專利名稱：一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置及其實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置及其實現方法，屬于信息技術領域。
背景技術：
社區(qū)信息化是通訊技術和計算機技術在普通社區(qū)居民生產和生活實踐中實現普遍應用和推廣的過程，它不僅包括信息技術，還應包括電子技術、通信技術等在生產、生活、管理等方面普遍而系統(tǒng)化應用的過程。目前國內在社區(qū)信息化建設方面，能夠通過互聯網獲得市場和技術信息的社區(qū)用戶比例仍然不高。目前社區(qū)信息化中仍然使用傳統(tǒng)電腦，價格昂貴，操作復雜，不適宜普通用戶的使用及維護。因此，設計一種價格便宜，操作簡便，性能可靠，便于維護的高性價比嵌入式上網裝置是當前信息化建設的難題。

發(fā)明內容
針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置及其實現方法。一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，上網裝置包括母板、主處理器子板與VGA轉接子板，子板采用插針形式與母板連接，母板與VGA轉接子板均連接到主處理器子板；母板包括ー鍵還原模塊、網絡模塊、語音功能模塊、USB與SD卡接ロ模塊。所述的主處理器子板，包括主處理器芯片、SDRAM芯片與Nand Flash芯片，主處理器芯片采用三星公司基于ARMll內核的RISC處理器芯片S3C6410，SDRAM芯片采用2片256M 的 K4X1G163PE 芯片，Nand Flash 芯片采用 2G Bytes 的 K9GAG08U0D。所述的VGA轉接子板，包括FPGA芯片與RAM芯片，FPGA芯片采用XILINX公司的XC3S50AN, RAM 芯片采用 Hynix 公司的 HY57v641620ETP_7。所述的ー鍵還原模塊，包括單片機協(xié)處理器、ー鍵還原按鍵，單片機協(xié)處理器為基于8051核具有可編程功能的單片機。所述的語音功能模塊，使用S3C6410處理器的AC97總線，外接WM9714音頻芯片。所述的USB接ロ模塊，包括可掛接低速設備的USB1. I接口和可掛接高速設備并可實現USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。所述的網絡模塊，包括I個100M網ロ，網ロ采用DM9000AE芯片和帶連接與傳輸指示燈的RJ45插座。一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置的實現方法，包括系統(tǒng)正常啟動方法與系統(tǒng)ー鍵還原方法所述的系統(tǒng)正常啟動方法包括VGA轉接程序，系統(tǒng)引導程序bootloader、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)；其中，VGA轉接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存儲在Nand Flash芯片中；具體的實現方法如下I)系統(tǒng)引導程序bootloader啟動；2) bootloader引導嵌入式Linux內核啟動；3)嵌 入式Linux內核初始化VGA轉接程序，向VGA接ロ輸出圖像信息；4)嵌入式Linux內核啟動后,加載yaffs2文件系統(tǒng)；5)yaffs2文件系統(tǒng)加載完畢后，啟動該文件系統(tǒng)中的EMD桌面系統(tǒng)；6)所有用戶操作均在EMD桌面系統(tǒng)中實現；所述的系統(tǒng)ー鍵還原方法包括協(xié)處理器程序、一鍵還原程序，其中，一鍵還原程序固化在SD卡上，協(xié)處理器程序固化在單片機中；系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)存儲在SD卡上，用于向Nand Flash芯片復制；具體的實現方法如下I)協(xié)處理器程序啟動；2)協(xié)處理器檢測到一鍵還原按鍵按下，控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從SD卡啟動；3) 一鍵還原程序引導主處理器啟動，從SD卡上讀取系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核與yaffs2文件系統(tǒng),并復制到Nand Flash芯片；4)復制完畢后，主處理器通過GPIO ロ發(fā)送還原完成信號至協(xié)處理器；5)協(xié)處理器控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從Nand Flash芯片啟動。所述的EMD桌面系統(tǒng)包括桌面客戶端、桌面服務器、應用程序，其中桌面客戶端包括系統(tǒng)時鐘管理，桌面背景管理，文件瀏覽功能，關機重啟功能；桌面服務器包括應用程序管理，動畫效果管理，窗ロ界面管理，輸入法管理，聲音
管理；應用程序包括a)ADSL上網程序；b) IP設置程序；c)圖片查看器；d)Web瀏覽器；e)影音播放器ば)錄音機程序；g)攝像頭程序；h)文本編輯器；所述的Web瀏覽器，采用QtWebkit內核，設計了多窗口和多標簽功能，添加了使用本地播放器播放網絡流媒體的功能，添加了標題欄調用應用程序功能，實現了中文網頁顯示；所述的影音播放器，采用開源的mplayer，使用Qt語言設計界面，實現播放控制、音量控制、播放列表操作、快進快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的編解碼格式。所述的ー鍵還原程序、VGA轉接程序、協(xié)處理器程序均為獨立設計；所述的EMD桌面系統(tǒng)，使用Qt4圖形文件系統(tǒng)設計界面；所述的系統(tǒng)引導程序bootloader、嵌入式Linux內核，是在現有的開源程序中加入新的設計；其中所述的ー鍵還原程序的設計包括I)初始化主處理器；2) SD卡驅動程序設計，操作SD卡的讀寫；3)Nand Flash驅動程序設計,操作Nand Flash芯片讀寫；4)向GPIO ロ發(fā)送還原完畢信號；所述的協(xié)處理程序的設計包括I)初始化協(xié)處理器；
2)檢測按鍵的按下； 3)復位主處理器；4)檢測GPIO ロ的信號；5)控制主處理器的啟動方式；所述的VGA轉接程序的設計包括I)主處理器傳來的IXD信號接收設計；2) RAM控制器設計；3) VGA信號輸出設計；所述的系統(tǒng)引導程序的設計包括I)修改系統(tǒng)弓I導程序使其支持1024*768分辨率；2) SD卡驅動程序的重新設計；3) Nand Flash驅動程序設計；4)文件系統(tǒng)的分區(qū)設計；5) VGA顯示驅動程序與顯示界面設計；所述的嵌入式Linux內核的設計包括I)嵌入式Linux內核交叉編譯；2) Yaff s2文件系統(tǒng)制作；3)啟動腳本編寫；4)文件系統(tǒng)鏡像打包制作。本發(fā)明提供一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置及其實現方法，裝置帶有一鍵還原功能，可ー鍵智能恢復操作系統(tǒng)。裝置采用鼠標鍵盤、液晶顯示器作為輸入輸出設備，小巧、輕便，可掛在顯示器后面。裝置成本低廉，操作簡單，可靠性高，方便了廣大社區(qū)用戶的信息獲取。


圖I是本發(fā)明裝置的總體結構框圖。圖2是本發(fā)明裝置的詳細結構框圖。。圖3是本發(fā)明實現方法中系統(tǒng)正常啟動方法的流程圖。圖4是本發(fā)明實現方法中系統(tǒng)ー鍵還原方法的流程圖。其中，UVGA轉接子板，2、主處理器子板，3、母板，4、一鍵還原模塊，5、網絡模塊，6、語音功能模塊，7、USB與SD卡接ロ模塊，8、主處理器芯片，9、SDRAM芯片，I O, Nand Flash芯片，11、FPGA 芯片，12、RAM 芯片。
具體實施方案下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步說明。實施例一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，如附圖I所示，上網裝置包括母板
(3)、主處理器子板(2)與VGA轉接子板(I)，子板采用插針形式與母板連接，母版(3)與VGA轉接子板(I)均連接至主處理器子板(2)。
所述的母板，如附圖2所示，包括ー鍵還原模塊(4)、網絡模塊(5)、語音功能模塊
(6)、USB與SD卡接ロ模塊(7)。所述的主處理器子板，如附圖2所示，包括主處理器芯片(8)、SDRAM芯片(9)與Nand Flash芯片(10)，主處理器芯片采用三星公司基于ARMll內核(ARM1176JZF-S)的RISC處理器芯片S3C6410，SDRAM芯片采用2片256M的K4X1G163PE芯片，Nand Flash采用2G Bytes 的 K9GAG08U0D。所述的VGA轉接子板，如附圖2所示，包括FPGA芯片(11)與RAM芯片(12)，FPGA芯片采用XILINX公司的XC3S50AN，RAM芯片采用Hynix公司的HY57v641620ETP_7。所述的ー鍵還原模塊，包括單片機協(xié)處理器、ー鍵還原按鍵，單片機協(xié)處理器為基于8051核具有可編程功能的單片機。所述的語音功能模塊，使用S3C6410處理器的AC97總線，外接WM9714音頻芯片。所述的USB接ロ模塊，包括可掛接低速設備的USB1. I接口和可掛接高速設備并可實現USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。所述的網絡模塊，包括I個100M網ロ，網ロ采用DM9000AE芯片和帶連接與傳輸指示燈的RJ45插座。一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置的實現方法，包括系統(tǒng)正常啟動方法與系統(tǒng)ー鍵還原方法所述的系統(tǒng)正常啟動方法，如附圖3所示，包括VGA轉接程序，系統(tǒng)引導程序bootloader、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)；其中，VGA轉接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存儲在Nand Flash芯片中；具體的實現方法如下I)系統(tǒng)引導程序bootloader啟動；2) bootloader引導嵌入式Linux內核啟動；3)嵌入式Linux內核初始化VGA轉接程序，向VGA接ロ輸出圖像信息；4)嵌入式Linux內核啟動后,加載yaffs2文件系統(tǒng)；5)yaffs2文件系統(tǒng)加載完畢后，啟動該文件系統(tǒng)中的EMD桌面系統(tǒng)；6)所有用戶操作均在EMD桌面系統(tǒng)中實現；所述的系統(tǒng)ー鍵還原方法，如附圖4所示，包括協(xié)處理器程序、一鍵還原程序，其中，一鍵還原程序固化在SD卡上，協(xié)處理器程序固化在單片機中；系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)存儲在SD卡上,用于向Nand Flash芯片復制；具體的實現方法如下I)協(xié)處理器程序啟動；2)協(xié)處理器檢測到一鍵還原按鍵按下，控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從SD卡啟動；、
3) 一鍵還原程序引導主處理器啟動，從SD卡上讀取系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核與yaffs2文件系統(tǒng),并復制到Nand Flash芯片；4)復制完畢后，主處理器通過GPIO ロ發(fā)送還原完成信號至協(xié)處理器；5)協(xié)處理器控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從Nand Flash芯片啟動。所述的EMD桌面系統(tǒng)包括桌面客戶端、桌面服務器、應用程序，其中
桌面客戶端包括系統(tǒng)時鐘管理，桌面背景管理，文件瀏覽功能，關機重啟功能；桌面服務器包括應用程序管理，動畫效果管理，窗ロ界面管理，輸入法管理，聲音
管理；應用程序包括a)ADSL上網程序；b) IP設置程序；c)圖片查看器；d)Web瀏覽器；e)影音播放器ば)錄音機程序；g)攝像頭程序；h)文本編輯器；所述的Web瀏覽器,采用QtWebkit內核,設計了多窗口和多標簽功能，添加了使用本地播放器播放網絡流媒體的功能，添加了標題欄調用應用程序功能，實現了中文網頁顯示； 所述的影音播放器，采用開源的mplayer，使用Qt語言設計界面，實現播放控制、音量控制、播放列表操作、快進快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的編解碼格式。所述的ー鍵還原程序、VGA轉接程序、協(xié)處理器程序均為獨立設計；所述的EMD桌面系統(tǒng)，使用Qt4圖形文件系統(tǒng)設計界面；所述的系統(tǒng)引導程序bootloader、嵌入式Linux內核，是在現有的開源程序中加入新的設計；其中所述的ー鍵還原程序的設計包括I)初始化主處理器；2) SD卡驅動程序設計，操作SD卡的讀寫；3)Nand Flash驅動程序設計,操作Nand Flash芯片讀寫；4)向GPIO ロ發(fā)送還原完畢信號；所述的協(xié)處理程序的設計包括I)初始化協(xié)處理器；2)檢測按鍵的按下；3)復位主處理器；4)檢測GPIO ロ的信號；5)控制主處理器的啟動方式；所述的VGA轉接程序的設計包括I)主處理器傳來的IXD信號接收設計；2) RAM控制器設計；3)VGA信號輸出設計；所述的系統(tǒng)引導程序的設計包括I)修改系統(tǒng)弓I導程序使其支持1024*768分辨率；2) SD卡驅動程序的重新設計；3) Nand Flash驅動程序設計；4)文件系統(tǒng)的分區(qū)設計；5) VGA顯示驅動程序與顯示界面設計；所述的嵌入式Linux內核的設計包括I)嵌入式Linux內核交叉編譯；2) Yaffs2文件系統(tǒng)制作；3)啟動腳本編寫；4)文件系統(tǒng)鏡像打包制作。
權利要求
1.一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，上網裝置包括母板、主處理器子板與VGA轉接子板，子板采用插針形式與母板連接，母板與VGA轉接子板均連接到主處理器子板；母板包括ー鍵還原模塊、網絡模塊、語音功能模塊、USB與SD卡接ロ模塊。
2.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在干，所述的主處理器子板，包括主處理器芯片、SDRAM芯片與Nand Flash芯片，主處理器芯片采用三星公司基于ARMll內核的RISC處理器芯片S3C6410，SDRAM芯片采用2片256M的K4X1G163PE 芯片，Nand Flash 芯片采用 2G Bytes 的 K9GAG08U0D。
3.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，所述的VGA轉接子板，包括FPGA芯片與RAM芯片，FPGA芯片采用XILINX公司的XC3S50AN，RAM 芯片采用 Hynix 公司的 HY57v641620ETP_7。
4.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，所述的ー鍵還原模塊，包括單片機協(xié)處理器、ー鍵還原按鍵，單片機協(xié)處理器為基于8051核具有可編程功能的單片機。
5.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，所述的語音功能模塊，使用S3C6410處理器的AC97總線，外接WM9714音頻芯片。
6.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，所述的USB接ロ模塊，包括可掛接低速設備的USB1. I接口和可掛接高速設備并可實現USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。
7.如權利要求I所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置，其特征在于，所述的網絡模塊，包括I個100M網ロ，該網ロ采用DM9000AE芯片和帶連接與傳輸指示燈的RJ45插座。
8.一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置的實現方法，其特征在于，實現方法包括系統(tǒng)正常啟動方法與系統(tǒng)ー鍵還原方法； 所述的系統(tǒng)正常啟動方法包括VGA轉接程序,系統(tǒng)弓I導程序bootloader、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)；其中，VGA轉接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存儲在NandFlash芯片中；具體的實現方法如下 1)系統(tǒng)引導程序bootloader啟動； 2)bootloader引導嵌入式Linux內核啟動； 3)嵌入式Linux內核初始化VGA轉接程序，向VGA接ロ輸出圖像信息； 4)嵌入式Linux內核啟動后,加載yaffs2文件系統(tǒng)； 5)yaffs2文件系統(tǒng)加載完畢后，啟動該文件系統(tǒng)中的EMD桌面系統(tǒng)； 6)所有用戶操作均在EMD桌面系統(tǒng)中實現； 所述的系統(tǒng)ー鍵還原方法包括協(xié)處理器程序、一鍵還原程序，其中，一鍵還原程序固化在SD卡上，協(xié)處理器程序固化在單片機中；系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核、yaffs2文件系統(tǒng)存儲在SD卡上,用于向Nand Flash芯片復制；具體的實現方法如下 1)協(xié)處理器程序啟動； 2)協(xié)處理器檢測到一鍵還原按鍵按下，控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從SD卡啟動； 3)—鍵還原程序引導主處理器啟動，從SD卡上讀取系統(tǒng)引導程序、嵌入式Linux內核與yaffs2文件系統(tǒng),并復制到Nand Flash芯片； 4)復制完畢后，主處理器通過GPIOロ發(fā)送還原完成信號至協(xié)處理器； 5)協(xié)處理器控制主處理器復位，改變主處理器啟動方式為從NandFlash芯片啟動。
9.如權利要求8所述的ー種用于 社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置的實現方法，其特征在于，所述的EMD桌面系統(tǒng)包括桌面客戶端、桌面服務器、應用程序，其中 桌面客戶端包括系統(tǒng)時鐘管理，桌面背景管理，文件瀏覽功能，關機重啟功能； 桌面服務器包括應用程序管理，動畫效果管理，窗ロ界面管理，輸入法管理，聲音管理； 應用程序包括a) ADSL上網程序；b) IP設置程序；c)圖片查看器；d) Web瀏覽器；e)影音播放器ば)錄音機程序；g)攝像頭程序；h)文本編輯器； 所述的Web瀏覽器，采用QtWebkit內核，設計了多窗口和多標簽功能，添加了使用本地播放器播放網絡流媒體的功能，添加了標題欄調用應用程序功能，實現了中文網頁顯示； 所述的影音播放器，采用開源的mplayer，使用Qt語言設計界面，實現播放控制、音量控制、播放列表操作、快進快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的編解碼格式。
10.如權利要求8所述的ー種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置的實現方法，其特征在于，所述的ー鍵還原程序、VGA轉接程序、協(xié)處理器程序均為獨立設計；所述的EMD桌面系統(tǒng)，使用Qt4圖形文件系統(tǒng)設計界面；所述的系統(tǒng)引導程序bootloader、嵌入式Linux內核，是在現有的開源程序中加入新的設計；其中 所述的ー鍵還原程序的設計包括 1)初始化主處理器； 2)SD卡驅動程序設計，操作SD卡的讀寫； 3)NandFlash驅動程序設計,操作Nand Flash芯片讀寫； 4)向GPIOロ發(fā)送還原完畢信號； 所述的協(xié)處理程序的設計包括 1)初始化協(xié)處理器； 2)檢測按鍵的按下； 3)復位主處理器； 4)檢測GPIOロ的信號； 5)控制主處理器的啟動方式； 所述的VGA轉接程序的設計包括 1)主處理器傳來的LCD信號接收設計； 2)RAM控制器設計； 3)VGA信號輸出設計； 所述的系統(tǒng)引導程序的設計包括 1)修改系統(tǒng)引導程序使其支持1024*768分辨率； 2)SD卡驅動程序的重新設計； 3)Nand Flash驅動程序設計； 4)文件系統(tǒng)的分區(qū)設計； 5)VGA顯示驅動程序與顯示界面設計；所述的嵌入式Linux內核的設計包括1)嵌入式Linux內核交叉編譯；2)Yaffs2文件系統(tǒng)制作；3)啟動腳本編寫；4)文件系統(tǒng)鏡像打包制作。全文摘要
一種用于社區(qū)信息化系統(tǒng)的嵌入式上網裝置及其實現方法，屬于信息技術領域。裝置采用子母板的形式，包括母板與主處理器子板、VGA轉接子板，具有較好的硬件擴展與升級能力。裝置采用鼠標鍵盤、液晶顯示器作為輸入輸出設備，裝置小巧、輕便，可掛在顯示器后面，且價格低廉、性能可靠，適合于普通用戶的基本上網需求。裝置采用開源的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，使用Qt4語言設計EMD桌面系統(tǒng)，美觀大方，易于操作。本裝置的實現方法包括系統(tǒng)一鍵還原方法與系統(tǒng)正常啟動方法。當系統(tǒng)正常時，采用系統(tǒng)正常啟動方法啟動系統(tǒng)；當系統(tǒng)崩潰時，采用一鍵還原方法系統(tǒng)自動恢復到原始狀態(tài)。
文檔編號H04L12/28GK102647280SQ20121004755
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者劉亞, 孫志猛, 孫文, 張海霞, 徐偉濤, 徐加利, 李宗璋, 紀洪亮, 翟慶羽, 赫明哲 申請人:山東大學