环境，例如复制一某些代码到RAM中档；向内核传递启动参数；配备系统各种参数[可选]；支持各种合同来下载BootLoader、内核、文献系统等[可选]；在线烧写系统firmware，如启动参数、BootLoader、内核、文献系统等[可选]；支持在线调试[可选]；引导内核启动。

实验箱原始bootloader为当前较少使用vivi。

3.2Linux内核应用

在嵌入式系统应用中有三个基本构成某些（分别是BootLoader、Linux内核及根文献系统），Linux内核使用是其中最重要一项。

内核是所有linux系统中心软件组件。

嵌入式领域所说linux，普通是指linux内核。

在使用Linux内核时，需要针对详细微解决器配备、编译Linux内核，之后才干将得到内核映像文献下载到目的平台运营。

在嵌入式领域，Linux2.6除了提高了实时响应性能、系统移植便捷性以外，还添加了新体系构造和解决器类型，其中涉及对没有硬件控制内存管理方案MMU-less系统支持，例如Linux2.6内核开始支持m68k等不带MMU微控制器。

此外，Linux2.6内核已经可以支持大容量内存模型、更多微控制器，同步还改进了IPO子系统，增添更多多媒体应用功能。

三星公司针对s3c2410芯片推出了smdk2410demo板，Linux内核对该开发板支持非常完善。

为了移植以便，并最大也许地实当代码重用，可以选取该开发板作为原始目的板，在它基本上进行必要修改。

系统应用平台硬件配备变化往往需要Linux内核配备也相应变化，以使Linux内核可以适应硬件电路，通过修改相应Makefile文献可以配备编译工具。

以实验箱自带配备编译好内核下载应用为例阐明下载过程如下：

vivi>loadflashkernelx回车，当浮现“Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...”点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献zImage,Enter,合同为Xmodem,点击“发送”，4分钟左右zImage烧写完毕；vivi>loadflashrootx回车，当浮现“Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...”点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献root.cramfs，合同为Xmodem，点击“发送”，8分钟左右root.cramfs烧写完毕。

3.3根文献系统应用

嵌入式系统应用中根文献系统是内核启动时一方面需要加载文献系统，可觉得顾客提供人机交互界面（shell），它与前面简介BootLoader、Linux内核一起为嵌入式系统提供一种完整应用环境。

Linux内核在系统启动期间进行最后操作之一就是安装根文献系统，在系统启动时，所有其他文献系统都被加载（mounted）到根文献系统。

根文献系统存储在一定类型存储介质上，是一种具备层次关系目录树。

在不同计算机平台上根文献系统详细内容有所不同，但是它们都包括某些必要文献，这些文献可以用来启动系统，还可以用来引导系统到挂载其他文献系统状态，由这些必要文献实现一种最小系统集重要涉及根目录、/boot、/dev、/etc、/bin、/sbin、/tmp等目录。

根文献系统直接影响着系统能否从磁盘正常引导并运营，保持根文献系统规模最小，即是shell命令、库文献、启动文献以及相应目录最小集，最小规模、不会频繁修改文献系统才干使系统平稳运营。

常用文献系统涉及EXT2文献系统、JFFS2文献系统、YAFFS文献系统等。

实验箱原根文献系统下载过程如下：

vivi>loadflashrootx回车，当浮现“Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...”点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献root.cramfs，合同为Xmodem，点击“发送”，8分钟左右root.cramfs烧写完毕。

3.4YAFFS应用程序下载

实验箱所配备yaffs文献系统下载过程如下：

用网线连接好2410-S实验箱网口和PC机网口，配备IP在同一网段,重启2410-S进入目录[/mnt/yaffs]下。

[/mnt/yaffs]ifconfig－－查看IP

[/mnt/yaffs]ifconfigeth0192.168.0.111－－配备eth0ip

[/mnt/yaffs]inetd－－启动ftp

打开ftp软件（在光盘中flashvivi目录中提供），192.168.0.111，顾客名：

root,密码：

无，

连接进入ftp,上传“yaffs.tar”到2410-S/var下,3分钟左右上传完毕。

这时千万不要重启2410-S

[/mnt/yaffs]cd..－－转换到/mnt下

[/mnt]rm-rfyaffs/*－－删除/yaffs下文献

[/mnt]cd/var－－转到var目录下

[/var]tarxjvfyaffs.tar.bz2-C/mnt/yaffs－－解压yaffs.tar.bz2到mnt/yaffs目录下，需3分

钟左右。

四、使用MPLAYER播放视频文献

4.1硬件连接

连接电源，将5V电源线连到UP-NETARM2410-S电源接口；连接串口线，一端连接PC串口，另一端连接到UP-NETARM2410-S串口（上面）；连接网线，将随机附带交叉网线把UP-NETARM2410-S接近于电源接口网口和PC机网口连接好。

4.2建立超级终端

在Windows系统下，开始→所有程序→附件→通讯→超级终端，选取ARM开发平台实际连接PC机串口（COM1），设立属性为波特率115200、数据位8、无奇偶校验、停止位1、无数据流控制。

4.3启动

打开电源开关，系统由VIVI开始引导，超级终端会显示启动信息，输入“boot”后会引导kernel，启动linux系统。

4.4使用MPLAYER播放视频文献

在[/mnt/yaffs/mplayer]途径下输入“ls”命令可查看到mplayer、mplayer2、test.avi三个文献，继续在该途径下输入“mplayertest.avi”命令可以看到原始视频，输入“mplayer2test.avi”命令可以看到全屏视频。

五、重要设计内容

5.1硬件连接：

连接电源，将5V电源线连到UP-NETARM2410-S电源接口;连接串

口线，一端连接PC串口，另一端连接到UP-NETARM2410-S串口（上

面）；连接网线，将随机附带交叉网线把UP-NETARM2410-S接近于

电源接口网口和PC机网口连接好。

5.2建立超级终端：

运营Windows系统下（以WindowsXP为例）开始→所有程序→附件→通讯→超级终端（HyperTerminal）。

在windowsxp操作系统下，当时次建立超级终端时候，会浮现如图1对话框，请在□中打上√,并选取“否”。

图1图2

新建一种通信终端。

如果规定输入区号、电话号码等信息请随意输入，浮现如图2所示对话框时，为所建超级终端取名为arm，可觉得其选一种图标。

单击“拟定”按钮。

在接下来对话框中选取ARM开发平台实际连接PC机串口（如COM1），按拟定后浮现如图3所示属性对话框，设立通信格式和合同。

这里波特率为115200，数据位8，无奇偶校验，停止位1，无数据流控制。

按拟定完毕设立。

图3图4

完毕新建超级终端设立后来，可以选取超级终端文献菜单中另存为，把设立好超级终端保存在桌面上，以备后用。

用串口线将PC机串口和平台UART0对的连接后，就可以在超级终端上看到程序输出信息了。

5.3启动：

打开电源开关，系统会由VIVI开始引导。

正常启动时会显示启动信息到“PressReturntostarttheLINUXnow，anyotherkeyforvivi”，不进行任何操作等待30S或按回车则启动进入linux系统，按除回车键外其他键则进入vivi控制台，如图5.3.1。

在这里输入“boot”，进入LINUX系统;输入“bootucos”进入ucos系统。

输入“boot”后会引导kernel，启动linux系统，见图5.是在应用程序目录下，可以通过“ls”查看，如图6：

图5图6

5.4恢复到出厂状态

在windowsxp下进行，需要文献在光盘中\Linux-V6.0\img目

录和\Linux-V6.0\img\flashvivi目录下提供。

烧写2410－Slinux操作系统涉及烧写vivi,kernel,root三个环节，除此咱们还要烧写yaffs.tar，这四个文献在\Linux-V6.0\img目录中。

vivi----linux系统bootloader；

zImage----linux系统内核；

root.cramfs----根文献系统；

yaffs.tar----应用程序

5.5JTAG烧写vivi：

把并口线插到pc机并口，并把并口与JTAG相连，JTAG与开发板14针JTAT口相连，打开2410－S.把整个GIVEIO目录（在\Linux-V6.0\img\flashvivi目录下）拷贝到C:

\WINDOWS下，并把该目录下giveio.sys文献拷贝到c:

/windows/system32/drivers下。

在控制面板里，选添加硬件>下一步>选－是我已经连接了此硬件>下一步>选中－添加新硬件设备>下一步>选中安装我手动从列表选取硬件>下一步>选取－显示所有设备>选取－从磁盘安装-浏览，指定驱动为C:

\WINDOWS\GIVEIO\giveio.inf文献，点击拟定，安装好驱动在d盘新建一目录bootloader，把sjf2410-s（在\Linux-V6.0\img

\flashvivi目录下）和要烧写vivi拷贝到该目录下，在程序－附件－msdos下，进入该目录，运营sjf2410-s命令如下：

sjf2410-s/f:

vivi在此后浮现三次规定输入参数，第一次是让选取Flash，选0；第二次是选取jtag对flash两种功能，也选0；第三次是让选取起始地址，选0此后就等待大概3－5分钟烧写时间，当VIVI烧写完毕后选取参数2，

退出烧写。

5.6烧写内核和根文献系统：

烧写内核zImage（kernel）

复位2410-s，进入VIVI。

vivi>loadflashkernelx回车

当浮现Readyfordownloadingusingxmodem...如图7

图7图8

点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献zImage,Enter,合同为Xmodem,点击“发送”，4分钟左右zImage烧写完毕；

烧写根文献系统（root）

vivi>loadflashrootx回车

当浮现Readyfordownloadingusingxmodem...如图9点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献root.cramfs,合同为Xmodem,点击“发送",7分钟左右root.cramfs烧写完毕。

到此，就可以正常启动linux系统了。

5.7上传应用程序：

配备网络服务

用网线连接好2410－SNIC-1口和PC机网口，配备IP在同一网段,重启2410－s进入[/mnt/yaffs]下。

[/mnt/yaffs]ifconfig－－查看IP

[/mnt/yaffs]ifconfigeth0192.168.0.111－－配备eth0ip

[/mnt/yaffs]inetd－－启动网络服务

同步，pc网口ip配备和2410－Seth0ip要在同一网段，以保证正常通讯。

上传“yaffs.tar.bz2”

打开如图ftp软件（在光盘中flashvivi目录中提供），点击右半部

工具栏中红色闪电图标，此时打开了“QuickConnect”，192.168.0.111，顾客名：

root,密码：

无，连接进入ftp,右键左边列出文献中“yaffs.tar.bz2”，点击TRANSFER,上传“yaffs.tar”到2410-S/var下,3分钟左右上传完毕。

/var是虚拟目录，因此这时2410-S不能掉电

图9图10

[/mnt/yaffs]cd..－－转换到/mnt下

[/mnt]rm-rfyaffs/*－－删除yaffs下文献

[/mnt]cd/var－－转到var目录下

[/var]tarxjvfyaffs.tar.bz2r-C/mnt/yaffs－－解压yaffs-2410s-1.0.tar到mnt/yaffs目录下需5分钟左右.解压缩结束后，应用程序都存储在/mnt/yaffs下了。

FLASH格式化：

在进行恢复操作是普通不需要格式化FLASH，如果特殊性况下需要格式化可以按如下操作进行。

打开超级终端，启动2410－S，进入vivi控制台，按照如下命令重新分区：

vivi>bonpart0128k192k1216k4288k:

m64704k这步操作同步进行了分区和格式化，0—128存储vivi，128—192存储VIVI控制台指令，192—1216存储kernel，1216—4288存储root，别的某些存储应用程序。

这时已格式化flash,千万不要重启2410-S，否则vivi将丢失。

vivi>loadflashvivix回车

当浮现Readyfordownloadingusingxmodem...如图10，这时点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中“发送文献”，选取好镜像文献vivi,合同为Xmodem,点击“发送"通过串口重新烧录一遍,至此你vivi就烧写到flash里了。

此时掉电也不会丢失VIVI。

下面只需执行第2、3步便可恢复出场状态，如果格式化后掉电丢失VIVI，则要执行第1、2、3步来恢复。

六、设计总结和心得

6.1设计总结

这次嵌入式课程设计，教师提供应咱们两个设计题目“基于S3C2410A游戏机设计”和“基于SKYEYE嵌入式系统仿真”。

咱们选取完毕第一种设计。

基于ARM架构嵌入式系统有如下特点：

（1）是“类计算机系统”；

（2）面向特定应用；（3）更注重低功耗、低成本；（4）升级较慢；（5）具备固化代码；（6）系统开发需要专用开发工具和环境；（7）软件需要RTOS开发平台；（8）开发人员应具备电路专业知识；（9）是开放性知识集成系统。

通过对实验手册和设计指引研究，最后基本实现了设计规定：

1、BootLoader要可以实现便捷人机交互界面。

2、Linux内核具备基本应用库。

3、根文献系统采用CRAMFS格式。

4、系统可以播放视频及音频文献。

5、系统支持ftp服务器运营。

6、VBA可以模仿游戏运营。

6.2设计心得

这次课程设计，让我有机会对所学嵌入式课程理论知识有了更进一步理解，并且把嵌入式开发流程重要环节又温习了一遍。

在设计过程中遇到了某些看似不大却也很难解决设计问题，最后这些问题在教师和同窗协助下还是解决了。

我深知嵌入式是一门实践性非常强课程与技术，我对嵌入式这方面知识比较生疏，设计开发方面更是微乎其微，但通过这次课程设计，我明白了这门课程重要性，如果后来有机会我还会去学习嵌入式方面知识，完善自己知识层面。

参照资料

1、嵌入式系统应用基本PDF

2、2410-S迅速开始手册

3、2410-S实验指引书@[1].07.06

附录

重要软件：

VMwareWorkstation，RedhatEnterpriseLinuxAdvancedServer4，U-Boot，SKYEYE，Linux2.6，BusyBox