数码相框设计与使用毕业论文

数码相框设计与使用毕业论文
1绪论
1.1 课题背景
随着数码相机的大量普及和数字影像的流行，原本使用的传统相框、影集已经不能满足人们的需求，仅能使用PC进行浏览图片严重的限制了人们娱乐需要。

随着电子技术的不断发展，数码相框的实现成本越来越低，这必将使得数码相框越来越普及。

数码相框采用传统相框的外观造型，把传统相框的中间部分换成液晶显示屏，配上电池，存储介质等部件，就可以直接播放数码照片，同时，还可以循环展示不同照片，给日益增多的数码照片和喜好摄影的人们提供了一个很好的照片展示平台和空间。

数码相框的优势在于：使用简单，直接从数码相机中取出存储卡插入数码相框中即可浏览；无须使用电脑,无须冲洗打印，各种数码相片都可存放在数码相框中显示：它适用于家庭，以及各种高雅场所如商场，宾馆，酒店，休闲中心等。

数码相框继承了数码的时尚和相框的温情，受到年轻人的追捧毋庸置疑，但它傻瓜式的操作方式，简洁直观的操作体验对老年人也颇有吸引力，可谓老少皆宜。

在产业融合的大趋势下，数码相框的发展也正逐渐从单一的照片回放功能逐渐扩展出新的功能，并衍生出许多个性化的需求应用，甚至有成为家庭娱乐显示第二中心的趋势。

国外的品牌厂商在实现数码相框的基本功能之外，也在不断增加一些附加功能。

如加入了立体声扬声器，可以支持背景音乐的播放，能实现多种视频文件的回放，具备更大容量的置存储器、并兼容多种移动存储介质。

而在一些高端产品上，诸如Wi-Fi、蓝牙、红外等无线功能，操作更直观的触摸屏等设置也不鲜见。

1.2课题研究的意义
现在社会已经进入数码时代，许多传统的东西都有对应的数码设备产生，比如数码相机，就代替了原来的有胶片才能照相的窘境，并且在体积还是功能，又或者是容量方面都有显著的提高和改进。

针对数码相机照相品质高，数量多的这一特点，如果用传统的相册来存放显然是不理想的，需要大量的资金，并且占用较大的空间。

因此开发了电子相册这样一种数码产品以适应这样一种发展的趋势和潮流。

电子相册的功能设定的是四个，分别是music功能、preview功能、slide 功能和exit功能。

Music功能就是播放音乐，主要是MP3格式的。

而且有播放列表和歌曲切换暂停的效果。

Preview功能就是照片预览了，有上下页的切换和
某图片的放大和恢复的功能，每一页显示9图片。

设置这两个功能的目的是为了让使用者可以有个直观的印象和可以更查看某一有兴趣的图片。

Silde功能就是幻灯片预览的效果了，为增强显示的效果，还做了一些特效。

让每图片可已有不同的展示。

Exit功能的设计就比较简单了，主要是为了操作的方便和整体效果的协调。

论文就是根据整个电子相册的编程思想还有功能顺序进行介绍。

电子相册采用传统相框的外观造型，把传统相框的中间部分换成液晶显示屏，配上电池，存储介质等部件，就可以直接播放数码照片，同时，还可以循环展示不同照片，给日益增多的数码照片和喜好摄影的人们提供了一个很好的照片展示平台和空间。

电子相册的优势在于：使用简单，直接从数码相机中取出存储卡插入电子相册中即可浏览；无须使用电脑,无须冲洗打印，各种数码相片都可存放在电子相册中显示；它适用于家庭，以及各种高雅场所如商场，宾馆，酒店，休闲中心等。

电子相册继承了数码的时尚和相框的温情，受到年轻人的追捧毋庸置疑，但它傻瓜式的操作方式，简洁直观的操作体验对老年人也颇有吸引力，可谓老少皆宜。

在产业融合的大趋势下，电子相册的发展也正逐渐从单一的照片回放功能逐渐扩展出新的功能，并衍生出许多个性化的需求应用，甚至有成为家庭娱乐显示第二中心的趋势。

国外的品牌厂商在实现电子相册的基本功能之外，也在不断增加一些附加功能。

如加入了立体声扬声器，可以支持背景音乐的播放，能实现多种视频文件的回放，具备更大容量的置存储器、并兼容多种移动存储介质。

1.3 数码相框的发展及前景
数码相框产品是2001 年开始出现的，但由于当时消费者的接受度及价格过高的因素，使这一市场一直都很低迷。

随着主要器件价格的下降，数码相框的价格也逐步下降，市场在2004 年开始有了起色，尤其在2005 年，数码相框产品开始在欧美热销，2006 年、2007年产品销量均有大幅增长，2008年受到金融危机的影响产品销量有所下降，到2009年出货量表现出不俗的成绩，2010年呈现产品功能多元化，价格也有一定的下降，2011年、2012年产品销量逐渐上升。

在中国，2006 年以前，中国生产的数码相框绝大多数出口国外。

2005 年底Philips 率先将数码相框在中国推广，在礼品市场上取得了一些成绩，但由于销售价格较高，销售量仅有1．7 万台。

2006 年下半年，开始有更多的国厂商在中国市场推出数码相框，因而也带动了此产品价格的下降，2007 年下半年，业界才感到这个一直处于培育期的市场，开始了真正的起飞，这得益于对数码相框产品认知度的提高、价格的下滑和需求量的提高。

2008年以后，随着数码产品走向千家万户，数码相框也迎来了它发展的春天，各种技术也日趋成熟，但是消费者了解甚少，还有很大一部分人不知道数码相框的作用和优点，这表
明数码相框还有很大的发展前景。

2011、2012年市场上销售的主流数码相框是8寸、10寸TFT触摸屏并附有多格式视频播放及txt文本阅读，在有些高端产品上还增加了WIFI、触摸屏、重力感应等功能。

在近两三年中随着电子产品的迅速走向大众，数码相框正逐步走向千家万户中。

随着嵌入式技术的不断发展以及数码相框市场的不断拓展，2013 年及今后几年将为处在数码相框产品供应链的各企业带来巨大的商机。

未来几年，数码相框的市场将处在逐渐走向成熟期的阶段，其产销量和市场需求依然将保持大幅度的增长，在未来的三年，市场尚无萎缩的可能。

但数码相框拓展中国市场需克服两大难点：一是价格；二是拓展应用空间。

价格下降是必然趋势，中国消费者接受只是时间的问题，而根据中国消费者的需求和特点，开发出相应的应用产品，则是需要数码相框厂商亟待解决的问题。

1.4嵌入式概念的简介
在日益信息化的社会，各种各样的嵌入式系统在应用数量上已超过通用PC，任何一个人可能拥有嵌入式技术的各种电子产品，mp3、PDA、网络家电、智能家电、车载电子设备等等。

而在工业领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人也在逐渐改变传统的工业方式。

嵌入式系统技术已成为最热门的技术之一，但对于什么是嵌入式系统，什么样的技术又可称之为嵌入式技术，仍在讨论之中，我们可从广义上和狭义上讲。

广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称之为嵌入式系统。

所以有人简单的说：“嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中”。

还有一种观点认为嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统”。

后一种观点从功能应用特征上比较好的总结出了嵌入式系统的定义，嵌入式概念的分析根本上应该从应用上加以切入。

狭义上讲，那些使用嵌入式微处理器构成独立系统（专指32位以上微处理器），具有独立操作系统且有某些特定功能的系统可称之为嵌入式系统。

按这种定义，典型的嵌入式系统有使用x86的小型嵌入式工控主板，有使用Intel，Motorola等专用芯片构成的小系统。

现在我们已清楚的看到：嵌入式技术的春天已到来。

所以难怪嵌入式系统成为当下最热门的技术之一。

与传统的计算机和数字产品比，作为后PC时代的新秀，利用嵌入式技术开发的产品有其自己的特点：
1.因为嵌入式系统用的是微处理器，采用独立的操作系统，实现相对单一的功能，所以基本不用大量外围器件。

故在体积和功耗上都有自身优势。

2.嵌入式系统是将计算机技术、电子技术和半导体技术与各行业的具体应用相结合的综合技术学科。

受限空间和资源的不足，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，争取在相同的硅片面积上去实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。

3.嵌入式系统是软件硬件高度结合的，为了提高系统可靠性和执行速度，软件一般都固化在存储器芯片或微处理器本身中。

片上系统技术的实现，使得像PDA等产品拥有更加熟悉的操作界面和操作方式，比传统的商务通功能更完善更实用。

从上世纪90年代开始，嵌入式技术已全面展开，成为通信产品和消费类产品的共同发展方向，在通信领域、广播电视领等得到广泛应用。

个人领域嵌入式产品主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件得到普及。

由此可见，嵌入式系统技术发展的空间是无比广大。

嵌入式系统是研究的热点，促使我们投入到其中。

研究的同时，我们也能发现由于嵌入式系统中对微处理器的研究和硬件系统的研究早已相当长时间，所以无论是硬件方面还是软件方面，我们都很容易获得研发的资料。

嵌入式系统是后PC技术时代的擎天之柱，有理由相信，未来的电子技术就是嵌入式系统技术的天下。

因此，在嵌入式的平台下利用ARM和LINUX实现的电子相册的设计也会在很好的发展背景下展现它独特而又富有现代、时尚的特质。

电子相册作为嵌入式技术的产品之一，一定也会在人们的生活中占据越来越重要的地位。

1.5 嵌入式Linux及ARM的应用
Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux 版本，但它们都使用了Linux核。

Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。

Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。

严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。

当今嵌入式系统应用中还有一个同样响亮的名字ARM微处理器，它是一种RISC架构下嵌入式系统的核心部件，被广泛地应用到工业控制、无线通讯、消费类电子产品等很多领域。

2RISC架构RISC的英文全称为“ReducedInstructionSetComputing”，中文即“精简指令集”，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令，大部分复杂的
操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成。

目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，非凡是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。

在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq(康柏，即新惠普)公司的Alpha、HP公司的PA－RISC、IBM公司的PowerPC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Spare。

RISC架构服务器是指采用精简指令系统计算结构(RISC)的服务器，与IA架构服务器(IntelXeon处理器、AMDOpteron处理器)比较最大的区别在于：RISC架构服务器一般应用于中端UNIX领域，其在安全性、可靠性方面具有不言而喻的优势。

在嵌入式处理器设计领域，RISC已经成为处理器结构设计的必然选择。

嵌入式微处理器嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

并且该系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的，通过相互作用和在指标评定的，嵌入到对象体系中的专用计算机系统。

而嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心部件，是决定嵌入式系统功能强弱的主要因素，也决定了嵌入式系统的应用围和开发复杂度。

那么嵌入式微处理器与通用微处理器有什么区别呢？嵌入式微处理器是具备强的中断、IO、存和能效治理能力，具有定制多类体系架构的特征，适应计算处理性能的微处理器。

ARM微处理器ARM公司成立于1990年11月，全称是“AdvancedRISCMachinesLtd.”，它是由英国Acorn公司提供技术和12名工程师、美国苹果电脑和VLSITechnology(目前已被飞利浦收购)出资合手组建的美英混血公司，是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。

技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。

适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：
(1)工业控制领域：作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

(2)无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM 以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。

(3)网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。

此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP 的应用领域提出了挑战。

(4)消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。

(5)成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。

手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。

除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。

采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：
(1)体积小、低功耗、低成本、高性能。

(2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件。

(3)大量使用寄存器，指令执行速度更快。

(4)大多数数据操作都在寄存器中完成。

(5)寻址方式灵活简单，执行效率高。

(6)指令长度固定。

ARM微处理器产品：
(1)ARM7微处理器系列ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。

ARM7系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动等多种多媒体和嵌入式应用。

(2)ARM9微处理器系列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。

ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。

ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。

(3)ARM9E微处理器系列ARM9E系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大地减少了芯片的面积和系统的复杂程度。

ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。

ARM9系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。

ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ－S、ARM946E－S和ARM966E－S三种类型，以适用于不同的应用场合。

(4)ARM10E微处理器系列ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的体系结构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50％，同时，ARM10E系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。

ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。

ARM10E系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ－S三种类型，以适用于不同的应用场合。

(5)ARM11ARM11是ARMv6体系结构的第一个实现，ARM11微结构的设计目的是
为了高性能，而实现这一目的流水线是关键。

ARM11微结构的流水线与以前的ARM 不同(如图1所示)，它包含8级流水线，分别为预取1、预取2、解码、发送、转换/MAC1、执行/MAC2、存访问/MAC3和写入等八个单元，使贯通率比以前的提高40%。

(6)SecurCore微处理器系列SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术的安全解决方案，因此，SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构的低功耗、高性能的特点外，还具有其独特的优势，即提供了对安全解决方案的支持。

SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。

SecurCore系列微处理器包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四种类型，以适用于不同的应用场合。

(7)StrongARM微处理器系列InterStrongARMSA－1100处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC微处理器。

它融合了Inter公司的设计和处理技术以及ARM体系结构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系结构。

IntelStrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。

(8)Xscale处理器Xscale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器。

它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在数字移动、个人数字助理和网络产品等场合。

Xscale处理器是Intel目前主要推广的一款ARM微处理器。

6结语ARM将其技术授权给世界上许多闻名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。

利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。

至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。

同时随着新的应用的不断产生，新的嵌入式微处理器也层出不穷，可见ARM微处理器的还有很大的发展空间。

2 数码相框的总体设计
2. 1 总体设计基本思路
项目整体可分为四个功能模块，鼠标，预览，幻灯片，音乐。

鼠标为主进程，而其它三个为子进程，进程间的通信采取管道，鼠标（父进程）向其它三个子进程发送信号来操作。

单击“预览”或“幻灯片”按钮区域创建进程运行预览模块，右击退出返回到主菜单，退出时将进程杀死，释放存空间单击音乐
按钮区域，弹出音乐播放器（主要功能有：播放，关闭，音量大小，扩展有：音乐列表选择播放），右击并不退出音乐，只有单击关闭按钮才会关闭音乐（杀死音乐进程）。

2. 2 设计方案
2. 2. 1 主流程设计思路
该软件系统是以主菜单为主界面，程序开始后会首先看到本系统的开机界面，接着进入主页即下图的主菜单，在主页中有音乐，图片预览，幻灯片，退出，四大板块。

每个板块都提供了各个不同的功能，用户可以通过它们来选择自己想要的功能，来达到不同的浏览效果，进入模块后，如果用户想要退出当前模块，本设计提供了通过单击鼠标右键退出的方式。

用户可以通过主页面的退出栏可以退出本系统。

2. 2. 2 音乐模块设计
音乐模块是本设计的主要功能之一，用户可通过主页面的音乐进入本模块，本模块主要实现了音乐的播放、暂停、上一首、下一首等功能，进入本模块后可通过页面上的按钮和菜单选择想要的功能。

同时本模块还提供了背景音乐的实现，想要退出音乐模块时，可通过点击鼠标右键退出。

流程如图2-2所示：
图2-2 音乐模块流程图
2. 2. 3 图片预览模块设计
图片预览模块实现了可以把sd 卡中的所有的jpg 格式图片搜出来，然后以每页16的形式显示在屏幕上，可通过点击屏幕有下角的上一页和下一页来浏览其他的图片。

同时本模块还提供了放大的功能，点击任何一图片，该图片便可以在屏幕中央放大显示，再次点击该图片有回到原来的状态。

其流程如图2-3所示：
N
2. 2. 4 幻灯片模块设计
幻灯片模块主要实现了图片的放映，在图片放映的过程中会显示本模块设计的几种特效，这些特效会在图片显示的过程中穿插显示，给浏览者一种视觉的冲击，有增强了图片的显示效果。

幻灯片模块流程图如图2-4所示：
2. 3 总体架构
本设计是以鼠标为主线索，鼠标通过点击首页面的四大模块可进入各个模块中，在各个模块中来实现不同的功能来达到本设计的功能要求，同时有可通过点击鼠标右键来退出模块返回上一级目录。

如图2-5所示：
图2-5总体架构流程图
3.电子相册软件模块的设计
3.1首页动画的制作
3.1.1首页模块设计的意义
首页模块的设计是为了增强电子相册的整体美感，是为了在使用时候从开机到进入菜单界面的一个过渡，避免产生视觉上的突兀感。

首页的制作首先能够缓慢引导人进入电子相册，同时也能展现下电子相册和传统相册的差别和具有的某些功能。

3.1.2制作首页背景音乐
当开启电子相册时，主程序会在屏幕上呈现一个欢迎界面的，同时主进程会fork()一个子进程用来播放背景音乐。

随后主进程就会进入到鼠标函数里面，进行循环的判断和执行功能代码的操作。

同时当子进程收到一个信号的时候，就会给自己发送个SIGKILL信号将自己结束。

3.1.3关于鼠标的简单介绍
由于本电子相册的设计中包含的有鼠标的操作，需要对鼠标有个简单的了解。

标准的 PS/2 鼠标支持左右移动和三个按键，协议数据格式为3 字节，如下表所示。

鼠标的按键和移动信息都采用这种格式汇报给主机。

第一字节鼠标按键信息(详细如下)，按位表示
第二字节鼠标横向移动信息(x 方向)， x 方向相对增量，补码表示，自左向右取正值
第三字节鼠标纵向移动信息(y 方向）， y 方向相对增量，补码表示，自下向上取正值
对于鼠标的按键信息分别按位描述如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Y overflow X overflow Y sign X sign 1 middle button right button left button
每一位值的含意如下：
D0 左键的按键信息， 1：按下； 0：No
D1 右键的按键信息， 1：按下； 0：No
D2 中键的按键信息， 1：按下； 0：No
D4 鼠标移动方向， X 坐标方向， 1：自右向左移动； 0：相反方向
D5 鼠标移动方向， Y 坐标方向， 1：自上向下移动； 0：相反方向
获取鼠标信息的关键代码如下：
// 注意，本例子， buf 为有符号数
s8_t buf[N]; //从网络的资料来看，要求 N > 3 即可，
//读取鼠标信息
read(mice_fd, buf, N);
// 获取鼠标的按键信息， 1：左键，2：右键，4：中建
mevent.button = buf[0] & 0x07; //数组下标从0 开始
// dx, x 方向增量，右移为正
mevent.dx = buf[1];。