《嵌入式系统开发》课程设计
（Micro-Electro-Mechanical Systems， MEMS）以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息妙理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理；获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络系统可以被广泛地应用于国防军事、工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。
由于传感器网络的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国《技术评论》2003年1月号上，《技术评论》的编辑们认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响、其中第一项就是无线传感器网络[3]。
美国国防科和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视。在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划，强调战标情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力，把传感器网络作为一个重要研究领域，设立了一系列的军事传感器网络研究项目，如美国陆军2001年提出了“灵巧传感器网络通信”计划，已被批准为2001财政年度的一项科学技术研究计划．并在2001～2005财政年度期间实施；美国海军最近开展的网状传感器系统CEC（cooperative engagement capability），即使是今天最先进的反舰巡航导弹也会被实时地监测到并被击中。
在民用领域， 2002年，美国 Intel公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。今后，Intel将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。伯克利实验室和大西洋学院的研究人员计划部署和使用无线传感器网络来研究岛上环境。这些传感器由温度、湿度、气压等芯片和红外线传感器组成。科学家们使用这些设备可以在不干扰野生动植物正常生活的情况下监视它们及其生存环境。
英国、日本、意大利等国家的一些大学和研究机构也纷纷开展了该领域的研究工作。学术界的研究主要集中在传感器网络技术和通信协议的研究上，也开展了一些感知数据查询处理技术的研究，取得了一些初步研究结果。
国内研究机构如中科院、清华大学、国防科技大学。电子科技大学、哈尔滨工业大学以及浙江大学等学术团体对传感器网络进行了跟踪研究。
中国计算机学会青年计算机科技论坛于2004年11月在北京召开了中国第一次关于Wireless sensor network的专题报告会。讨论了Wireless sensor network技术及其在中国的发展问题。
毋庸置疑，跟踪国外传感器网络技术的发展，并做出开创性的研究工作，对我们国家国
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防现代化以及实验流体力学的发展也具有重要的意义。
1.3 本课题研究的目的与意义
随着人类社会的发展，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统音乐盒多是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以AT89C51单片机为核心元件的电子式音乐盒，体积小，重量轻，能演奏和弦音乐，功能多，外观效果多彩，使用方便，并具有一定的商业价值。
单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。
电子音乐盒是现代电子科技与音乐结合的产物，它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用STC89C51单片机为核心控制元件，设计一个电子式音乐盒。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块。
本文主要对使用单片机设计简易电子式音乐盒进行了分析，并介绍了基于单片机电子式音乐盒系统统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，可以播放事先保存的三首优美的曲目。本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。通过设计本系统有助于增进了解单片机的基本功能，使制作者对单片机的原理的理解和应用能力显著提高。
随着ZigBee技术的不断完善，相比于其他无线网络技术，ZigBee技术在绝大多方面都占据了明显优势，其应用领域涵盖了物联网潜在的大部分领域。ZigBee技术的诸多特点都非常适用于声光音乐盒的设计，可以满足人们对其创意性欣赏性的要求[4]。
1.4 主要研究内容和论文结构
本论文共有4章，具体内容安排如下：
第一章 绪论：介绍了论文选题的研究背景和研究意义以及短距离无线通信技术的国内外现状，阐述了论文的研究重点，并且最后给出了论文的结构安排。
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第二章 ZigBee技术概述：介绍了无线传感器网络的特点、应用，并对ZigBee技术进行深入的分析，比较了目前比较流行的短距离无线通信技术。
第三章 音乐盒软硬件介绍：介绍了音乐盒的设计以及最小系统实现的方法第四章 作品系统特点：介绍基于ZigBee技术声光音乐盒的特点优势。
1.5 本章小结
本章首先介绍了本文的研究背景和意义，随后阐述了目前国内外无线传感器网络的研究发展现状，最后给出了本文的主要研究内容和论文的组织结构。
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2搭建平台
由于本课题采用的是嵌入式linux系统，由于通用PC机一般都是x86架构，
在x86架构使用的编译器是GCC，但是本课题使用的是ARM架构，因此必须在x86架构上搭建交叉编译器。
2.1 嵌入式系统概述
嵌入式系统并不是一个新兴的领域，它早已出现并深入了我们的生活。人们的日常工作、生活都已经离不开嵌入式系统的产品。嵌入式系统是应用于特定的环境下执行专业领域任务的应用系统，与通用型计算机系统相比，它具有以下特点：①专用性，面向具体应用，用于完成某一特定任务。
②实时性，许多应用场合都有实时要求。
③嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体工艺、电子技术、通信网络技术以及各领域的具体应用融合在一起的产物。
④嵌入式系统的软硬件都必须高效率地设计，在保证稳定、安全、可靠的基础上进行量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，降低成本。
⑤开发需要专门的开发工具和环境。嵌入式系统本身不具备自主开发能力，必须有一套交叉开发工具和环境才能进行开发。和一般的计算机系统一样，嵌入式系统也是由硬件和软件系统构成，硬件包括嵌入式处理器及外围设备，软件主要是嵌入式操作系统和嵌入式应用软件[5]，如图2．1所示：
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用户应用软件 界面处 理 外设通信程序
嵌入式操作系统 内核 设备驱动程序 嵌入式硬件系统 处理器 外设接口 外设 图2．1 嵌入式系统结构
2.2 S3C6410 处理器
S3C6410是三星公司生产的基于ARM11内核的嵌入式处理器，内部集成了强大的多媒体处理单元，支持Mpeg4，H.264/H.263等格式的视频文件硬件编解码，可同时输出至LCD和TV显示；它还并带有3D图形硬件加速器，以实现OPEnGL ES 1.1 & 2.0加速渲染，另外它还支持2D图形图像的平滑缩放，翻转等操作。
ARM11开发板采用S3C6410处理器，包括触摸屏接口电路、SD 卡接口电路、FLASH、SDRAM，串口等。操作系统采用免费开源的嵌入式Linux系统。
2.3 Linux 操作系统
Linux 从 1991 年问世到现在，短短十几年的时间已经发展成为功能强大、设计完善的操作系统之一。作为最能体现互联网自由和开放精神的代表，Linux 自诞生以来就以软件源代码开放、可自主开发和高效灵活等特点迅速得到众多软件开发者的推崇。并且，随着互联网的迅猛发展，Linux 正取代 Windows 成为全球增长最快的操作系统。随着 Linux 应用的普及，Linux 下的软件开发无疑会成为 IT业发展的又一次高潮。Linux 操作系统主要有以下特点：