嵌入式系統(tǒng)課程設計.doc

嵌入式系統(tǒng)課程設計一、目的 嵌入式系統(tǒng)課程設計為學生提供了一個理論與實踐相結合的機會。既鍛煉了學生動手能力，又會加深理解學生在課堂所學習的理論知識。通過課程設計可以將課本上的理論知識和實際應用有機的結合起來，培養(yǎng)學生又動腦，又動手，獨立思考分析問題的能力，提高學生運用所學知識解決實際問題的綜合素質。嵌入式系統(tǒng)課程設計的主要目標是：（1）掌握構建嵌入式系統(tǒng)軟硬件平臺的基本技能；（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)基本調試的能力；（3）了解應用嵌入式系統(tǒng)技術開發(fā)一套嵌入式系統(tǒng)設備的方法。二、設計題目基于ARM的滾屏LED廣告牌開發(fā)三、設計原理1、點陣LED屏硬件原理EMBEST實驗平臺設計了一個 1616的點陣屏。點陣屏由發(fā)光LED矩陣塊組成。1616點陣屏即屏上有 1616 個LED發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管可理解為一個像素點，它們被按著行與列的形式整齊地排列，通過控制每個LED（像素點）的亮滅，點陣屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形。本實驗平臺的點陣屏電路如下圖：圖1 點陣屏的行掃描信號圖2 點陣屏的列掃描信號圖3 點陣屏的行驅動信號圖4 點陣屏的接口電路本實驗平臺使用的1616點陣屏上，每一行16個LED，它們采用共陽極的接法；每一列16個LED，它們采用共陰極的接法。如上圖4中，QL1QL16是點陣屏的行驅動信號，每一個信號控制一行；LR1LR16是點陣屏的列驅動信號，每一個信號控制一列。故通過利用相應行線輸出高電平，相應列線輸出低電平，就可以點亮點陣屏上相應的LED。如果按著一定的控制或掃描方法，就可以實現(xiàn)漢字、圖形的顯示。 為了能夠穩(wěn)定地控制點陣屏的顯示，本實驗平臺采用了 CD4094作為行線和列線掃描信號的控制芯片。CD4094芯片簡單來說就是一串入并出的功能，將CPU的串行數(shù)據(jù)轉化為并行數(shù)據(jù)輸出。 如上圖1與圖2，行（列）掃描信號分別采用了兩片CD4094級連的方式來構成，第一片的數(shù)據(jù)溢出信號LQS連接到第二片的串行數(shù)據(jù)輸入口。在圖1中，當CPU通過DATA引腳串行輸入16位的行掃描信號時，第一片CD4094（標號U1101）存儲先輸入的8位數(shù)據(jù)，后輸入的8位數(shù)據(jù)通過引腳LQS溢出，然后輸入并存儲到第二片CD4094（標號U1102）。 CLK信號是時鐘信號，當時鐘信號為高電平時，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。LOE為全局輸出使能信號，當LOE輸入高電平時，CD4094 上鎖存的并行數(shù)據(jù)全部輸出。列線掃描信號也是同樣的方式，如圖2。 在圖3與圖4 中，行線掃描信號LL1LL16分別外接電阻（限流）后接至NPN型三極管，最后引出行線驅動信號QL1QL16。三極管提高了行線輸出信號的驅動能力。在圖4中，如果RQx（x為116的整數(shù)）輸出低電平，那么相應的三極管導通，行驅動信號 QLx（x為116的整數(shù)）將輸出高電平。2. 軟件設計 本實驗要求編寫點陣屏驅動程序以及點陣屏應用程序。驅動程序要求實現(xiàn)字符、圖形顯示；應用程序可以調用驅動接口，在點陣屏中顯示字符與圖形。 要在點陣屏上顯示字符、圖形，只需要按照字符/圖形的編碼，點亮矩陣屏上相應的 LED 即可。在本實驗平臺上，矩陣屏為 1616 點陣，每屏顯示兩個字符，只需要把 168 點陣的字庫碼送到可容納兩個字符字庫碼（216字節(jié)）的顯示緩沖區(qū)，然后根據(jù)顯示緩沖區(qū)的內容控制點陣屏上LED燈的亮滅。字庫碼表明了顯示某個字符時點陣屏上的LED 的亮滅布局，每一個LED 燈的狀態(tài)用一位二進制表示，1表示該LED 亮，0表示該LED滅，對于 168點陣的字庫碼，每個字符的字庫碼所占用的存儲容量為16*8/8 = 16 Byte。 在點陣屏顯示驅動程序中，開辟一個顯示緩沖區(qū)用來接受字庫碼，（字庫碼是由應用程序傳遞過來的） ，然后采用動態(tài)掃描的方法來實現(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)過一定的延時處理，就可以實現(xiàn)字符、圖片的靜態(tài)顯示。為了實現(xiàn)字符和圖片的動態(tài)流動顯示，還需要一個大小為可容納3個字符字庫碼（316字節(jié)）的緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)中每次保存 3 個字符的字庫碼。在顯示過程中，為了達到流動效果，每次將該緩沖區(qū)中的前兩個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 位相或的結果復制到顯示緩沖區(qū)中顯示，直到第一個字符完全移出、第三個字符完全移入時，更新緩沖區(qū)。如此循環(huán)即可實現(xiàn)字符的流動顯示。 在顯示時，根據(jù)字庫碼，對點陣屏逐行動態(tài)掃描。掃描時，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)過片選使能再同時輸出。 在本設計中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此對它們的工作模式應配置為輸出模式。四、設計要求（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實驗平臺上使用Keil軟件編寫矩陣LED屏模塊的驅動程序并調試，使得矩陣LED屏模塊可以正常工作運行。（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）編寫相應的嵌入式程序，要求實現(xiàn)在EMBEST開發(fā)箱矩陣LED屏左滾屏、右滾屏顯示廣告內容信息的子程序。（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);