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基于Linux平台的电纸书软硬件设计

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导师姓名
陈新
学科专业
通信与信息系统
文献出处
福州大学   2013年
关键词
电子纸论文  嵌入式论文  设备驱动论文  网络论文  程序论文
论文摘要

随着网络技术的高速发展和信息内容的不断丰富,以纸张作为信息记录的主要载体已经愈发不能满足需要,加上人们日益对环保和绿色阅读的迫切需求,LCD显示器的辐射、功耗也渐渐不为人们所接受。基于此背景下,电子纸技术应运而生。基于E-ink的电子纸采用电子墨水技术,除了具备传统纸张的柔韧性和可折叠特性,还具有无需背光、功耗低、不伤眼和类纸阅读效果等特点。本文设计的电纸书阅读器就是采用电子纸作为显示屏,运用成熟的嵌入式技术,制作出具备文档阅读、音乐播放、Wi-Fi和3G网络访问等多种功能的低成本、低功耗且易携带的电子图书阅读器。这将同时满足信息保存、绿色阅读和环保的需求,具有广阔的市场前景和重要的研究意义。本文分析了电纸书阅读器的产生背景和国内外发展现状,研究了电纸书阅读器采用的相关技术,包括电子纸技术、嵌入式技术、网络技术和图形界面开发工具等。分析系统的总体需求,提出软硬件整体设计方案。在硬件部分,采用E-ink的6寸电子纸显示屏、GD6201E电子纸驱动控制芯片和四线电阻式触摸屏;选用具有高主频、MMU模块和丰富API接口的S3C2440作为核心处理器;低成本、高度集成的88W8686芯片作为无线模块控制芯片;支持WCDMA网络、内置TCP/IP协议栈的EM770WUMTS M2M作为3G模块;低功耗、全双工的UDA1341TS芯片作为音频模块控制芯片。设计硬件电路,合理布局各模块。在软件部分,采用嵌入式Linux操作系统,利用Linux提供的显示设备专用接口Framebuffer实现电子纸显示屏驱动,利用Linux的输入子系统实现触摸屏驱动;采用Qt/E图形开发工具设计GUI程序,包括:文档阅读程序(支持txt、html和pdf等格式)、图片浏览程序(支持bmp和jpeg格式)、音乐播放程序(支持mp3和wma格式)、Wi-Fi和3G网络管理程序、软键盘和Web浏览器等。此外,还需移植Linux内核、文件系统和各类解析库,搭建软件开发环境。本文设计的电纸书阅读器在常温下进行了功能测试,包括电子纸显示屏、触摸屏、设备驱动、应用程序和网络功能等,并对测试结果进行分析及总结。测试结果表明,该电纸书阅读器功能稳定,具有良好的显示效果和操作体验,系统的软硬件设计合理,达到预期要求。

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中文摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容

1.4 本文章节结构

第二章 相关技术基础理论

2.1 电子纸技术

2.2 嵌入式系统相关技术

2.2.1 嵌入式处理器

2.2.2 嵌入式操作系统

2.2.3 嵌入式GUI

2.3 网络技术

2.3.1 Wi-Fi网络

2.3.2 3G网络

本章小结

第三章 系统总体架构

3.1 系统需求分析

3.2 系统整体架构

3.2.1 硬件架构

3.2.2 软件架构

本章小结

第四章 系统硬件设计

4.1 嵌入式系统模块

4.1.1 核心处理器

4.1.2 存储模块

4.1.3 音频模块

4.1.4 输入模块

4.1.5 电源管理模块

4.2 电子纸驱动模块

4.2.1 驱动接口设计

4.2.2 控制芯片及时序分析

4.3 网络模块

4.3.1 Wi-Fi模块

4.3.2 3G模块

本章小结

第五章 系统软件设计

5.1 系统软件开发环境

5.1.1 构建Qt/E开发环境

5.1.2 安装交叉编译工具

5.1.3 NFS环境

5.2 驱动设计

5.2.1 电子纸驱动

5.2.2 触摸屏驱动

5.3 网络接口设计

5.3.1 Wi-Fi接口

5.3.2 3G接口

5.4 软键盘设计

5.4.1 设计原理

5.4.2 功能实现

5.5 应用程序设计

5.5.1 TXT文档阅读程序

5.5.2 PDF文档阅读程序

5.5.3 图片浏览程序

5.5.4 音乐播放程序

5.5.5 Web浏览器

本章小结

第六章 系统调试与分析

6.1 系统硬件测试

6.1.1 电子纸显示屏测试

6.1.2 触摸屏测试

6.2 系统软件测试

6.2.1 文档和图片浏览程序测试

6.2.2 音乐播放程序测试

6.2.3 网络测试

6.3 分析、总结与展望

结束语

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

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