专利名称：一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置及其实现方法，属于信息技术领域。
背景技术：
社区信息化是通讯技术和计算机技术在普通社区居民生产和生活实践中实现普遍应用和推广的过程，它不仅包括信息技术，还应包括电子技术、通信技术等在生产、生活、管理等方面普遍而系统化应用的过程。目前国内在社区信息化建设方面，能够通过互联网获得市场和技术信息的社区用户比例仍然不高。目前社区信息化中仍然使用传统电脑，价格昂贵，操作复杂，不适宜普通用户的使用及维护。因此，设计一种价格便宜，操作简便，性能可靠，便于维护的高性价比嵌入式上网装置是当前信息化建设的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置及其实现方法。一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，上网装置包括母板、主处理器子板与VGA转接子板，子板采用插针形式与母板连接，母板与VGA转接子板均连接到主处理器子板；母板包括ー键还原模块、网络模块、语音功能模块、USB与SD卡接ロ模块。所述的主处理器子板，包括主处理器芯片、SDRAM芯片与Nand Flash芯片，主处理器芯片采用三星公司基于ARMll内核的RISC处理器芯片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转接子板，包括FPGA芯片与RAM芯片，FPGA芯片采用XILINX公司的XC3S50AN, RAM 芯片采用 Hynix 公司的 HY57v641620ETP_7。所述的ー键还原模块，包括单片机协处理器、ー键还原按键，单片机协处理器为基于8051核具有可编程功能的单片机。所述的语音功能模块，使用S3C6410处理器的AC97总线，外接WM9714音频芯片。所述的USB接ロ模块，包括可挂接低速设备的USB1. I接口和可挂接高速设备并可实现USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。所述的网络模块，包括I个100M网ロ，网ロ采用DM9000AE芯片和带连接与传输指示灯的RJ45插座。一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置的实现方法，包括系统正常启动方法与系统ー键还原方法所述的系统正常启动方法包括VGA转接程序，系统引导程序bootloader、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统；其中，VGA转接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存储在Nand Flash芯片中；具体的实现方法如下I)系统引导程序bootloader启动；2) bootloader引导嵌入式Linux内核启动；3)嵌 入式Linux内核初始化VGA转接程序，向VGA接ロ输出图像信息；4)嵌入式Linux内核启动后,加载yaffs2文件系统；5)yaffs2文件系统加载完毕后，启动该文件系统中的EMD桌面系统；6)所有用户操作均在EMD桌面系统中实现；所述的系统ー键还原方法包括协处理器程序、一键还原程序，其中，一键还原程序固化在SD卡上，协处理器程序固化在单片机中；系统引导程序、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统存储在SD卡上，用于向Nand Flash芯片复制；具体的实现方法如下I)协处理器程序启动；2)协处理器检测到一键还原按键按下，控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从SD卡启动；3) 一键还原程序引导主处理器启动，从SD卡上读取系统引导程序、嵌入式Linux内核与yaffs2文件系统,并复制到Nand Flash芯片；4)复制完毕后，主处理器通过GPIO ロ发送还原完成信号至协处理器；5)协处理器控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从Nand Flash芯片启动。所述的EMD桌面系统包括桌面客户端、桌面服务器、应用程序，其中桌面客户端包括系统时钟管理，桌面背景管理，文件浏览功能，关机重启功能；桌面服务器包括应用程序管理，动画效果管理，窗ロ界面管理，输入法管理，声音
管理；应用程序包括a)ADSL上网程序；b) IP设置程序；c)图片查看器；d)Web浏览器；e)影音播放器ば)录音机程序；g)摄像头程序；h)文本编辑器；所述的Web浏览器，采用QtWebkit内核，设计了多窗口和多标签功能，添加了使用本地播放器播放网络流媒体的功能，添加了标题栏调用应用程序功能，实现了中文网页显示；所述的影音播放器，采用开源的mplayer，使用Qt语言设计界面，实现播放控制、音量控制、播放列表操作、快进快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的编解码格式。所述的ー键还原程序、VGA转接程序、协处理器程序均为独立设计；所述的EMD桌面系统，使用Qt4图形文件系统设计界面；所述的系统引导程序bootloader、嵌入式Linux内核，是在现有的开源程序中加入新的设计；其中所述的ー键还原程序的设计包括I)初始化主处理器；2) SD卡驱动程序设计，操作SD卡的读写；3)Nand Flash驱动程序设计,操作Nand Flash芯片读写；4)向GPIO ロ发送还原完毕信号；所述的协处理程序的设计包括I)初始化协处理器；
2)检测按键的按下； 3)复位主处理器；4)检测GPIO ロ的信号；5)控制主处理器的启动方式；所述的VGA转接程序的设计包括I)主处理器传来的IXD信号接收设计；2) RAM控制器设计；3) VGA信号输出设计；所述的系统引导程序的设计包括I)修改系统弓I导程序使其支持1024*768分辨率；2) SD卡驱动程序的重新设计；3) Nand Flash驱动程序设计；4)文件系统的分区设计；5) VGA显示驱动程序与显示界面设计；所述的嵌入式Linux内核的设计包括I)嵌入式Linux内核交叉编译；2) Yaff s2文件系统制作；3)启动脚本编写；4)文件系统镜像打包制作。本发明提供一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置及其实现方法，装置带有一键还原功能，可ー键智能恢复操作系统。装置采用鼠标键盘、液晶显示器作为输入输出设备，小巧、轻便，可挂在显示器后面。装置成本低廉，操作简单，可靠性高，方便了广大社区用户的信息获取。
图I是本发明装置的总体结构框图。图2是本发明装置的详细结构框图。。图3是本发明实现方法中系统正常启动方法的流程图。图4是本发明实现方法中系统ー键还原方法的流程图。其中，UVGA转接子板，2、主处理器子板，3、母板，4、一键还原模块，5、网络模块，6、语音功能模块，7、USB与SD卡接ロ模块，8、主处理器芯片，9、SDRAM芯片，I O, Nand Flash芯片，11、FPGA 芯片，12、RAM 芯片。
具体实施方案下面结合附图和实施例对本发明做进ー步说明。实施例一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，如附图I所示，上网装置包括母板
(3)、主处理器子板(2)与VGA转接子板(I)，子板采用插针形式与母板连接，母版(3)与VGA转接子板(I)均连接至主处理器子板(2)。
所述的母板，如附图2所示，包括ー键还原模块(4)、网络模块(5)、语音功能模块
(6)、USB与SD卡接ロ模块(7)。所述的主处理器子板，如附图2所示，包括主处理器芯片(8)、SDRAM芯片(9)与Nand Flash芯片(10)，主处理器芯片采用三星公司基于ARMll内核(ARM1176JZF-S)的RISC处理器芯片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转接子板，如附图2所示，包括FPGA芯片(11)与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。所述的ー键还原模块，包括单片机协处理器、ー键还原按键，单片机协处理器为基于8051核具有可编程功能的单片机。所述的语音功能模块，使用S3C6410处理器的AC97总线，外接WM9714音频芯片。所述的USB接ロ模块，包括可挂接低速设备的USB1. I接口和可挂接高速设备并可实现USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。所述的网络模块，包括I个100M网ロ，网ロ采用DM9000AE芯片和带连接与传输指示灯的RJ45插座。一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置的实现方法，包括系统正常启动方法与系统ー键还原方法所述的系统正常启动方法，如附图3所示，包括VGA转接程序，系统引导程序bootloader、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统；其中，VGA转接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存储在Nand Flash芯片中；具体的实现方法如下I)系统引导程序bootloader启动；2) bootloader引导嵌入式Linux内核启动；3)嵌入式Linux内核初始化VGA转接程序，向VGA接ロ输出图像信息；4)嵌入式Linux内核启动后,加载yaffs2文件系统；5)yaffs2文件系统加载完毕后，启动该文件系统中的EMD桌面系统；6)所有用户操作均在EMD桌面系统中实现；所述的系统ー键还原方法，如附图4所示，包括协处理器程序、一键还原程序，其中，一键还原程序固化在SD卡上，协处理器程序固化在单片机中；系统引导程序、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统存储在SD卡上,用于向Nand Flash芯片复制；具体的实现方法如下I)协处理器程序启动；2)协处理器检测到一键还原按键按下，控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从SD卡启动；、
3) 一键还原程序引导主处理器启动，从SD卡上读取系统引导程序、嵌入式Linux内核与yaffs2文件系统,并复制到Nand Flash芯片；4)复制完毕后，主处理器通过GPIO ロ发送还原完成信号至协处理器；5)协处理器控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从Nand Flash芯片启动。所述的EMD桌面系统包括桌面客户端、桌面服务器、应用程序，其中
桌面客户端包括系统时钟管理，桌面背景管理，文件浏览功能，关机重启功能；桌面服务器包括应用程序管理，动画效果管理，窗ロ界面管理，输入法管理，声音
管理；应用程序包括a)ADSL上网程序；b) IP设置程序；c)图片查看器；d)Web浏览器；e)影音播放器ば)录音机程序；g)摄像头程序；h)文本编辑器；所述的Web浏览器,采用QtWebkit内核,设计了多窗口和多标签功能，添加了使用本地播放器播放网络流媒体的功能，添加了标题栏调用应用程序功能，实现了中文网页显示； 所述的影音播放器，采用开源的mplayer，使用Qt语言设计界面，实现播放控制、音量控制、播放列表操作、快进快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的编解码格式。所述的ー键还原程序、VGA转接程序、协处理器程序均为独立设计；所述的EMD桌面系统，使用Qt4图形文件系统设计界面；所述的系统引导程序bootloader、嵌入式Linux内核，是在现有的开源程序中加入新的设计；其中所述的ー键还原程序的设计包括I)初始化主处理器；2) SD卡驱动程序设计，操作SD卡的读写；3)Nand Flash驱动程序设计,操作Nand Flash芯片读写；4)向GPIO ロ发送还原完毕信号；所述的协处理程序的设计包括I)初始化协处理器；2)检测按键的按下；3)复位主处理器；4)检测GPIO ロ的信号；5)控制主处理器的启动方式；所述的VGA转接程序的设计包括I)主处理器传来的IXD信号接收设计；2) RAM控制器设计；3)VGA信号输出设计；所述的系统引导程序的设计包括I)修改系统弓I导程序使其支持1024*768分辨率；2) SD卡驱动程序的重新设计；3) Nand Flash驱动程序设计；4)文件系统的分区设计；5) VGA显示驱动程序与显示界面设计；所述的嵌入式Linux内核的设计包括I)嵌入式Linux内核交叉编译；2) Yaffs2文件系统制作；3)启动脚本编写；4)文件系统镜像打包制作。
权利要求
1.一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，上网装置包括母板、主处理器子板与VGA转接子板，子板采用插针形式与母板连接，母板与VGA转接子板均连接到主处理器子板；母板包括ー键还原模块、网络模块、语音功能模块、USB与SD卡接ロ模块。
2.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在干，所述的主处理器子板，包括主处理器芯片、SDRAM芯片与Nand Flash芯片，主处理器芯片采用三星公司基于ARMll内核的RISC处理器芯片S3C6410，SDRAM芯片采用2片256M的K4X1G163PE 芯片，Nand Flash 芯片采用 2G Bytes 的 K9GAG08U0D。
3.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，所述的VGA转接子板，包括FPGA芯片与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.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，所述的ー键还原模块，包括单片机协处理器、ー键还原按键，单片机协处理器为基于8051核具有可编程功能的单片机。
5.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，所述的语音功能模块，使用S3C6410处理器的AC97总线，外接WM9714音频芯片。
6.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，所述的USB接ロ模块，包括可挂接低速设备的USB1. I接口和可挂接高速设备并可实现USB2. 0接ロ功能的芯片CY7C68013。
7.如权利要求I所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置，其特征在于，所述的网络模块，包括I个100M网ロ，该网ロ采用DM9000AE芯片和带连接与传输指示灯的RJ45插座。
8.一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置的实现方法，其特征在于，实现方法包括系统正常启动方法与系统ー键还原方法； 所述的系统正常启动方法包括VGA转接程序,系统弓I导程序bootloader、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统；其中，VGA转接程序固化在FPGA芯片中，其他程序均存储在NandFlash芯片中；具体的实现方法如下 1)系统引导程序bootloader启动； 2)bootloader引导嵌入式Linux内核启动； 3)嵌入式Linux内核初始化VGA转接程序，向VGA接ロ输出图像信息； 4)嵌入式Linux内核启动后,加载yaffs2文件系统； 5)yaffs2文件系统加载完毕后，启动该文件系统中的EMD桌面系统； 6)所有用户操作均在EMD桌面系统中实现； 所述的系统ー键还原方法包括协处理器程序、一键还原程序，其中，一键还原程序固化在SD卡上，协处理器程序固化在单片机中；系统引导程序、嵌入式Linux内核、yaffs2文件系统存储在SD卡上,用于向Nand Flash芯片复制；具体的实现方法如下 1)协处理器程序启动； 2)协处理器检测到一键还原按键按下，控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从SD卡启动； 3)—键还原程序引导主处理器启动，从SD卡上读取系统引导程序、嵌入式Linux内核与yaffs2文件系统,并复制到Nand Flash芯片； 4)复制完毕后，主处理器通过GPIOロ发送还原完成信号至协处理器； 5)协处理器控制主处理器复位，改变主处理器启动方式为从NandFlash芯片启动。
9.如权利要求8所述的ー种用于 社区信息化系统的嵌入式上网装置的实现方法，其特征在于，所述的EMD桌面系统包括桌面客户端、桌面服务器、应用程序，其中 桌面客户端包括系统时钟管理，桌面背景管理，文件浏览功能，关机重启功能； 桌面服务器包括应用程序管理，动画效果管理，窗ロ界面管理，输入法管理，声音管理； 应用程序包括a) ADSL上网程序；b) IP设置程序；c)图片查看器；d) Web浏览器；e)影音播放器ば)录音机程序；g)摄像头程序；h)文本编辑器； 所述的Web浏览器，采用QtWebkit内核，设计了多窗口和多标签功能，添加了使用本地播放器播放网络流媒体的功能，添加了标题栏调用应用程序功能，实现了中文网页显示； 所述的影音播放器，采用开源的mplayer，使用Qt语言设计界面，实现播放控制、音量控制、播放列表操作、快进快退的功能，支持DIVX，H. 264，MPEG4的编解码格式。
10.如权利要求8所述的ー种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置的实现方法，其特征在于，所述的ー键还原程序、VGA转接程序、协处理器程序均为独立设计；所述的EMD桌面系统，使用Qt4图形文件系统设计界面；所述的系统引导程序bootloader、嵌入式Linux内核，是在现有的开源程序中加入新的设计；其中 所述的ー键还原程序的设计包括 1)初始化主处理器； 2)SD卡驱动程序设计，操作SD卡的读写； 3)NandFlash驱动程序设计,操作Nand Flash芯片读写； 4)向GPIOロ发送还原完毕信号； 所述的协处理程序的设计包括 1)初始化协处理器； 2)检测按键的按下； 3)复位主处理器； 4)检测GPIOロ的信号； 5)控制主处理器的启动方式； 所述的VGA转接程序的设计包括 1)主处理器传来的LCD信号接收设计； 2)RAM控制器设计； 3)VGA信号输出设计； 所述的系统引导程序的设计包括 1)修改系统引导程序使其支持1024*768分辨率； 2)SD卡驱动程序的重新设计； 3)Nand Flash驱动程序设计； 4)文件系统的分区设计； 5)VGA显示驱动程序与显示界面设计；所述的嵌入式Linux内核的设计包括1)嵌入式Linux内核交叉编译；2)Yaffs2文件系统制作；3)启动脚本编写；4)文件系统镜像打包制作。全文摘要
一种用于社区信息化系统的嵌入式上网装置及其实现方法，属于信息技术领域。装置采用子母板的形式，包括母板与主处理器子板、VGA转接子板，具有较好的硬件扩展与升级能力。装置采用鼠标键盘、液晶显示器作为输入输出设备，装置小巧、轻便，可挂在显示器后面，且价格低廉、性能可靠，适合于普通用户的基本上网需求。装置采用开源的嵌入式Linux操作系统，使用Qt4语言设计EMD桌面系统，美观大方，易于操作。本装置的实现方法包括系统一键还原方法与系统正常启动方法。当系统正常时，采用系统正常启动方法启动系统；当系统崩溃时，采用一键还原方法系统自动恢复到原始状态。
文档编号H04L12/28GK102647280SQ20121004755
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者刘亚, 孙志猛, 孙文, 张海霞, 徐伟涛, 徐加利, 李宗璋, 纪洪亮, 翟庆羽, 赫明哲 申请人:山东大学