嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc

嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)一、目的 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供了一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。既鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力，又會(huì)加深理解學(xué)生在課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)。通過課程設(shè)計(jì)可以將課本上的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生又動(dòng)腦，又動(dòng)手，獨(dú)立思考分析問題的能力，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合素質(zhì)。嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是：（1）掌握構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)的基本技能；（2）具備基本嵌入式系統(tǒng)下C語言編程能力、嵌入式操作系統(tǒng)基本調(diào)試的能力；（3）了解應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)一套嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的方法。二、設(shè)計(jì)題目基于ARM的滾屏LED廣告牌開發(fā)三、設(shè)計(jì)原理1、點(diǎn)陣LED屏硬件原理EMBEST實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了一個(gè) 1616的點(diǎn)陣屏。點(diǎn)陣屏由發(fā)光LED矩陣塊組成。1616點(diǎn)陣屏即屏上有 1616 個(gè)LED發(fā)光二極管，每個(gè)發(fā)光二極管可理解為一個(gè)像素點(diǎn)，它們被按著行與列的形式整齊地排列，通過控制每個(gè)LED（像素點(diǎn)）的亮滅，點(diǎn)陣屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的點(diǎn)陣屏電路如下圖：圖1 點(diǎn)陣屏的行掃描信號(hào)圖2 點(diǎn)陣屏的列掃描信號(hào)圖3 點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖4 點(diǎn)陣屏的接口電路本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用的1616點(diǎn)陣屏上，每一行16個(gè)LED，它們采用共陽極的接法；每一列16個(gè)LED，它們采用共陰極的接法。如上圖4中，QL1QL16是點(diǎn)陣屏的行驅(qū)動(dòng)信號(hào)，每一個(gè)信號(hào)控制一行；LR1LR16是點(diǎn)陣屏的列驅(qū)動(dòng)信號(hào)，每一個(gè)信號(hào)控制一列。故通過利用相應(yīng)行線輸出高電平，相應(yīng)列線輸出低電平，就可以點(diǎn)亮點(diǎn)陣屏上相應(yīng)的LED。如果按著一定的控制或掃描方法，就可以實(shí)現(xiàn)漢字、圖形的顯示。 為了能夠穩(wěn)定地控制點(diǎn)陣屏的顯示，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用了 CD4094作為行線和列線掃描信號(hào)的控制芯片。CD4094芯片簡(jiǎn)單來說就是一串入并出的功能，將CPU的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)輸出。 如上圖1與圖2，行（列）掃描信號(hào)分別采用了兩片CD4094級(jí)連的方式來構(gòu)成，第一片的數(shù)據(jù)溢出信號(hào)LQS連接到第二片的串行數(shù)據(jù)輸入口。在圖1中，當(dāng)CPU通過DATA引腳串行輸入16位的行掃描信號(hào)時(shí)，第一片CD4094（標(biāo)號(hào)U1101）存儲(chǔ)先輸入的8位數(shù)據(jù)，后輸入的8位數(shù)據(jù)通過引腳LQS溢出，然后輸入并存儲(chǔ)到第二片CD4094（標(biāo)號(hào)U1102）。 CLK信號(hào)是時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，CD4094 允許串行輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生變化。LL1LL8 是并行輸出信號(hào)。LOE為全局輸出使能信號(hào)，當(dāng)LOE輸入高電平時(shí)，CD4094 上鎖存的并行數(shù)據(jù)全部輸出。列線掃描信號(hào)也是同樣的方式，如圖2。 在圖3與圖4 中，行線掃描信號(hào)LL1LL16分別外接電阻（限流）后接至NPN型三極管，最后引出行線驅(qū)動(dòng)信號(hào)QL1QL16。三極管提高了行線輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。在圖4中，如果RQx（x為116的整數(shù)）輸出低電平，那么相應(yīng)的三極管導(dǎo)通，行驅(qū)動(dòng)信號(hào) QLx（x為116的整數(shù)）將輸出高電平。2. 軟件設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)要求編寫點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)程序以及點(diǎn)陣屏應(yīng)用程序。驅(qū)動(dòng)程序要求實(shí)現(xiàn)字符、圖形顯示；應(yīng)用程序可以調(diào)用驅(qū)動(dòng)接口，在點(diǎn)陣屏中顯示字符與圖形。 要在點(diǎn)陣屏上顯示字符、圖形，只需要按照字符/圖形的編碼，點(diǎn)亮矩陣屏上相應(yīng)的 LED 即可。在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，矩陣屏為 1616 點(diǎn)陣，每屏顯示兩個(gè)字符，只需要把 168 點(diǎn)陣的字庫碼送到可容納兩個(gè)字符字庫碼（216字節(jié)）的顯示緩沖區(qū)，然后根據(jù)顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容控制點(diǎn)陣屏上LED燈的亮滅。字庫碼表明了顯示某個(gè)字符時(shí)點(diǎn)陣屏上的LED 的亮滅布局，每一個(gè)LED 燈的狀態(tài)用一位二進(jìn)制表示，1表示該LED 亮，0表示該LED滅，對(duì)于 168點(diǎn)陣的字庫碼，每個(gè)字符的字庫碼所占用的存儲(chǔ)容量為16*8/8 = 16 Byte。 在點(diǎn)陣屏顯示驅(qū)動(dòng)程序中，開辟一個(gè)顯示緩沖區(qū)用來接受字庫碼，（字庫碼是由應(yīng)用程序傳遞過來的） ，然后采用動(dòng)態(tài)掃描的方法來實(shí)現(xiàn)字符、圖形的顯示。每次掃描一行，這樣依次循環(huán)掃描16行，經(jīng)過一定的延時(shí)處理，就可以實(shí)現(xiàn)字符、圖片的靜態(tài)顯示。為了實(shí)現(xiàn)字符和圖片的動(dòng)態(tài)流動(dòng)顯示，還需要一個(gè)大小為可容納3個(gè)字符字庫碼（316字節(jié)）的緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)中每次保存 3 個(gè)字符的字庫碼。在顯示過程中，為了達(dá)到流動(dòng)效果，每次將該緩沖區(qū)中的前兩個(gè)字符字庫碼的各字節(jié)左移 i 位與其后第 16 字節(jié)右移 8-i 位相或的結(jié)果復(fù)制到顯示緩沖區(qū)中顯示，直到第一個(gè)字符完全移出、第三個(gè)字符完全移入時(shí)，更新緩沖區(qū)。如此循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)字符的流動(dòng)顯示。 在顯示時(shí)，根據(jù)字庫碼，對(duì)點(diǎn)陣屏逐行動(dòng)態(tài)掃描。掃描時(shí)，行線的數(shù)據(jù)與列線的數(shù)據(jù)都通過CD4094鎖存起來，然后經(jīng)過片選使能再同時(shí)輸出。 在本設(shè)計(jì)中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此對(duì)它們的工作模式應(yīng)配置為輸出模式。四、設(shè)計(jì)要求（1）分析矩陣LED屏模塊硬件原理圖，了解矩陣LED屏塊基本的構(gòu)成及其硬件電路的基本工作原理。（2）使用ULINK2仿真器連接Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上使用Keil軟件編寫矩陣LED屏模塊的驅(qū)動(dòng)程序并調(diào)試，使得矩陣LED屏模塊可以正常工作運(yùn)行。（注：代碼要求條理清晰，并在主要程序代碼部分添加注釋說明）（3）編寫相應(yīng)的嵌入式程序，要求實(shí)現(xiàn)在EMBEST開發(fā)箱矩陣LED屏左滾屏、右滾屏顯示廣告內(nèi)容信息的子程序。（4）按下開發(fā)箱上KEY1，開發(fā)箱ADC0通道的轉(zhuǎn)換數(shù)值滾屏顯示在LED廣告屏上，按下開發(fā)箱上KEY2，LED廣告屏滾屏顯示自己名字的拼音。五、實(shí)現(xiàn)程序代碼#include 2410lib.h#include sys_init.h#include fonts.h#include led16x16.hextern void txdrdn(unsigned char n);extern void txdispram(unsigned char n);extern void led_char_disp(void);extern void adc_test(void);int main(void)UINT8T rpt, i; sys_init();/ Initial systemuart_printf(n Please Look At The 16X16 LEDSn);led_init(); / Initial led diplaywhile(1)for(i=0;i176;i+)txdrdn(i);rpt=20;while(rpt-) led_char_disp();#include 2410lib.h#include ziku.h#include fonts.h#include led16x16.h#define En_Dataout rGPBDAT |= 0x20#define DisEn_Dataout rGPBDAT &= 0xFFDF#define CLK_H rGPDDAT |= 0x400 #define CLK_L rGPDDAT &= 0xFBFF #define Rdata_H rGPCDAT |= 0x1 #define Rdata_L rGPCDAT &= 0xFFFE #define Ldata_H rGPCDAT |= 0x1#define Ldata_L rGPCDAT &= 0xFFFE#define Lstr_H rGPBDAT |= 0x10#define Lstr_L rGPBDAT &= 0xFFEF#define Rstr_H rGPGDAT |= 0x100#define Rstr_L rGPGDAT &= 0xFEFFINT8T cTemp;INT8T cEnChange0,cEnChange1;UINT8T wangshuai= 0x00,0x08,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x08,0x3F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x04,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x4B,0xFE,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x4A,0x22,0x12,0x2E,0x12,0x24,0x20,0x20,0x40,0x20,0x80,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x00,0x70,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x00,0x24,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x24,0x00,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x42,0x00,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x00,0x70,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x42,0x00,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x04,0x00,0x18,0x00,0x04,0x00,0x02,0x00,0x02,0x00,0x42,0x00,0x44,0x00,0x38,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3C,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x42,0x00,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x00,0x24,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x24,0x00,0x18,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,;UINT8T dispram32;void txdrdn(unsigned char n)/0-175UINT8T i;for(i=0;i16;i+)dispram2*i+0=wangshuai2*n+2*i+0;dispram2*i+1=wangshuai2*n+2*i+1;void txdispram(unsigned char n)UINT16T tmp;UINT8T i;if(n16)for(i=0;i=(15-n);dispram2*i+0=tmp/256;dispram2*i+1=tmp%256;if(n=16)for(i=0;i16;i+)tmp=wangshuai2*i+0*256+wangshuai2*i+1;tmp=(n-15);dispram2*i+0=tmp/256;dispram2*i+1=tmp%256;void write_L4094(UINT16T data)UINT8T i; Lstr_H; for(i=0;i 1; CLK_H;Lstr_L;void write_R4094(UINT8T data) UINT8T i; Rstr_H; for(i = 0; i 1; CLK_H;Rstr_L;void led_char_disp(void)UINT8T i=0;UINT8T k=0;UINT16T x;while(i i); write_L4094(x);