嵌入式系統(tǒng)設計基礎總結報告.doc

嵌入式系統(tǒng)設計基礎嵌入式系統(tǒng)設計基礎結題報告學 生1：學 生2：學 生3：組 長：組長電話：指導老師：完成時間：目錄目錄2摘 要3一、 課題概述4二、 課題實施方案42.1 方案說明42.1.1 LCD圖像顯示模塊設計方案42.1.2 觸摸屏模塊設計方案52.1.3 音樂播放模塊設計方案52.1.4 鍵盤模塊設計方案62.2 工程規(guī)范6三、 課題實施過程詳述6四、 系統(tǒng)測試方法9五、 結果分析10六、總結10參考文獻11附錄11摘 要隨著智能手機和平板電腦等便攜式設備的興起，ARM已經(jīng)成為全球領先的半導體知識產(chǎn)權提供商，全世界超過95%的智能手機和平板電腦都采用ARM架構。ARM技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。本文旨在初步接觸嵌入式ARM技術。我們使用了天嵌TQ2440開發(fā)板以及ADS1.2來進行相關實驗，主要制作了一個帶背景音樂、可以使用觸摸屏和鍵盤進行前后照片切換的數(shù)碼相框。通過這次實驗，我們對ARM技術有了一個初步的認識和了解，同時也掌握了一些編程和調(diào)試技術。關鍵詞：嵌入式，LCD圖像顯示，觸摸屏AbstractWith the development of the smartphone and tablet computer, ARM has already become a leading semiconductor intellectual property provider in global market. More than 95% of the smartphone and tablet computer use the ARM framework. ARM has the advantages in performance, cost and efficiency. This paper aim at having a rough contact with embedded ARM and we use TQ2440 and ADS1.2 to conduct relevant experiments. Generally, we have made a digital album which can be controlled by touch panel. Through this experiment, we have grown a general acknowledge of ARM technology and master some coding and debugging technology.Keywords：embedded system, LCD display, touchpanel一、 課題概述本文展示了一個使用ARM技術制作而成的帶有背景音樂并且可以通過觸摸屏和鍵盤控制的數(shù)碼相框。數(shù)碼相框在當今市面上也有銷售，其功能主要是放映照片，絕大部分能夠通過無線或藍牙與移動設備進行連接，以達到實時放映的效果。我們所制作的數(shù)碼相框總體而言功能并不是很強大，但也符合數(shù)碼相框的基本原理并且實現(xiàn)了基本功能。本課題的核心問題是如何實現(xiàn)觸摸屏精確地點擊、圖像切換顯示還有音樂播放功能。二、 課題實施方案本課題的基本設計方案分為四個模塊，LCD圖像顯示模塊、觸摸屏模塊、音樂播放模塊以及鍵盤模塊。整體的設計流程為首先完成在TQ2440開發(fā)板液晶顯示屏上顯示出六張自定義圖像；然后實現(xiàn)按鍵控制圖像的切換；再加入對觸摸屏的操作，使得能夠使用觸摸屏切換圖像；最后加上PWM蜂鳴器播放音樂的功能。 2.1 方案說明2.1.1 LCD圖像顯示模塊設計方案為了實現(xiàn)帶有背景音樂并且能夠使用觸摸屏控制的數(shù)碼相框，我們首先要能夠在開發(fā)板的顯示屏上顯示用戶自定義的照片。由于我們所使用的開發(fā)板配備的是4.3寸的顯示屏，所以圖片尺寸要設定為480*272才能完美適應屏幕大小。在程序代碼中，顯示圖片的功能由Paing_Bmp定義，具體為Paint_Bmp (0, 0, 480, 272, TQ_LOGO)，其中，480、272對應的是要顯示的照片的尺寸，因為我們用的是4.3寸屏，所以設定為480、272；而TQ_LOGO是圖片的名稱，名稱由用戶自己定義，這里的TQ_LOGO對應的是開發(fā)板開機顯示的第一張LOGO照片。照片的顯示本質(zhì)上是對屏幕上每一個像素點賦值的過程，不斷賦值的一個過程其實就是實現(xiàn)了對LCD的每個像素點進行逐行掃描寫入不同像素點對應圖片的不同位置的顏色值的過程。圖 1. 像素掃描原理因此，只要將圖片的每一個像素點的值寫入程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)照片顯示的功能。這里我們使用了天嵌科技光盤附帶的bmp2h程序，將一個BMP圖片文件轉(zhuǎn)換為帶有每行像素值的C文件，然后將C文件中的代碼復制到LCD顯示程序代碼下，即可實現(xiàn)照片顯示功能。另外，由于480*272照片文件容量較大，缺省的內(nèi)存設置無法滿足顯示6張照片的功能，會導致顯示花屏。針對這個問題，我們是在nand.c文件中修改RdNF2SDRAM( )函數(shù)中的U32 size = 0x100000，我們改成U32 size = 0x800000，這樣就滿足了照片顯示的內(nèi)存需求。2.1.2 觸摸屏模塊設計方案四線電阻式觸摸屏硬件工作原理按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)不同，觸摸屏分為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式。由于電阻式觸摸屏具有工作面與外界完全隔離，受環(huán)境影響較小，具有不怕灰塵和水汽、穩(wěn)定性高、不漂移等優(yōu)點，特別適合工業(yè)現(xiàn)場使用。因此我們選擇了四線電阻式觸摸屏。我們使用觸摸屏進行相冊的前進和后退，具體來說，就是觸摸屏幕上半部分，就跳轉(zhuǎn)到前一張照片；反之，觸摸下半部分，就跳轉(zhuǎn)到下一張照片。實現(xiàn)該功能的關鍵在于設置一個標志位來判斷當前放映的是6張照片中的哪一張，當xdata500時，判斷為下半部分；xdata7)/freq 中的freq 的值來間接實現(xiàn)修改rTCNTB0 的值）。2.1.4 鍵盤模塊設計方案我們知道有時觸摸屏會不太好用，比如手濕了或者戴手套的時候，這時有了按鍵功能，就能起到很好的替換效果。我們主要用按鍵功能實現(xiàn)照片的前后切換，其原理和之前觸摸屏切換類似，這里不多撰述。2.2 工程規(guī)范在本次課題實施中我們就TQ2440開發(fā)板實際開發(fā)操作方面總結出規(guī)范如下：（1）不要著急寫代碼，首先要將設計思路、功能模塊等規(guī)劃完成，然后才能進行下一步的工作。這樣做有助于實際操作過程中的條理性，并且可以使項目處于可控、可實現(xiàn)的狀態(tài)。（2）在編寫代碼的時候一定要添加上相應的注釋，增加代碼的可讀性，方便自己以后的修改和別人的理解。（3）硬件上，接線時一定要仔細。注意串口線連接的位置，因為這涉及到燒錄程序時端口的選擇。（4）從直觀上看問題。每次修改程序之后先錄入開發(fā)板，從顯示屏實際顯示效果上看是否實現(xiàn)功能而不是糾結于程序是否修改正確。三、 課題實施過程詳述 1、實現(xiàn)六張圖像的鍵盤控制切換；在keyscan.c的static void _irq Key_ISR(void)中加入以下代碼：if( key = 0xff )flag3=0;Uart_Printf( Interrupt occur. Key is released!n) ;elseflag3+;if(flag3 = 8)flag3 = 2;if(flag3 = 1)if(key = 2 & flag4=6)flag4+; if(flag4=7)flag4=1;else if(key = 1 & flag4500 & flag1=6) flag1+; if(flag1=7)flag1=1;else if (xdata500 & flag1=6)flag1-;if(flag1=-1)flag1=6;else flag1=0;switch(flag1)case 1:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu1_320240);break;case 2:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu2_320240);break;case 3:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu3_320240);break;case 4:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu4_320240);break;case 5:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu5_320240);break;case 6:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu6_320240);break; （2）編譯修改好的程序生成所需要的bin文件，錄入開發(fā)板并觀測圖像顯示。3、 PWM蜂鳴器音樂播放功能。這部分功能就是在原先功能基礎上加入了蜂鳴器的播放功能。四、 系統(tǒng)測試方法本文所使用的硬件環(huán)境為天嵌TQ2440 ，是由廣州天嵌計算機科技有限公司所制造。軟件環(huán)境為WINDOWS 10，帶有2.40 GHz Core i5 處理器以及4GB RAM。編譯環(huán)境為ARM Developer Suite（ADS）1.2版。五、 結果分析由于無法體現(xiàn)觸控功能和音樂播放功能，這里只展示了照片顯示功能。數(shù)碼相框顯示的照片如下，從圖片中可以看到照片顯示功能十分完好：六、總結本文展現(xiàn)了我們制作的數(shù)碼相框，雖然總的來講功能比較簡陋，但也是我們的一片心血。通過這次實驗，我們對于ARM嵌入式開發(fā)有了一個初步的認識，也熟悉了整個開發(fā)過程。最為重要的是，這次的實驗為我們未來的學習與工作打下了一個良好的基礎，我們不僅體驗了當今最為流行的嵌入式技術，更是懂得了嵌入式開發(fā)的思想核心。在這里，我們要感謝負責嵌入式實驗相關工作的王建敏老師，以及教授嵌入式課程的韓軍老師、薛雷老師以及陸小峰老師，他們?yōu)檫@門課付出了自己的心血，傳授給我們無價的知識?？偟膩碚f，這次實驗難度并不大，但學到的東西并不少，相信未來我們也許也將走上嵌入式開發(fā)的道路，為嵌入式領域貢獻自己的一份力量。參考文獻1 裸奔三部曲.廣州天嵌計算機科技有限公司.2012：1-592 TQ2440開發(fā)板使用手冊.廣州天嵌計算機科技有限公司.2012：271-298附錄（1） 觸摸屏ADC 中斷初始化的程序段rADCDLY=50000; /Normal conversion mode delay about (1/3.6864M)*50000=13.56msrADCCON=(114)+(ADCPRS6); /ADCPRS En, ADCPRS ValueUart_Printf(nTouch Screen testn);rADCTSC=0xd3; /Wfait,XP_PU,XP_Dis,XM_Dis,YP_Dis,YM_EnpISR_ADC = (int)AdcTsAuto;rINTMSK=BIT_ADC; /ADC Touch Screen Mask bit clearrINTSUBMSK=(BIT_SUB_TC);（2） 觸摸屏中斷程序斷void _irq AdcTsAuto(void)U32 saveAdcdly;if(rADCDAT0&0x8000)/Uart_Printf(nStylus Up!n);rADCTSC&=0xff; / Set stylus down interrupt bit/else/Uart_Printf(nStylus Down!n);rADCTSC=(13)|(12); /Pull-up disable, Seq. X,Y postion measure.saveAdcdly=rADCDLY;rADCDLY=40000; /Normal conversion mode delay about (1/50M)*40000=0.8msrADCCON|=0x1; /start ADCwhile(rADCCON & 0x1); /check if Enable_start is lowwhile(!(rADCCON & 0x8000); /check if EC(End of Conversion) flag is high, This line is necessary!while(!(rSRCPND & (BIT_ADC); /check if ADC is finished with interrupt bitxdata=(rADCDAT0&0x3ff);ydata=(rADCDAT1&0x3ff);/check Stylus Up Interrupt.rSUBSRCPND|=BIT_SUB_TC;ClearPending(BIT_ADC);rINTSUBMSK=(BIT_SUB_TC);rINTMSK=(BIT_ADC);rADCTSC =0xd3; /Waiting for interruptrADCTSC=rADCTSC|(18); / Detect stylus up interrupt signal.while(1) /to check Pen-up stateif(rSUBSRCPND & (BIT_SUB_TC) /check if ADC is finished with interrupt bit/Uart_Printf(Stylus Up Interrupt!n);break; /if Stylus is up(1) stateUart_Printf(count=%03d XP=%04d, YP=%04dn, count+, xdata, ydata);/X-position Conversion datarADCDLY=saveAdcdly;rADCTSC=rADCTSC&(1719 & ydata800) Paint_Bmp(0,0,480,272,tu3_480272); freq=220 ;Buzzer_Freq_Set( freq ) ;