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嵌入式局域網通信終端設計開發

添加時間:2019/04/17
該設備首先要滿足手寫板的一對多傳輸aaa,同時保留傳統的語音通話需求aaa,系統採用嵌入式系統實現aaaaa,放棄了使用模擬電路的思路aaa,利用嵌入式專用的微處理器芯片和專用語音芯片實現語音和手寫板數據的實時傳輸aaaa。
  以下爲本篇論文正文:

摘要

由於對通信手段的需求不斷增加aaaa,在當今的語音通信逐漸未能滿足日常生活的同時aaaaa,人們正在投入越來越多的精力去尋找新的通信渠道aaaa。該設計針對一般通信模式中的語音通信的缺點aaaa。提出了一種同時傳輸語音和稿件註釋的通信方法aaaa,旨在改善現代會議aaa,工作和教育中遇到的區域語言交流障礙問題aaaa。

該設計使用ARM11作爲核心處理器和基於Linux的嵌入式平臺aaa。該設備滿足平板電腦的一對多傳輸aaa,同時保留了傳統的語音呼叫要求aaaa。系統採用嵌入式系統實現了使用模擬電路的思想aaa,實現了嵌入式專用微處理器芯片和專用語音芯片的語音和使用aaaa。平板電腦數據的實時傳輸aaaa。此外aaaa,該系統配備有液晶屏和觸摸屏aaaa,使得可以同時發送手寫數據和語音數據aaa。通過該設備aaa,用戶可以通過局域網通過語音和手寫輕鬆地與一個或多個用戶通信aaa。

該設計主要完成平板電腦和語音信號的實時傳輸兩個功能aaaa。在平板電腦功能的實現中aaa,使用Qt鼠標(觸摸)事件記錄光標位置並開始繪製事件aaaaa,導致QImage上QPaintEvent的繪製行爲完成平板電腦的錄製功能aaaa。使用UDP協議發送座標點以完成傳輸功能aaaa。實時語音傳輸功能主要使用QtMultimedia模塊的相關功能aaaa。 QAudioInput/Output設備用於在四個文件緩衝區中記錄語音信號aaa,客戶端 - 服務器框架使用TCP協議發送緩存文件以完成語音實時傳輸功能aaaa。 aaa。

關鍵詞:嵌入式aaaaa,Linuxaaaaa,語音實時aaaa,Qt

Abstract

由於對通信的需求日益增加aaaaa,普通語音通信逐漸無法滿足當今的日常生活aaa,人們越來越多地投入到尋求新的通信渠道aaaaa。該終端旨在解決通信模式不足的問題aaaa,只能通過語音進行通信aaaa。我們提出了一種通過同步傳輸來交換聲音和手稿的方法aaaa,旨在改善現代會議aaaaa,工作和教育交流條件下的區域語言障礙aaa。

該設備的功能是實現手寫板傳輸(一對多或多對一)aaaa,同時保持傳統的語音通信需求aaa。爲了放棄使用模擬電路的想法aaaa,該系統使用嵌入式微處理器芯片和語音芯片來處理語音數據的實時傳輸aaaaa。此外aaa,系統安裝了液晶屏和觸摸屏aaa,可以同時傳輸手寫數據和語音數據aaa。通過使用該設備aaa,用戶可以通過局域網與一個或多個用戶輕鬆交換語音或手寫數據aaa。

在手寫傳輸功能中aaaa,它使用Qt鼠標(觸摸)事件記錄光標位置aaaa,以便觸發繪製事件以在類QImage上寫入鼠標跟蹤aaa。語音實時傳輸功能的實現主要使用QtMultimedia模塊的相關功能aaa。應將實時信號交替記錄到四個緩衝文件中aaaa。之後aaa,應構建服務器 - 客戶端以通過TCP協議完成實時語音aaaa。

關鍵詞:嵌入式系統aaaa,Linuxaaaa,實時語音aaaa,Qt

隨着社會的不斷髮展aaa,嵌入式系統已經發展到今天aaaa,經歷了30多年aaa。從涓涓細流開始aaaaa,它已發展成爲最廣泛和最常用的電子信息設備aaaa。在人們的生活中aaaa,嵌入式設備幾乎無處不在aaaaa,已成爲生活的重要組成部分aaaaa。它在提高人們的工作效率aaa,改善生活質量甚至保護生命和安全方面發揮着極其重要的作用aaaaa。

嵌入式設備具有廣泛的應用aaaaa,例如PDA(個人數字助理)aaaaa,網絡通信設備aaa,工業控制等aaa,小到手機aaa,電視遙控器aaaaa,鐘錶aaa,汽車aaaaa,船舶aaa,飛機aaaa,從民用設備到軍用包括嵌入式相關係統和設備在內的設備在設備的信息處理中起着核心作用aaa。

個人電腦(PC)已進入我們的日常生活aaaaa。談到計算機aaaaa,許多人首先會想到PCaaaa。實際上aaaaa,進入信息時代的人類最傑出的代表是個人電腦aaaa。嵌入式設備進入人們視野的相對時間相對較短aaaa。雖然它們很多aaaaa,但它們往往並不多aaaaa。已經發現aaaa,最重要的原因是嵌入式系統通常隱藏在產品中aaaaa,而且它們的信息處理不對用戶開放aaa,也不容易找到aaa。此外aaaaa,嵌入式設備的使用並不是硬件性能的首要目標aaaa,而且往往不是市場上的熱門話題aaaa。然而aaaa,隨着信息技術的不斷成熟aaa,“嵌入式”這個詞逐漸爲人所知aaaaa,近十年來aaa,它已經大大超過了通用計算機的數量aaa。因此aaaa,有些人預測aaa,在未來aaaa,我們將停留在嵌入式系統主導的後PC時代aaaa。

由於日常生活中對通信的需求不斷增加aaa,單一語音通信不再能滿足人們日常生活中的遠程通信aaaaa,特別是在工作和會議中aaa。傳統通信設備aaaaa,例如移動電話和固定電話aaaaa,在過去幾十年中極大地改善了人們的通信需求aaaa,使得在不同地方的朋友和親戚能夠遠程通信aaaaa。然而aaa,不可否認的是aaaa,這些設備仍然存在一些缺點aaaa。例如aaaa,中國有廣泛的地理區域和許多方言aaaaa。僅通過語音通信很難表達雙方的意思aaa。因此aaa,出現了溝通障礙aaaa。此外aaaaa,在中國的一些偏遠地區aaaa,交通aaaa,教育和經濟發展的不便仍然存在重大缺陷aaa,特別是缺乏教育資源aaa,因此這些地區的學生不能像城市學校那樣接受同樣的教學質量aaa。此外aaaaa,在現代會議中aaaaa,通信已從單一語言交換升級爲圖片呈現和手稿交換aaaa。如何設計一個多功能通信終端aaaaa,使設備能夠滿足短距離語音通信aaaa,並能夠滿足實時稿件的標註演示和視頻實時傳輸aaaaa,成爲一個比較迫切的要求aaaa。隨着網絡技術和多媒體技術的發展aaa,傳統的通信方法逐漸被高效aaaa,數字化aaa,網絡化的新通信方法所取代aaaaa。在這種情況下aaaa,本主題設計了一種裝置aaaa,通過應用上述技術解決上述問題並促進通信和通信aaaaa。

該項目的目的是設計一個基於Linux系統的嵌入式局域網通信設備aaaaa。該設備必須首先滿足平板電腦的一對多傳輸aaaa,同時保留傳統的語音呼叫要求aaaaa。該系統在嵌入式系統中實現aaaa,放棄了使用模擬電路的想法aaaaa,使用嵌入式專用微處理器芯片和專用語音芯片aaa。實時傳輸語音和平板電腦數據aaa。並且安裝了LCD屏幕和觸摸屏aaaa,可以傳輸手寫數據和語音數據aaaa。通過該設備aaaa,用戶可以通過局域網輕鬆地通過語音和手寫與一個或多個用戶通信aaaa,並且如果需要aaa,還可以執行視頻通信aaa。 [1-6]

該基於Linux系統的嵌入式局域網通信設備的實現具有以下幾個方面:1)系統基於圖形傳輸的增加保留了基本的語音通信功能aaaaa。這允許雙方使用通過設備更清楚地進行通信aaaaa,減少由語言障礙或表達不良引起的混亂aaaa。 2)對於某些語音通信有困難的用戶aaa,可以反映該設備的優越性aaaa。 3)在遠程教育方面aaa,教師可以通過該設備與偏遠地區的學生進行一對多的交流aaaaa,這在一定程度上彌補了區域教育資源部門的平衡aaa。在一些講座或教學場景中aaa,講師通常僅限於在黑板上書寫aaa。這種傳統方法效率不高aaaaa,灰塵也會影響呼吸道aaaa。通過系統的設計理念aaa,講座板可以更加高效和健康aaaaa。無形中提高了教學質量aaaa。

嵌入式系統由於其廣泛的用途而沒有絕對的定義aaaa。通常aaaaa,我們可以將嵌入式系統視爲非PC系統aaaa。對當前普遍認知的定義是aaaa,以應用爲核心目的aaaaa,可以定製軟件和硬件aaaa,以及對功能aaaa,體積aaa,成本aaa,可靠性和功耗有嚴格要求的特殊計算機系統aaa。嵌入式系統主要可分爲軟件和硬件兩部分aaaaa。軟件主要包括操作系統和應用程序編程aaaaa,硬件部分主要包括微處理器aaaaa,內存aaaa,I/O口aaaaa,其他外設aaa,聲音和圖形控制器等aaaa。它幾乎涵蓋了生活和生產中的所有電氣設備aaa,或幾乎所有電氣設備都屬於嵌入式技術的改造和發展aaa。因此aaaaa,嵌入式技術的發展應該分爲軟件和硬件aaaa。

1976年aaaaa,英特爾推出了MCS-48微控制器aaaaa。這個“簡單”的芯片成爲世界上第一個微控制器aaaa,儘管他只有1KB的ROM和64B的RAMaaaaa。它的出現也開闢了將各種外圍資源(如ROMaaa,定時器aaaaa,串行接口等)集成到單個CPU中的時代aaaa。四年後aaa,英特爾公司全面升級了這款產品aaa。 8位MCS-51 MCU出現並取得了巨大成功aaaaa,爲嵌入式系統奠定了MCU應用模式aaaa。到目前爲止aaaa,51系列單片機仍然是大學校園中使用最廣泛的型號aaaaa。但是aaa,工業控制中處理器的要求往往相對較高aaa。除了各種接口的實時控制之外aaa,還需要各種器件狀態和寄存器的讀寫操作和屏幕顯示aaaa,以及數據線的位數aaaaa。更多aaaa,在這種需求下aaaaa,8位或16位處理器顯然不能完全滿足條件aaa。 1985年aaaa,Acorn製造了第一代32位aaa,6M Hz處理器aaa,並將其用作RISC(精簡指令集計算機)或ARM(Acorn RISC機器)aaa。這是第一款ARM系列處理器aaa,並且在未來十年左右aaaaa,ARM系列已經引入ARM11系列aaa。 ARM11系列基於ARMv6架構aaa,基於下一代消費電子aaaa,網絡應用aaaa,無線設備和汽車電子的需求aaa。其強大的多媒體處理能力和低功耗使其特別適用於無線設備和消費電子產品aaa。值得一提的是aaa,升級的浮點計算能力使ARM11適用於汽車電子aaa。該設計使用ARM11作爲核心處理器aaaa,ARM11之後的所有產品都重命名爲ARM-Cortex系列aaa。

2012年aaaaa,AMD宣佈設計64位ARM處理器aaa,嵌入式微處理器正在快速增長aaa。從20世紀80年代初開始aaaaa,嵌入式操作系統包括傳統操作系統的功能aaaaa,如任務管理aaaa,任務間通信aaa,互斥和同步aaaaa,中斷和定時以及內存管理aaaaa。常見的操作系統是ReadySystem的VRTXaaaaa,Integrated System Incorporation的PSOS和IMG的VxWorksaaa。它們都使用搶佔式內核aaaaa,響應時間短aaa,內核代碼少aaaa,可以定製和移植到各種處理器aaaaa,具有相當大的可靠性aaa。 20世紀90年代以後aaaaa,隨着設計人員要求實時操作aaaa,操作系統軟件規模不斷增長aaa,並演變爲實時多任務操作系統(RTOS)aaaa。

嵌入式局域網通信終端的設計與開發:

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目 錄

第1章介紹
1.1主題研究的背景和意義
1.2嵌入式及其發展概述 1.3多媒體網絡及其發展 1.4嵌入式通信終端概述
1.5主題的主要工作和論文的結構
第2章嵌入式系統的總體設計和描述 2.1項目需求分析
2.2系統工作原理分析
2.3系統的整體硬件分析
2.4系統軟件的整體分析
2.5本章概要
第三章嵌入式系統的硬件設計 3.1硬件平臺的總體選擇
3.2處理器
3.3 DDR內存
3.4 NAND FLASH和NOR FLASH
3.5接口設計
3.5.1 UART
3.5.2 USB
3.5.3 SD卡插槽
3.5.4 JTAG接口
3.5.5以太網接口
3.6音響設備
3.7 LCD和觸摸屏
3.8本章概要
第四章嵌入式系統和軟件環境的構建 4.1 Bootloader的遷移
4.1.1 Uboot分析
4.1.2 Uboot移植
4.2 Linux內核移植
4.2.1 Linux內核分析
4.2.2 Linux內核和設備驅動程序
4.2.3內核的配置和編譯4.3根文件系統的生產
4.3.1根文件系統和選擇
4.3.2創建根文件系統映像
4.4將Linux操作編程到開發板
4.5軟件環境的配置
4.5.1 PC軟件環境的構建
4.5.2 samba和nfs服務的配置
4.5.3開發板Qt和tslib移植
4.6本章概要
第五章軟件相關技術介紹
5.1 TCP/IP協議族 5.1.1分層
5.1.2數據封裝
5.1.3客戶端 - 服務器模式
5.1.4 TCP連接的建立aaa,傳輸和終止 5.2 Qt簡介
5.2.1主要模塊分析
5.3本章概要
第六章通信設備的軟件設計
6.1平板電腦功能及其實現
6.1.1繪圖功能
6.1.2 UDP傳輸
6.1.3部分代碼分析
6.2語音傳輸的介紹和實現
6.2.1語音緩存區簡介
6.2.2錄製和播放實施過程
6.2.3音頻網絡傳輸
6.2.4網絡傳輸的實施
6.3效果顯示

6.4本章概要
第七章總結與展望
參考
博士學位期間發表的論文和獲得的研究成果 致謝

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