ARM實(shí)驗(yàn)六 RTC及數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)六RTC及數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈱?shí)時(shí)時(shí)鐘的硬件控制原理及設(shè)計(jì)方法。掌握S3C44B0X處理器的RTC模塊程序設(shè)計(jì)方法。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：Embest S3CEV40實(shí)驗(yàn)平臺，Embest ARM標(biāo)準(zhǔn)/增強(qiáng)型仿真器套件，PC機(jī)。軟件：Embest IDE 2003集成開發(fā)環(huán)境Windows 98/2000 /NT/ XP操作系統(tǒng)。三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)和掌握S3C44B0X處理器的RTC模塊的使用，編寫應(yīng)用程序，修改時(shí)鐘日期及時(shí)間的設(shè)置，并使用Embest ARM教學(xué)系統(tǒng)的串口，在超級終端上顯示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。四 實(shí)驗(yàn)原理1實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC器件是一種能提供日歷時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存

2、儲等功能的專用集成電路，常用作各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號源和參數(shù)設(shè)置存儲電路。RTC具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、耗電低和體積小等特點(diǎn)，特別適用于在各種嵌人式系統(tǒng)中記錄事件發(fā)生的時(shí)間和相關(guān)信息，尤其是在通信工程、電力自動(dòng)化、工業(yè)控制等自動(dòng)化程度較高領(lǐng)域的無人值守環(huán)境。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，RTC器件的新品也不斷推出。這些新品不僅具有準(zhǔn)確的RTC，還有大容量的存儲器、溫度傳感器和AD數(shù)據(jù)采集通道等，已成為集RTC、數(shù)據(jù)采集和存儲于一體的綜合功能器件，特別適用于以微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)。RTC器件與微控制器之間的接口大都采用連線簡單的串行接口，諸如I2C、SPI、MICROWIRE和CAN等串行總線接口。

3、這些串口由23根線連接，分為同步和異步。2S3C44B0X實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元RTC功能框圖S 3C 44B0X 實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元是處理器集成的片內(nèi)外設(shè)，其功能框圖如圖所示。由開發(fā)板上的后備電池供電，可以在系統(tǒng)電源關(guān)閉的情況下運(yùn)行。 RTC 發(fā)送 8 位 BCD 碼數(shù)據(jù)到 CPU 。傳送的數(shù)據(jù)包括秒、分、小時(shí)、星期、日期、月份和年份。 RTC 單元時(shí)鐘源由外部 32 768 kHz 晶振提供，可以實(shí)現(xiàn)鬧鐘（報(bào)警）功能。 S3C44B0X實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元特性如下：BCD數(shù)據(jù)：秒、分、小時(shí)、星期、日期、月份和年份；鬧鐘（報(bào)警）功能：產(chǎn)生定時(shí)中斷或激活系統(tǒng)；自動(dòng)計(jì)算閏年；無2000年問題；獨(dú)立的電源輸入；支持ms級

4、時(shí)間片中斷，為RTOS提供時(shí)間基準(zhǔn)。1讀寫寄存器訪問RTC模塊的寄存器，首先要設(shè)RTCCON的位0為1。CPIJ通過讀取RTC模塊中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和BCDYEAR的值，得到當(dāng)前的相應(yīng)時(shí)間值。但是，由于多個(gè)寄存器依次讀出，所以有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。例如：用戶依次讀取年(1989、月(12、日(31、時(shí)(23、分(59、秒(59。當(dāng)秒數(shù)為159時(shí)，無任何問題；但是，當(dāng)秒數(shù)為0時(shí)，當(dāng)前時(shí)間和日期就變成了1990年1月1日0時(shí)0分。在這種情況下(秒數(shù)為0，用戶應(yīng)該重新讀取年份到分鐘的值(參考程序設(shè)計(jì)。2后備電池RTC單元可以使用后

5、備電池通過引腳RTCVDD供電。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉電源以后，CPU和RTC的接口電路被阻斷。后備電池只需要驅(qū)動(dòng)晶振和BCD計(jì)數(shù)器，從而達(dá)到最小功耗。3鬧鐘報(bào)蕾功能RTC在指定的時(shí)間產(chǎn)生報(bào)警信號，包括CPU工作在正常模式和休眠(Power Down模式下。在正常工作模式，報(bào)警中斷信號(ALMINT被激活；在休眠模式，報(bào)警中斷信號和喚醒信號(PMWKUP同時(shí)被激活。RTC報(bào)警寄存器(RTCALM決定報(bào)警功能的使能屏蔽和完成報(bào)警時(shí)間檢測。4時(shí)間片中斷RTC時(shí)間片中斷用于中斷請求。寄存器TICNT有一個(gè)中斷使能位和中斷計(jì)數(shù)。該中斷計(jì)數(shù)自動(dòng)遞減，當(dāng)達(dá)到0時(shí)，則產(chǎn)生中斷。中斷周期Period計(jì)算公式如下：Peri

6、od=(n+1128 s其中，n為RTC時(shí)鐘中斷計(jì)數(shù)，可取值為l127。5置0計(jì)數(shù)功能RTC的置0計(jì)數(shù)功能可以實(shí)現(xiàn)30 s、40 s和50 s步長重新計(jì)數(shù)，供某些專用系統(tǒng)使用。當(dāng)使用50 s置0設(shè)置時(shí)，如果當(dāng)前時(shí)間是1 l：59：49，則1 s后時(shí)間將變?yōu)?2：00：00。注意：所有的RTC寄存器都是字節(jié)型的，必須使用字節(jié)訪問指令(STRB、LDRB或字符型指針訪問。RTC外圍電路五 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) l硬件電路設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘外圍電路如圖所示。2軟件程序設(shè)計(jì)1時(shí)鐘設(shè)置時(shí)鐘設(shè)置程序必須實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘工作情況及數(shù)據(jù)設(shè)置有效性檢測功能。2時(shí)鐘顯示 時(shí)鐘參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)串口0輸出到超級終端，顯示內(nèi)容包括年、月、日、時(shí)

7、、分、秒。參數(shù)以BCD碼形式傳送，用戶使用串口通信函數(shù)將參數(shù)取出顯示。六實(shí)驗(yàn)操作步驟準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境。使用Embest仿真器連接目標(biāo)板，使用Embest S3CEV40實(shí)驗(yàn)板附帶的串口線連接實(shí)驗(yàn)板上的UART0和PC機(jī)的串口。在PC機(jī)上運(yùn)行Windows自帶的超級終端串口通信程序(波特率為115 200 bs，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位，無硬件流控制；或者使用其他串口通信程序。使用Embest IDE通過Embest仿真器連接實(shí)驗(yàn)板，打開實(shí)驗(yàn)例程目錄下RTCtest子目錄中的RTCTestews例程，編譯、鏈接通過后連接目標(biāo)板，下載并運(yùn)行它。在PC上觀察超級終端程序主窗口，可以看到如下顯示：RTC Wo

8、rking nowTo set time(YN?：Y用戶可以選擇是否重新進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置。當(dāng)輸人不正確時(shí)，也會提示是否重新設(shè)置。提示內(nèi)容如下：Current day is(200d，1e，27，TUETo set day(yy-mm-dd w：2003-11-07 5Current time is(1f：08：18To set time(hh:mm;ss：15:10:00最終超級終端輸出信息如下：20031107，F(xiàn)RI15：10：14理解和掌握實(shí)驗(yàn)后完成實(shí)驗(yàn)練習(xí)題。七練習(xí)題1. 在RTCTestews例程中有5處不合理的地方，請找出來，并改正。2. RTCTestews例程只能顯示一天的時(shí)間變化

9、，如20031107，F(xiàn)RI23：59：59后會變成20031107，F(xiàn)RI00：00：00而不是20031108，SAT00：00：00請修改程序，讓其DAY和DATE可變。3. 用LED顯示秒的個(gè)位。（LED顯示參照數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)）數(shù)碼管（LED）顯示實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握LED的顯示控制方法。鞏固41節(jié)實(shí)驗(yàn)中所掌握的對存儲區(qū)進(jìn)行訪問的方法。二 實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：Embest S3CEV40實(shí)驗(yàn)平臺，Embest ARM標(biāo)準(zhǔn)/增強(qiáng)型仿真器套件，PC機(jī)。軟件：Embest IDE 2003集成開發(fā)環(huán)境，windows 982000NT/XP操作系統(tǒng)。三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫程序使實(shí)驗(yàn)板上8段數(shù)碼管循環(huán)

10、顯示09、AF字符。四 實(shí)驗(yàn)原理18段數(shù)碼管嵌入式系統(tǒng)中，經(jīng)常使用8段數(shù)碼管來顯示數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。1結(jié)構(gòu)8段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)8 段數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成 ， 其中 7 個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形 ， 右下角 1 個(gè)點(diǎn)形發(fā)光管作為顯示小數(shù)點(diǎn)用。 8 段數(shù)碼管能顯示所有數(shù)字及部分英文字母，見圖。 2類 型 8段數(shù)碼管有2種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起，稱之為共陽極8段數(shù)碼管；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起，稱之為共陰極8段數(shù)碼管。3工作原理以共陽極8段數(shù)碼管為例。當(dāng)控制某段發(fā)光二極管的信號為低

11、電平時(shí)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，就將該字符對應(yīng)的所有二極管點(diǎn)亮。共陰極二極管則相反，控制信號為高電平時(shí)點(diǎn)亮。電平信號按照dp、g、ea的順序組合形成的數(shù)據(jù)字稱為該字符對應(yīng)的段碼。常用字符的段碼如表所列。4顯示方式8段數(shù)碼管的顯示方式有兩種，即是靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示：是指當(dāng)8段數(shù)碼管顯示一個(gè)字符時(shí)，該字符對應(yīng)段的發(fā)光二極管控制信號一直保持有效。動(dòng)態(tài)顯示：是指當(dāng)8段數(shù)碼管顯示一個(gè)字符時(shí)，該字符對應(yīng)段的發(fā)光二極管是輪流點(diǎn)亮的，即控制信號按一定周期有效。在輪流點(diǎn)亮的過程中，點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的(約1 ms。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，數(shù)碼管的顯示依然是非常穩(wěn)

12、定的。常用字符段碼表 2電路原理在S3CEV40教學(xué)電路中，使用的是共陽極8段數(shù)碼管。各段的控制信號由處理器S3C44B0X的數(shù)據(jù)總線低8位通過鎖存器74LS573進(jìn)行控制，數(shù)碼管的亮度由電阻RlR8調(diào)整，鎖存器的選通由CS6控制，見圖。鎖存器選通信號CS6由處理器S3C44B0X的存儲區(qū)域1對應(yīng)的片選信號線nGCS1和地址線的高位A18、A19、A20經(jīng)過譯碼器生成，電路原理圖見圖。當(dāng)nGCS1、A18、A20為高電平，A19為低電平時(shí)，CS6信號有效。此時(shí)，數(shù)據(jù)線低8位的內(nèi)容將在8段數(shù)碼管上顯示出來。 處理器S3C44B0X的存儲區(qū)域1對應(yīng)的起始地址和結(jié)束地址是固定的，即存儲區(qū)域1的地址范

13、圍為0x020000000x2FFFFFF。當(dāng)訪問這段地址空間時(shí)，處理器使nGCSI信號有效。結(jié)合地址位A18、A19、A20，當(dāng)訪問地址0x021400000x0217FFFF時(shí)，CS6信號有效。在程序設(shè)計(jì)中，8段數(shù)碼管的顯示是通過輸出數(shù)據(jù)到地址0x02140000來完成的。五實(shí)驗(yàn)操作步驟準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境。使用Embest仿真器連接目標(biāo)板，使用Embest S3CEV40實(shí)驗(yàn)板附帶的串口線連接實(shí)驗(yàn)板上的UARTO和PC機(jī)的串口。在PC機(jī)上運(yùn)行Windows自帶的超級終端串口通信程序(波特率為115 200 bs，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位，無硬件流控制；或者使用其他串口通信程序。使用Embest IDE通過Embest仿真器連接實(shí)驗(yàn)板，打開實(shí)驗(yàn)例程