嵌入式時鐘設(shè)計

1、 嵌入式課程設(shè)計論文 (2014 - 2015 年度第 二 學(xué)期)題 目：基于S3C2410的時鐘設(shè)計學(xué) 院：信息工程學(xué)院班 級：12級計算機(jī)4班姓 名：劉榮凱指導(dǎo)教師：杜 俊日 期：2015.06報告(學(xué)生選課系統(tǒng)) 摘要 本文說明為多功能時鐘設(shè)計方案，基于S3C2410結(jié)合RTC模塊，IIC（控制小鍵盤和數(shù)碼管等）來做具備定期功能的實時時鐘。 實時時鐘（RTC）單元在系統(tǒng)電源關(guān)閉的情況下可以在備用電池下工作。RTC 可以使用STRB/LDRB ARM操作傳輸二進(jìn)制碼十進(jìn)制數(shù)的 8 位數(shù)據(jù)給 CPU。數(shù)據(jù)包括秒、分鐘、小時、日期、天、月、年的時間信息。RTC 單元可以在 32.768KHz

2、的外部晶振下工作，可以可以執(zhí)行報警功能。關(guān)鍵詞：多功能時鐘功能時鐘；S3C2410；RTC；IIC目錄一、實驗題目分析11.1 問題描述11.2功能分析11.3 開發(fā)平臺及工具介紹1二、實驗概要設(shè)計12.1 實驗基本原理12.2 實驗電路圖4三、實驗詳細(xì)過程63.1 具體實驗過程和內(nèi)容63.2 程序流程圖63.3 實驗和程序問題分析8四、實驗步驟第一大部分（目標(biāo)機(jī)的連接）12五、ADS軟件的使用12六、調(diào)試部分13七、實驗輸出界面13八、學(xué)習(xí)心得14九、參考文獻(xiàn)15 一、實驗題目分析1.1 問題描述結(jié)合實時時鐘，IIC（控制小鍵盤和數(shù)碼管等）來做具備定期功能的實時時鐘。1.2功能分析至少完成以

3、下功能： (1)能顯示每秒的時刻 (2)按下功能鍵能切換顯示日期 (3)能設(shè)置定時鬧鐘，定時到產(chǎn)生某種輸出 (4)可以擴(kuò)展考慮加入外部中斷，如停止鬧鐘功能等。1.3 開發(fā)平臺及工具介紹 實驗器材：CITK2410開發(fā)板，JTAG連接線，調(diào)試器，并口數(shù)據(jù)線，串口數(shù)據(jù)線開發(fā)軟件：ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境二、實驗概要設(shè)計2.1 實驗基本原理 IIC總線：IIC總線的器件分為主器件和從器件。主器件的功能是啟動在總線上傳送數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生時鐘脈沖，以允許與被尋址的器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信

4、號。 圖1 起始和停止信號圖 I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。圖2 數(shù)據(jù)傳送時序圖 IIC總線（IICSDA、IICSCL）經(jīng)過VDD33的上拉后，進(jìn)入ZLG7290數(shù)碼管：實驗使用的數(shù)碼管是廣州周立公司單片機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計的一款數(shù)碼管顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理芯片。下面是介紹該數(shù)碼管的特點還有電路圖（圖3）：1 IIC串行接口提供鍵盤中斷信號方便與處理器接口2 可驅(qū)動8 位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED 和64個按鍵3 可控掃描位數(shù)可控任一數(shù)碼管閃爍4 提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位

5、段尋址等控制5 8個功能鍵可檢測任一鍵的連擊次數(shù)6 無需外接元件即直接驅(qū)LED可擴(kuò)展驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓7 提供工業(yè)級器件多種封裝形式PDIP24 SO24采用24引腳封裝引腳圖如圖所示其引腳功能分述如下: 圖3 ZLG7290引腳圖圖4 IIC LED控制器連接電路 實時時鐘(Real Time Clock)：S3C2410提供了一個實時時鐘，該時鐘使用獨立的一路1.8V供電，保證主電源切斷時能正常維持RTC工作。S3C2410的RTC支持兩個中斷：Time Tick（固定在一個頻率內(nèi)發(fā)出的時鐘中斷） 和Alarm中斷（在某個時刻產(chǎn)生鬧鈴中斷）。利用這兩個中斷可以設(shè)置每一秒中斷一次顯示變化時間

6、，用Alarm中斷實現(xiàn)鬧鐘功能。以下為S3C2410內(nèi)部RTC模塊結(jié)構(gòu)圖：圖5 S3C2410內(nèi)部RTC模塊結(jié)構(gòu) 特點：1.BCD數(shù)：秒、分鐘、小時、日期、日、月、年；2.閏年生成器；3.報警功能：報警中斷或從掉電模式中喚醒；4.已經(jīng)解決2000年問題；5.獨立電源引腳（RTCVDD）；6.支持對于實時內(nèi)核時間節(jié)拍的毫秒節(jié)拍時間中斷。2.2 實驗電路圖2.2.1S3C2410主芯片2.2.2 ZLG7290功能電路圖：圖6 ZLG7290功能電路圖2.2.3 IIC總線接口電路圖：圖7 IIC總線接口電路圖圖8 TC單元在32.768KHz 頻率下振蕩的電路2.2.4 電源電路部分2.2.5

7、時鐘電路部分2.2.6 按鍵電路部分2.2.7 復(fù)位電路部分2.3 實驗主要步驟1.初始化配置（各種寄存器）。2.編寫各種相關(guān)的中斷程序。3.主函數(shù)調(diào)用這幾個中斷程序。4.編譯程序。5.使用仿真器調(diào)試。三、實驗詳細(xì)過程3.1 具體實驗過程和內(nèi)容（1）實現(xiàn)實時時鐘功能 設(shè)置rRTCCON、rTICNT、rRTCALM寄存器；ICNT6:0=127；可以設(shè)置rTICNT=(1<<7)|(127)實現(xiàn)每秒中斷一次；以設(shè)置鬧鈴寄存器，例如每秒的第幾秒中斷一次，實現(xiàn)定時鬧鐘的功能；設(shè)置初始化當(dāng)前時間；里還包括編寫Time Tick中斷和Alarm中斷的中斷服務(wù)程序。（2）初始化IIC總線，寫

8、一個IIC的操作庫。包括發(fā)送和接受功能。編寫可以向ZLG7290發(fā)出指令的函數(shù)。（3）編寫鍵盤中斷處理程序 通過鍵盤中斷，實現(xiàn)數(shù)碼管顯示日期和時間的切換，還有停止。（4）使用ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境編譯調(diào)試程序（5）使用仿真器調(diào)試。3.2 程序流程圖程序入口點2410初始化主函數(shù)顯示時間鬧鐘停止延時N切換Y顯示日期圖9初始化 鍵盤中斷Alarm中斷Time tick中斷數(shù)碼管顯示時間或日期鬧鐘輸出當(dāng)前時間圖103.3 實驗和程序問題分析 這次試驗實際上是融合了三個實驗的要求，要實驗實時時鐘的功能，包括顯示當(dāng)前時間，還有設(shè)置鬧鐘，主要使用到2410的RTC的兩個中斷：Time Tick和Alar

9、m中斷。而要實現(xiàn)在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時間，并且按鍵盤時實現(xiàn)時間與日期的切換，需要用到數(shù)碼管和IIC總線的知識。而實現(xiàn)的難處在于如何把幾個內(nèi)容融合并且實現(xiàn)所需的功能，這也是實驗要求做的。3.3.1鍵值讀取模塊int keyScan(void) /讀取按鍵，如果SW17按下，則返回1，否則如果按下SW19，則返回0 /j80,2-3,j81,2-3 int keyValue=0,tValue; tValue=rGPGDAT; if(!(tValue&(1<<3) keyValue=1; /若SW17被按下，則將keyValue賦值為1 else if(!(tValue&(

10、1<<2) keyValue=2; /若SW19被按下，則將keyValue賦值為2 return keyValue;/返回keyValue的值3.3.2 GPIO的端口配置;GPE,GPH bl delay ;調(diào)用延時子程序 ldr r0,=GPECON ;r0中為寄存器GPECON的值 ldr r1,r0 ;把r0中的值賦給r1 bic r1,r1,#(3<<11*2)|(3<<12*2) ;把GPE11和GPE12設(shè)為輸出方式 orr r1,r1,#(1<<11*2)|(1<<12*2) str r1,r0 ;將r1的的值保存到

11、r1所對應(yīng)的內(nèi)存單元中 ldr 0,=GPHCON ;r0中為寄存器GPHCON的值 ldr r1,r0 ;把r0中的值賦給r1 bic r1,r1,#(3<<6*2)|(3<<4*2) ;把GPH6和GPH4設(shè)為輸出方式 orr r1,r1,#(1<<6*2)|(1<<4*2) str r1,r0 ;將r1的的值保存到r1所對應(yīng)的內(nèi)存單元中3.3.3 程序代碼如下：#include ".INCconfig.h"int h=0,m=0,s=0;extern int counter; /*數(shù)碼管全部顯示0*/ void led_

12、init() unsigned char j; for(j=0;j<8;j+) write7279(decode0+j,0); /write7279(decode0+1,0x0A); /write7279(decode0+6,0x0A); /*數(shù)碼管顯示數(shù)字函數(shù)*/ void displed() write7279(decode0+3,h/10); write7279(decode0+2,h%10); write7279(decode0+1,0x0A); write7279(decode0+0,m/10); write7279(decode0+7,m%10); write7279(dec

13、ode0+6,0x0A); write7279(decode0+5,s/10); write7279(decode0+4,s%10); void Main() /char p; Target_Init(); /目標(biāo)初始化 led_init(); delay10ms(100); while(1); s=counter; if(s>59)s-=60; m+=1;/超過59s，需要進(jìn)位if(m>59)m-=60; h+=1; send_byte(0x88); /超過59m，需要進(jìn)位if(h=24)h=0;m=0;counter=0;displed();switch(key_number)

14、 case 0: send_byte(cmd_test); /測試鍵 break; case 1: long_delay();m=m+1; Delay(7000); break; case 2: for(p=0;p<8;p+) /循環(huán)右移 send_byte(0xA0); send_byte(0xC8+7); send_byte(p); long_delay(); Delay(7000); for(;) if (key_number!=2) break; Delay(7000); send_byte(0xA2); break; case 4: send_byte(cmd_reset);

15、/復(fù)位鍵 break; case 5: write7279(decode1+5,key_number/16*8); write7279(decode1+4,key_number & 0x0f); break; case 9: for(p=0;p<8;p+) /左移 send_byte(0xA1); send_byte(0xC8); send_byte(p); long_delay(); Delay(7000); break; case 10: for(p=0;p<8;p+) /循環(huán)左移 send_byte(0xA1); send_byte(0xC8); send_byte(

16、p); long_delay(); Delay(7000); for(;) if (key_number!=10) break; Delay(7000); send_byte(0xA3); break; default: break; key_number = 0xff; Delay(50); 3.3.4定時器定時1秒void Timer1_init(void) rGPGCON = rGPGCON & 0xfff0ffff | 0x00050000; /配置GPG口為信號輸出 rGPGDAT = rGPGDAT | 0x300; rTCFG0 = 255; / Prescaler0=2

17、55 rTCFG1 = 0 << 4; / rTCNTB1 = 48828; / 在pclk=50MHZ下，1秒鐘的記數(shù)值rTCNTB1 = 50000000 / 4 / 256 = 48828;rTCMPB1 = 0x00;四、實驗步驟第一大部分（目標(biāo)機(jī)的連接）：把開發(fā)板電源接口、Muilti-ICE Embeded接口連接好，如下圖，然后打開開發(fā)板電源。第一步：打開第二步：選擇File的Load Configuration第三步：選擇第四步：把文件里的內(nèi)容修改一下，把里邊的7改為9第五步：用記事本修改第四步所講的內(nèi)容第六步：即將里面的ARM7TDMI全部改為ARM9TDMI，其

18、他不變。第七步：然后點文件，選擇保存。第八步：把修改后的選中，點擊打開第九步：打開之后，會出現(xiàn)說明宿主機(jī)找到ARM的CPU了，即宿主機(jī)與ARM目標(biāo)開發(fā)板連接上的畫面。五、ADS軟件的使用：第一步：打開，打開效果圖為下圖第二步：將D:ARMWINCE&ADSADS實驗跑馬燈實驗實驗代碼下的拖入上圖中其效果圖為：（本部分是利用已有的工程做的ADS應(yīng)用實驗，其他應(yīng)用試驗如法炮制；對于如何新建工程，詳細(xì)步驟見實驗一ADS開發(fā)環(huán)境試驗）第三步：左擊如圖標(biāo)出的圖標(biāo)（即調(diào)試參數(shù)設(shè)置），效果圖如下圖所示第四步：選擇Target Settings，進(jìn)行設(shè)置。第五步：選擇ARM Linker，進(jìn)行設(shè)置，其

19、中Scatter欄里的文件路徑為：試驗程序路徑下的scat文件（如圖）。第六步：選擇ARM fromELF選項，設(shè)置具體配置。第七步：最后，點擊上圖中的OK，調(diào)試配置參數(shù)就設(shè)置完成了。第八步：對程序進(jìn)行Make操作。六、調(diào)試部分：第一步：打開調(diào)試的軟件AXD Debugger第二步：配置目標(biāo)板。第三步：點擊Configure Target，對其進(jìn)行設(shè)置。第四步：選擇如上圖所示點亮的連接驅(qū)動（Muiti-ICE），點擊OK。調(diào)試軟件就發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)板的ARM CPU。第五步：下載鏡像文件第六步：調(diào)試運行。七、實驗輸出界面選取主要界面的截圖。圖11 鍵盤功能圖12 顯示日期圖13 示時間八、學(xué)習(xí)心得通

20、過本次對ARM920T內(nèi)核的S3C2410進(jìn)行實驗，使我對ARM嵌入式世界有了初步認(rèn)識。ARM是一種高性能、低功耗、高速的微處理器。S3C2410片上資源豐富，其多大117個通用I/O，56個中斷源和24個外部中斷。我以前研究芯片主要是看數(shù)據(jù)手冊和芯片的外圍電路，但是在剛開始著手ARM時，我是弄得是一頭霧水。在老師的指點下，我開始從芯片的例子程序入手，一個一個地弄明白歷程是怎么執(zhí)行的，I/O口是怎么配置的，中文字符怎么加入、LCD上的點怎么連成線等等。在經(jīng)過一番自習(xí)琢磨之后，我對嵌入式有了深一步的理解。在歷程中我們很少是對系統(tǒng)的硬件資源進(jìn)行直接操作的，大部分時候我們是調(diào)用歷程里面給出的各種操作

21、函數(shù)對芯片進(jìn)行控制，這樣就使得整個程序更加的有條理，操作對象不再是底層硬件了，而是系統(tǒng)給出的各種函數(shù)。我在實驗調(diào)試的時候解決了一下幾個問題：通過此次課程作業(yè)，讓我嚴(yán)重地意識到了自己知識的不全面，以及動手能力的不熟練，當(dāng)然，也并非沒有收獲。從理論到實踐，我學(xué)到了很多東西，不僅鞏固了以前所學(xué)的知識，而且也學(xué)到了很多書本上不能學(xué)到的內(nèi)容動手實踐能力。起初剛確定題目時，一點思路都沒有，通過組員之間的互相討論，以及在老師的指導(dǎo)幫助下，漸漸開始構(gòu)思，實驗，反復(fù)的檢驗，最終把這次課程作業(yè)完成。實驗過程中，我遇到了以下幾個問題：1、如何在數(shù)碼管上顯示特殊字符？答：使用解碼方式0可實現(xiàn)除0到F之外的個別特殊字符

22、，如“-”。2、如何實現(xiàn)LED閃爍點亮？答：使用HD7279的純指令88H，通過發(fā)送send_byte(0x88)；即可實現(xiàn)。3、如何依次點亮數(shù)碼管？答：通過改變decode0+j中的j即可4、如何實現(xiàn)I/O口的初始化？答：首先對I/O口進(jìn)行輸入輸出配置，然后給端口發(fā)送響應(yīng)值。如：rGPGCON = rGPGCON & 0xfff0ffff | 0x00050000;rGPGDAT = rGPGDAT & 0xeff | 0x200;5、新建的工程要盡可能的避免中文路徑（這個整得我很抓狂，在程序執(zhí)行過程中老是報錯，最終在實驗室老師的指導(dǎo)下得以改正）6、關(guān)于參數(shù)在中斷函數(shù)和主函數(shù)兩個