嵌入式計算器設(shè)計-課程設(shè)計

湖南工業(yè)大學課程設(shè)計資料袋計算機與通信學院學院〔系、部〕2023~2023學年第1學期課程名稱嵌入式系統(tǒng)根底及應(yīng)用指導教師職稱學生姓名專業(yè)班級學號題目嵌入式計算器的設(shè)計成績起止日期2023年11月21日～2023年11月27日目錄清單序號材料名稱資料數(shù)量備注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書13456湖南工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書2023—2023學年第1學期計算機與通信學院學院〔系、部〕通信工程專業(yè)班級課程名稱：綜合課程設(shè)計設(shè)計題目：嵌入式計算器的設(shè)計完成期限：自2023年11月21日至2023年11月27日共1周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)利用PXA270-RP實驗箱上的小鍵盤實現(xiàn)嵌入式計算器。實現(xiàn)加減乘除運算，通過PXA270-RP實驗箱嵌入式linux的終端顯示表達式，如“12×3=36〞。二、設(shè)計任務(wù)基于嵌入式Linux平臺PXA270-RP設(shè)計小鍵盤驅(qū)動程序。編寫相應(yīng)的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)簡單的計算器。三、設(shè)計工作量一周進度安排起止日期工作內(nèi)容查閱課題相關(guān)資料制定課題實施方案編寫相關(guān)程序代碼調(diào)試課題辯論主要參考資料孫媛.嵌入式系統(tǒng)根底及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社宋寶華.Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解.人民郵電出版社OURS.PXA270-RP實驗平臺Linux實驗指導書指導教師〔簽字〕：年月日系〔教研室〕主任〔簽字〕：年月日嵌入式系統(tǒng)根底及應(yīng)用設(shè)計說明書嵌入式計算器的設(shè)計起止日期：2023年11月21日至2023年11月27日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字)計算機與通信學院2023年11月27日課題名稱嵌入式計算器的設(shè)計人數(shù)組長同組人員課題的主要內(nèi)容和要求主要要求：完成各局部功能的構(gòu)建；完成各局部程序的設(shè)計；3、完成各項性能測試以及聯(lián)合性能的測試。主要內(nèi)容：構(gòu)建嵌入式計算器的整體概念，了解操作系統(tǒng)的引導程序以及裝載原理，了解鍵盤掃描的原理以及理解運算的相應(yīng)處理過程，屢次調(diào)試驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，最終完成計算器的設(shè)計。具體任務(wù)時間安排與完成情況11月21日分組、任務(wù)分配、課題理解11月22日-11月24日功能分析、設(shè)計程序11月25日-11月26日實驗驗證和測試，及校正修改，指導老師檢查11月27日整理程序，總結(jié)課題內(nèi)容，書寫課程設(shè)計報告一、設(shè)計概要計算器一般是指“電子計算器〞，是能進行數(shù)學運算的手持機器，擁有集成電路芯片，但結(jié)構(gòu)簡單比現(xiàn)代電腦結(jié)構(gòu)簡單得多，可以說是第一代的電子計算機〔電腦〕，且功能也較弱，但較為方便與廉價，可廣泛運用于商業(yè)交易中，是必備的辦公用品之一。本課程設(shè)計利用OURS-PXA270RP嵌入式實驗開發(fā)系實現(xiàn)簡易的計算器功能，主要用到的模塊有矩陣鍵盤。二、矩陣鍵盤電路圖：三、根本原理：PXA矩陣鍵盤原理圖：矩陣鍵盤的按鍵按N行M列排列，每個按鍵占據(jù)行列的一個交點，需要的I/O口數(shù)目是N+M，容許的最大按鍵數(shù)是N*M，矩陣鍵盤可以減少與微機接口的連線數(shù)，簡化結(jié)構(gòu)，是一般微機常用的鍵盤結(jié)構(gòu)。根據(jù)矩陣鍵盤的識鍵和譯鍵方法的不同，矩陣鍵盤又可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。非編碼鍵盤：非編碼鍵盤主要用軟件的方法識鍵合譯鍵。編碼鍵盤：主要用硬件來實現(xiàn)鍵的掃描和識別，通常使用8279專用接口芯片，在硬件上要求較高。PXA270RP采用的是4*6的矩陣鍵盤鍵盤掃描程序流程圖：四、設(shè)計步驟與過程1、宿主機Linux環(huán)境的搭建：先在虛擬機下安裝RedHat9的安裝，建立宿主機開發(fā)環(huán)境，并且配置好ARMLinux的開發(fā)環(huán)境，2、配置宿主機下的minicom：minicom作為PXA270目標板的終端顯示窗口，所以在我們開始實驗前，先需要正確的配置minicom，翻開宿主機端一個終端窗口，點擊相關(guān)圖標啟動終端窗口，輸入minicom–s命令，顯示如下列圖所示3、TFTP配置：在宿主機PC機端，翻開一個終端窗口，點擊啟動終端窗口，輸入一條命令指令setup進入設(shè)置界面后，通過鍵盤上下選擇Systemservices，回車后，使用空格鍵將tftp一項選中，并使用空格鍵去掉ipchains和iptables兩項效勞，單擊鍵盤Tab鍵選中OK退出到設(shè)置主界面。再在一個終端窗口中輸入命令servicexinetdrestart以啟動TFTP效勞，再通過相關(guān)命令配置好IP地址4、燒寫各局部到目標板：通過JFLASH燒寫B(tài)ootLoader到目標板上，燒寫成功后，確認宿主機PC機的tftp效勞，minicom設(shè)置及IP地址都已經(jīng)正常配置，接下來要下載并燒寫的內(nèi)核、文件系統(tǒng)都拷貝到/tftpboot目錄中，分別是zImage、xscale_fs.jffs2、junk.jffs2三個文件。5、鍵盤驅(qū)動程序設(shè)計：在宿主機上，編寫鍵盤驅(qū)動程序，在中斷函數(shù)中采用鍵盤掃描的方法，使用阻塞模式的方法實現(xiàn)的，當沒有鍵按下時，就進行阻塞，當有鍵盤按下時就喚醒ssize_tSIMPLE_INT_read(structfile*file,char*buf,size_tcount,loff_t*f_ops)函數(shù)，再將字符數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間copy到用戶空間，再進行計算相關(guān)計算的操作。然后將驅(qū)動程序通過insmod加載到linux中去。6、應(yīng)用程序的設(shè)計：在宿主機上，編寫應(yīng)用程序，調(diào)用open函數(shù)翻開鍵盤驅(qū)動，并為它分配一個字符設(shè)備號，然后通過read函數(shù)將字符數(shù)據(jù)復(fù)制到應(yīng)用程序的應(yīng)用空間中，并且將這些字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，在將它調(diào)用相關(guān)的運算計算出相關(guān)的操作。五、心得體會源程序：驅(qū)動程序：#include<linux/kernel.h>#include<linux/sched.h>#include<linux/timer.h>#include<linux/init.h>#include<linux/devfs_fs_kernel.h>#include<linux/module.h>#include<asm/hardware.h>#include<asm/arch-pxa/irqs.h>#include<asm/io.h>#include<asm/uaccess.h>#include<linux/delay.h>//HELLODEVICEMAJOR#defineSIMPLE_INT_MAJOR104//#defineSIMPLE_INT_IRQ 196#defineSIMPLE_INT_IRQ MAINSTONE_USIM_IRQ//#defineOURS_HELLO_DEBUG#defineVERSION"PXA270RP-key-V1.00-090214"#defineMY_KEY_NUM 0x11#defineMY_KEY_ENT 0x12#defineMY_KEY_ADD0x13#defineMY_KEY_SUB0x14#defineMY_KEY_MUL0x15#defineMY_KEY_DIV0x16#defineMY_KEY_DOT0x17#defineMY_KEY_NO00x00#defineMY_KEY_NO10x01#defineMY_KEY_NO20x02#defineMY_KEY_NO30x03#defineMY_KEY_NO40x04#defineMY_KEY_NO50x05#defineMY_KEY_NO60x06#defineMY_KEY_NO70x07#defineMY_KEY_NO80x08#defineMY_KEY_NO90x09staticlong*ioremap_addr;voidshowversion(void){printk("*********************************************\n");printk("\t%s\t\n",VERSION);printk("*********************************************\n\n");}static intSimpleINT_temp_count=0;staticstructsemaphoresem;staticwait_queue_head_toutq;staticintflag=0;staticcharvalues[1];//-------------------READ------------------------ssize_tSIMPLE_INT_read(structfile*file,char*buf,size_tcount,loff_t*f_ops){//longtmp;chartmp[1];ioremap_addr=ioremap(0x0c010000,0x0f);//KEYBOARDtmp[0]=inw(ioremap_addr);//printk("keyvalue=%x\n",tmp);copy_to_user(buf,tmp,1); #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("SIMPLE_INT_read[--kernel--]\n"); #endifif(wait_event_interruptible(outq,flag!=0)){return0;}if(down_interruptible(&sem)){return0;}flag=0;if(copy_to_user(buf,values,1)){up(&sem);return0;}up(&sem); returncount;}//-------------------WRITE-----------------------ssize_tSIMPLE_INT_write(structfile*file,constchar*buf,size_tcount,loff_t*f_ops){ #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("SIMPLE_INT_write[--kernel--]\n");#endifreturncount;}//-------------------IOCTL-----------------------ssize_tSIMPLE_INT_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongdata){ #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("SIMPLE_INT_ioctl[--kernel--]\n");#endif return0; }//-------------------OPEN------------------------ssize_tSIMPLE_INT_open(structinode*inode,structfile*file){ #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("SIMPLE_INT_open[--kernel--]\n");#endif MOD_INC_USE_COUNT; return0;}//-------------------RELEASE/CLOSE---------------ssize_tSIMPLE_INT_release(structinode*inode,structfile*file){ #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("SIMPLE_INT_release[--kernel--]\n");#endif free_irq(SIMPLE_INT_IRQ,NULL); MOD_DEC_USE_COUNT; return0;}staticvoidSIMPLE_INT_interrupt(intnr,void*devid,structpt_regs*regs){inttmp;inttmp1;intret_byte;SimpleINT_temp_count++;tmp=inb(ioremap_addr);tmp1=inb(ioremap(0x0c010004,0x0f));//printk("---------%x\t",inb(ioremap(0x0c010004,0x0f)));//printk("%x\n",inb(ioremap(0x0c010000,0x0f)));if((tmp1!=0xf0)){switch(tmp){case0x69:{ret_byte=MY_KEY_NO1;values[0]='1';printk("1");break;}//scan1case0x72:{ret_byte=MY_KEY_NO2;values[0]='2';printk("2");break;}//scan2case0x7a:{ret_byte=MY_KEY_NO3;values[0]='3';printk("3");break;}//scan3case0x6b:{ret_byte=MY_KEY_NO4;values[0]='4';printk("4");break;}//scan4case0x73:{ret_byte=MY_KEY_NO5;values[0]='5';printk("5");break;}//scan5case0x74:{ret_byte=MY_KEY_NO6;values[0]='6';printk("6");break;}//scan6case0x6c:{ret_byte=MY_KEY_NO7;values[0]='7';printk("7");break;}//scan7case0x75:{ret_byte=MY_KEY_NO8;values[0]='8';printk("8");break;}//scan8case0x7d:{ret_byte=MY_KEY_NO9;values[0]='9';printk("9");break;}//scan9case0x70:{ret_byte=MY_KEY_NO0;values[0]='0';printk("0");break;}//scan0case0x79:{ret_byte=MY_KEY_ADD;values[0]='+';printk("+");break;}//scan+case0x7b:{ret_byte=MY_KEY_SUB;values[0]='-';printk("-");break;}//scan-case0x7c:{ret_byte=MY_KEY_MUL;values[0]='*';printk("*");break;}//scan* case0x4a:{ret_byte=MY_KEY_DIV;values[0]='/';printk("/");break;}//scan/ case0x77:{ret_byte=MY_KEY_NUM;values[0]='n';break;}//scann case0x5a:{ret_byte=MY_KEY_ENT;values[0]='e';break;}//scanecase0x71:{ret_byte=MY_KEY_DOT;values[0]='.';printk(".");break;}//scan.default:{ret_byte=tmp;break;}}//printk("keyvalue=%x\n\n",ret_byte);up(&sem);flag=1;wake_up_interruptible(&outq);}}//-------------------------------------------------structfile_operationsINT_ctl_ops={open: SIMPLE_INT_open, read: SIMPLE_INT_read, write: SIMPLE_INT_write, ioctl: SIMPLE_INT_ioctl, release: SIMPLE_INT_release,};//-------------------INIT------------------------staticint__initHW_HELLO_CTL_init(void){intret=-ENODEV; charkey;ret=devfs_register_chrdev(SIMPLE_INT_MAJOR,"keypad",&INT_ctl_ops);showversion();if(ret<0) { printk("pxa270init_modulefailedwith%d\n[--kernel--]",ret); returnret; } else { printk("pxa270int_driverregistersuccess!!![--kernel--]\n"); }ret=request_irq(SIMPLE_INT_IRQ,&SIMPLE_INT_interrupt,SA_INTERRUPT,"keypad",NULL);printk("\n...............\nret=%x\n...............\n",ret);ioremap_addr=ioremap(0x0c010000,0x0f);//KEYBOARD//outw(0x1,ioremap_addr);key=inb(ioremap_addr);returnret;}staticint__initpxa270_HELLO_CTL_init(void){intret=-ENODEV;#ifdefOURS_HELLO_DEBUGprintk("pxa270_HELLO_CTL_init[--kernel--]\n");#endifret=HW_HELLO_CTL_init();if(ret)returnret;else{init_MUTEX(&sem);init_waitqueue_head(&outq);}return0;}staticvoid__exitcleanup_HELLO_ctl(void){ #ifdefOURS_HELLO_DEBUG printk("cleanup_INT_ctl[--kernel--]\n");#endif devfs_unregister_chrdev(SIMPLE_INT_MAJOR,"keypad"); free_irq(SIMPLE_INT_IRQ,NULL);}MODULE_DESCRIPTION("simpleintdrivermodule");MODULE_AUTHOR("hr");MODULE_LICENSE("GPL");module_init(pxa270_HELLO_CTL_init);module_exit(cleanup_HELLO_ctl);應(yīng)用程序：#include<stdio.h>#include<string.h>floattoNumb(char*str){//printf("%s\n",str);inti=0,count=0;floatt1=0,t2=0;ints=0;intnum1=1;if(str[0]=='-')s=1; for(i=s;i<strlen(str);i++) { if(str[i]=='.') { num1=0; } elseif(num1) { t1=10*t1+str[i]-'0'; } else { t2=10*t2+str[i]-'0'; count++; } }for(i=0;i<count;i++){t2=t2/10;}//printf("t1=%f,t2=%f\n",t1,t2);returnt1+t2;}voidcalc(char*str){charc;inti,index=0,count=0;charst1[10];charst2[10];for(i=0;i<strlen(str);i++)if(str[i]=='+'||str[i]=='-'||str[i]=='*'||str[i]=='/'){c=str[i];index=i;}//printf("%d\n",index);for(i=0;i<index;i++)st1[i]=str[i];//strcat(st1,str[i]);st1[i]=0;/*else{st2[count]=str[i];count++;}*/for(i=index+1;i<strlen(str);i++)st2[count++]=str[i];//strcat(st1,str[i]);st2[count]=0;//printf("%s\n",st1);//printf("%s\n",st2);interors=0;//boolb1=false,b2=false;//intindex_st1=0,index_st2=0;if(erors>=1||st1[0]=='+'||st1[0]=='*'||st1[0]=='/'||st1[0]=='0') printf("errorexpression\n");else{floatc1=0,c2=0;intflag=1;if(st1[0]=='-')flag=-1;c1=toNumb(st1);c2=toNumb(st2);if(c=='+') { //returnc1+c2;//cout<<c1*flag+c2<<endl;printf("%f\n",c1*flag+c2); } elseif(c=='-') { //returnc1-c2; //cout<<c1*flag-c2<<endl;printf("%f\n",c1*flag-c2);} elseif(c=='*') { //returnc1*c2; //cout<<c1*flag*c2<<endl;printf("%f\n",c1*flag*c2); } else { //returnc1/c2; //cout<<c1*1.0/c2<<endl; printf("%lf\n",c1*flag/c2); }printf("c1=