課程設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告基于ARM7芯片的數(shù)碼相框開發(fā)

1、深 圳 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報 告實(shí)驗(yàn)課程名稱： 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 基于arm7芯片的數(shù)碼相框開發(fā) 學(xué)院： 計算機(jī)與軟件學(xué)院 專業(yè)： 軟件工程 報告人： 學(xué)號： 班級： 同組人：學(xué)號： 班級： 指導(dǎo)教師： 實(shí)驗(yàn)時間： 2009-10-12 2010-9-12 實(shí)驗(yàn)報告提交時間： 教務(wù)處制實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：（1） 了解arm指令集；（2） 掌握直入鍵盤與矩陣鍵盤的原理和鍵盤寄存器的功能；（3） 掌握圖像處理算法；（4） 掌握配置lcd控制器實(shí)現(xiàn)顯示圖片與文字。（5） 使用實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)數(shù)碼相框的功能；（6） 了解axd debugger 仿真調(diào)試的使用方法；（7） 掌握8 段碼的知識；方法、步驟：系統(tǒng)設(shè)計思

2、路：實(shí)驗(yàn)中使用的硬件設(shè)備是實(shí)驗(yàn)箱的lcd顯示模塊，led顯示模塊，4*4鍵盤模塊。系統(tǒng)開始時，先顯示開機(jī)圖片，然后進(jìn)入圖片播放模式，當(dāng)有按鍵捕獲信號時，在led上顯示相應(yīng)的值并進(jìn)入相對應(yīng)的按鍵中斷程序。當(dāng)要進(jìn)行圖片處理時，使用按鍵上一張或下一張選擇要處理的圖片、再按對應(yīng)的圖片處理按鍵進(jìn)行圖片處理。系統(tǒng)流程圖：以上為整個系統(tǒng)簡要流程圖，之后各種模塊實(shí)現(xiàn)皆是為此展開。lcd顯示圖片原理： 在系統(tǒng)內(nèi)會有一段存儲空間與顯示屏的像素點(diǎn)對應(yīng)，通過改變該存儲空間的內(nèi)容，從而改變顯示屏的內(nèi)容，該存儲空間被稱為frame buffer，或顯存，顯示屏上的每一點(diǎn)都必然與frame buffer 里的某一位置對應(yīng)，

3、所以解決顯示屏的顯示問題，首先需要解決的是frame buffer 的大小以及屏上的每一象素與frame buffer 的映射關(guān)系。按照顯示屏的性能或顯示模式區(qū)分，顯示屏可以以單色或彩色顯示，我們的數(shù)碼相框采用的是16位色（65536 種顏色）顯示。計算機(jī)反映自然界的顏色是通過rgb 值來表示的，如果要在屏幕某一點(diǎn)顯示某種顏色，則必須給出響應(yīng)的rgb 值，frame buffer 為屏幕提供顯示的內(nèi)容，就必須能夠從frame buffer里得到每一個象素的rgb 值，在16 位/象素的模式下，frame buffer 里的每個單元16 位，每個單元代表一個象素的rgb 值，如下圖顯示： fra

4、mebuffersize的大小計算公式如下圖，所以640480，16 位/象素，單屏幕模式，frame buffer 大小為614400 個字節(jié)。我們使用image2lcd軟件將圖片裝換成數(shù)組形式，數(shù)組開始的8個數(shù)據(jù)為圖片信息，之后數(shù)組中每2個數(shù)據(jù)為一個像素點(diǎn)的顏色，由數(shù)組開始的8個數(shù)據(jù)得出圖片大小，按順序排列之后數(shù)據(jù)便可在lcd中顯示整個圖片。由于長度問題，存在高8位與低8位，所以像素點(diǎn)的對應(yīng)rgb值為后一個數(shù)據(jù)左移8位再加上前一個數(shù)據(jù)。lcd像素顯示主要函數(shù)：void lcd_put_pixel(int x,int y,unsigned char c) long int base_addr

5、; base_addr = 0xa0500000; if(x1280 & y480)/限制圖片顯示范圍 (*(unsigned char *)(base_addr+y*1280+x) = c;4*4鍵盤捕獲原理： 通過調(diào)用直入鍵盤接口和矩陣鍵盤、并初始化和調(diào)用鍵盤寄存器，實(shí)現(xiàn)了4*4鍵盤同時使用，使得系統(tǒng)可以通過鍵盤的按鍵來驅(qū)動8 段數(shù)碼管的點(diǎn)亮（在此實(shí)驗(yàn)中，led的點(diǎn)亮是為了檢驗(yàn)按鍵是否正常，在日后版本中此功能可去掉）和做出相應(yīng)圖片處理效果。4*4鍵盤的主要功能：系統(tǒng)進(jìn)入圖片處理時，通過按鍵捕獲進(jìn)行相應(yīng)的圖片處理效果。同時也會顯示相應(yīng)的led。（測試期間方便檢驗(yàn)按鍵是否正確）實(shí)驗(yàn)過程及內(nèi)容：

6、圖像處理算法：（所有效果圖請見數(shù)據(jù)處理分析）正常圖片顯示：（之后所有圖像處理的基礎(chǔ)） 判斷圖片數(shù)組前8個數(shù)據(jù)得到圖片長寬后，通過lcd像素顯示主要函數(shù)按順序把圖片數(shù)組數(shù)據(jù)填充到frame buffer中，最終lcd得以把圖片顯示出來。（之后各圖像處理算法均通過此算法基礎(chǔ)進(jìn)行修改得來）圖片放大：圖片放大采用整數(shù)倍放大，簡單來說就是原來一個像素點(diǎn)在放大后顯示4個像素點(diǎn)。例如2倍放大時就是將每個像素點(diǎn)的顏色填充為以他為左上角的2*2矩形的4個像素點(diǎn)，此時圖片長寬都增大一倍實(shí)現(xiàn)圖像放大效果?；叶刃Ч夯叶刃Ч褪菍D像各個像素的rgb值提取出來進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算后再填充回去，便可達(dá)到灰度效果。值得注意的是，

7、在本實(shí)驗(yàn)中，加權(quán)運(yùn)算之前g值需要右移一位（因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)中l(wèi)cd顯示的r、g、b長度分別為5、6、5，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)多次嘗試，要得到灰度需要在加權(quán)運(yùn)算中保持長度一致），加權(quán)運(yùn)算后g值再左移一位，并rgb值判斷是否溢出。圖片鏡像： 鏡像變換是指將指定區(qū)域的圖像左右翻轉(zhuǎn)地顯示在屏幕。分析鏡像變換過程可以發(fā)現(xiàn)：每行圖像信息的處理方式是相同的，而且行順序不發(fā)生變化，只是每一行的像素信息按從左到右的順序進(jìn)行了左右顛倒，從而實(shí)現(xiàn)了鏡像變換。因此，采用按行逐點(diǎn)變換的方式實(shí)現(xiàn)圖像的鏡像。圖片縮小：圖片縮小采用整數(shù)倍縮小，簡單來說就是像素點(diǎn)間隔顯示。例如2倍縮小時就是將像素點(diǎn)矩陣的奇數(shù)坐標(biāo)保留，偶數(shù)坐標(biāo)舍去來實(shí)現(xiàn)圖像縮小

8、效果。石雕效果： 浮雕效果就是只將圖像的變化部分突出出來，而相同顏色部分則被淡化，使圖像出現(xiàn)縱深感，從而達(dá)到浮雕效果，實(shí)驗(yàn)采用的算法是將要處理的像素取值為與處于對角線上的另一個像素間的差值，然后在讓對應(yīng)的rgb值分別加上16、32、16，作為新像素點(diǎn)的值。顏色翻轉(zhuǎn)： 反色的原理是將r、g、b值反轉(zhuǎn)。用0xff減去數(shù)組中的每一個值即可以得到新的數(shù)組，在對應(yīng)顯示即可。旋轉(zhuǎn)90：圖片旋轉(zhuǎn)的原理就是將像素點(diǎn)矩陣旋轉(zhuǎn)90，然后將再將新的矩陣顯示出來。如下圖：百葉窗效果： 圖片百葉窗效果顯示就是顯示圖片時按一定的數(shù)目間隔顯示（實(shí)驗(yàn)中取10）。例如縱向的百葉窗效果就是當(dāng)?shù)?列顯示完畢后顯示第11列，當(dāng)超多圖

9、片長度后回到第2列顯示，如此類推知道顯示完圖片。圖像切換的算法：程序一開始聲明一指針，通過按鍵捕獲和指針切換指向不同的圖像數(shù)組便可實(shí)現(xiàn)不同圖片間的切換。以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了圖片的幻燈片播放效果、下一張和上一張的切換等。下一張圖片切換的流程圖：數(shù)據(jù)處理分析：圖像放大：（左邊為原圖（正常效果），右邊為效果圖） 灰度效果：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 鏡像效果：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 圖像縮小：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 石雕效果：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 顏色翻轉(zhuǎn)：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 旋轉(zhuǎn)90：（左邊為原圖，右邊為效果圖） 百葉窗效果：（左邊為原圖，中間為橫向效果圖，右邊為縱向

10、效果圖） 圖像切換效果：數(shù)目相框市場調(diào)研與功能設(shè)想ppt：數(shù)碼相框功能實(shí)現(xiàn)ppt：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過本次實(shí)驗(yàn)，使我對匯編與c語言混合編程，掌握了8 段碼的知識，直入鍵盤與矩陣鍵盤的原理和鍵盤寄存器的功能有了更深入的了解，并清楚了解到如何配置lcd控制器，實(shí)現(xiàn)顯示圖片與文字，還有學(xué)會許多圖像處理算法。在實(shí)驗(yàn)中，使得自己學(xué)到的東西得以學(xué)以致用，并成功實(shí)現(xiàn)各種功能，那種喜悅心情令人難以忘懷。但同時在實(shí)驗(yàn)中也認(rèn)識到了自己學(xué)習(xí)中的不足。在實(shí)驗(yàn)中遇到關(guān)于過不少的難題，如：圖像顯示的實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)架構(gòu)、圖像處理方面的算法等。但通過與隊(duì)友相互討論，上網(wǎng)或去圖書館找資料，最終都一一克服了這些難題并最后成功地完成實(shí)驗(yàn)。期

11、間不僅增強(qiáng)了自己團(tuán)隊(duì)合作能力與自我學(xué)習(xí)能力，更使自己的編程能力在本次實(shí)驗(yàn)中得到了很大的提升。雖然本次實(shí)驗(yàn)完成的數(shù)碼相框還有一些代碼沒有很好完善，例如實(shí)數(shù)倍縮放，任意角度旋轉(zhuǎn)等功能。功能效果方面也還存在一些不足，例如圖像不能二次處理，圖像壓縮，缺少系統(tǒng)菜單等不足。但我相信通過本次實(shí)驗(yàn)種種成功的、不足的、失敗的經(jīng)驗(yàn)，能使我在日后的實(shí)驗(yàn)中更好地發(fā)揮，并使我不斷進(jìn)步。缺陷與不足是在所難免的，但它們卻能鞭策我向前。指導(dǎo)教師批閱意見：成績評定： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日備注：注：1、報告內(nèi)的項(xiàng)目或內(nèi)容設(shè)置，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整和補(bǔ)充。2、教師批改學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告時間應(yīng)在學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報告時間后10日內(nèi)。附錄

12、：（源程序代碼）library_register.s export gpio_gpdr1 export gpio_gpdr2 export gpio_gafr1_u export gpio_gafr2_l export init_gpdr1 export init_gpdr2 export init_gafr1_u export init_gafr2_l export desc_word_0 export desc_word_1 export desc_word_2 export desc_word_3 export init_word_0 export init_word_1 export

13、init_word_2 export init_word_3 export lccr0 export lccr1 export lccr2 export lccr3 export fbr0 export fbr1 export lcsr export liidr export fdadr0 export fdadr1 export init_lccr0 export init_lccr1 export init_lccr2 export init_lccr3 export init_fbr0 export init_fbr1 export init_fdadr0 export backligh

14、t_cs export lcdlight export mdcnfg export mdrefr export msc0 export msc1 export msc2 export mecr export sxcnfg export sxmrs export mdmrs export boot_def export init_mdcnfg export init_mdrefr export init_msc0 export init_msc1 export init_msc2 export init_mecr export init_sxcnfg export init_sxmrs expo

15、rt init_mdmrs export init_boot_def area library_register ,data ,readonly;gpio configurationgpio_gpdr1 equ 0x40e00010gpio_gpdr2 equ 0x40e00014gpio_gafr1_u equ 0x40e00060gpio_gafr2_l equ 0x40e00064init_gpdr1 equ 0xfc000000init_gpdr2 equ 0x7fffinit_gafr1_u equ 0xaaa00000init_gafr2_l equ 0x2aaaaaaa;fram

16、e descriptordesc_word_0 equ 0xa0300000desc_word_1 equ 0xa0300004desc_word_2 equ 0xa0300008desc_word_3 equ 0xa030000cinit_word_0 equ 0xa0300000init_word_1 equ 0xa0500000init_word_2 equ 0x0init_word_3 equ 0x00096000;lcd controllerlccr0 equ 0x44000000 lccr1 equ 0x44000004lccr2 equ 0x44000008lccr3 equ 0

17、x4400000cfbr0 equ 0x44000020fbr1 equ 0x44000024lcsr equ 0x44000038liidr equ 0x4400003cfdadr0 equ 0x44000200fdadr1 equ 0x44000210init_lccr0 equ 0x7b008f9;3b008f8;003008f8init_lccr1 equ 0x6481067f;530fee7finit_lccr2 equ 0x220001df;210a05dfinit_lccr3 equ 0x4400006;0440ff07init_fbr0 equ 0x0init_fbr1 equ

18、 0x0init_fdadr0 equ 0xa0300000backlight_cs equ 0x08000000lcdlight equ 0x80;memory controllermdcnfg equ 0x48000000mdrefr equ 0x48000004msc0 equ 0x48000008msc1 equ 0x4800000cmsc2 equ 0x48000010mecr equ 0x48000014sxcnfg equ 0x4800001csxmrs equ 0x48000024mdmrs equ 0x48000040boot_def equ 0x48000044init_m

19、dcnfg equ 0x02000ac9init_mdrefr equ 0x0011e018init_msc0 equ 0x95c095c0init_msc1 equ 0xb884a691init_msc2 equ 0x7ff4b88cinit_mecr equ 0x1init_sxcnfg equ 0x0;6011init_sxmrs equ 0x0init_mdmrs equ 0x320032init_boot_def equ 0x00000008endlibrary_variant.sexportpostdelayexport stack_myselfarea library_varia

20、nt ,data ,readonlypostdelayequ0x1000stack_myself equ 0xa0700000endos_lcd.cextern void print_3232(char *,int, int);/extern void print_0808(char *,int, int);/extern void print_0813(char *,int, int);extern void print_song2312(char *, int, int);extern void disable_lcd(void);extern void enable_lcd(void);

21、extern void lighton1(void);extern void lighton2(void);extern void lightoff1(void);extern void lightoff2(void);/extern void typename(void);extern char gimage_00;extern char gimage_01;extern char gimage_02;extern char gimage_03;extern char gimage_04;extern char gimage_4114;extern char gimage_123;exter

22、n char gimage_pic;extern char gimage_111;extern char gimage_11;extern char gimage_22;extern char gimage_33;extern char gimage_0;extern char gimage_1;extern char gimage_2;extern char gimage_3;extern char gimage_4;extern char gimage_5;extern void print_pic(char *);extern void print_pic1(char *);extern

23、 void print_pic2(char *);extern void print_pic5(char *);extern void print_pic6(char *);extern void print_pic7(char *);extern void print_pic8(char *);extern void print_pic9(char *);extern void print_pic10(char *);extern void print_pic_test(char *);extern void print_pic_exchange(char *);extern void pr

24、int_pic_exchange2(char *);extern void screen_clean(int);/extern char word_1324 ;/extern char word_2324 ;/extern char word_3324 ;/extern char word_4324 ;/extern char word_5324 ;/extern char word_6324 ;/extern char word_7324 ;/extern char character8_8;/extern char character8_13;extern char song2312_16

25、12;#define led_cs3(*(volatile unsigned short int *)(0x10300000)#define led_cs4(*(volatile unsigned short int *)(0x10400000)/鍵盤設(shè)置寄存器#define keypad_1 (*(volatile unsigned int *)(0x41500000)#define keypad_2 (*(volatile unsigned int *)(0x41500048)/鍵盤允許中斷設(shè)置#define interruption (*(volatile unsigned int *)

26、(0x40d00004)/只讀寄存器#define keypad_8(*(volatile unsigned char *)(0x41500008)#define keypad0_11(*(volatile unsigned char *)(0x41500020)char * pictest;int pic_no = 0;void udelay(int multi) long int delay_1,delay_2; multi*=5; for (delay_2=0;delay_2multi;delay_2+) for(delay_1=0;delay_1100000;delay_1+);voi

27、d test()/whitescreen_clean(0xffffffff);print_pic(gimage_pic);udelay(50);screen_clean(0xffffffff);print_pic5(gimage_pic);udelay(50);/選擇顯示圖片void pic_test(int i)switch(i) case 0: pictest = gimage_01; break; case 1: pictest = gimage_02; break; case 2: pictest = gimage_03; break; case 3: pictest = gimage

28、_04; break; default: break; /全部自動播放void pic_all()int i;for(i=0;i3)pic_no=0; pic_test(pic_no); udelay(40);void irq_keypad(void) char k; char ch; k=keypad_8; ch=keypad0_11; switch(k) case 0x40: led_cs3=0xf040; screen_clean(0xffffffff); print_pic(pictest);/由上到下，左到右顯示圖片 break; case 0x02: led_cs3=0xf079;

29、 screen_clean(0xffffffff); print_pic5(pictest);/左右交換，顯示圖片 break; case 0x04: led_cs3=0xf024; screen_clean(0xffffffff); print_pic2(pictest);/由上到下，左到右顯示圖片(長寬各*2) break; case 0x20: led_cs3=0xf030; screen_clean(0xffffffff); print_pic10(pictest);/縮小 break; default: break; switch(ch) case 0x00: led_cs3=0xf

30、019; screen_clean(0xffffffff); print_pic_exchange2(pictest);/石雕 break; case 0x01: led_cs3=0xf012; screen_clean(0xffffffff); print_pic6(pictest);/灰度顯示 break; case 0x02: led_cs3=0xf003; screen_clean(0xffffffff); print_pic_exchange(pictest);/顏色反轉(zhuǎn) break; case 0x05: led_cs3=0xf078; screen_clean(0xfffffff

31、f); print_pic7(pictest);/ 圖片旋轉(zhuǎn)90度 break; case 0x10: led_cs3=0xf000; screen_clean(0xffffffff); print_pic8(pictest);/百葉窗橫向 break; case 0x11: led_cs3=0xf018; screen_clean(0xffffffff); print_pic9(pictest);/百葉窗縱向 break; case 0x12: screen_clean(0xffffffff); pic_all();/播放全部圖片 led_cs3=0xf008; break; case 0x

32、15: led_cs3=0xf000; test(); break; case 0x20: led_cs3=0xf046; screen_clean(0xffffffff); pic_no+;/播放下一張圖片 if(pic_no3)pic_no=0; pic_test(pic_no); print_pic(pictest); udelay(20); break; case 0x21: led_cs3=0xf040; screen_clean(0xffffffff); pic_no-;/播放下一張圖片 if(pic_no0)pic_no=3; pic_test(pic_no); print_pi

33、c(pictest); udelay(20); break; case 0x22: led_cs3=0xf006; screen_clean(0xffffffff); print_pic(gimage_123); break; case 0x25: led_cs3=0xf00e; screen_clean(0xffffffff);/清屏 break; default: break; void dummyos()/screen_clean(0xffffffff);/char pictest;/int pic_no;pictest = gimage_01;keypad_1=0x7ffffff3;

34、/中斷直接鍵盤0x600003f3;/0x2faff1c2;/ keypad_2=0x00000303; interruption=0x00000010; led_cs3=0x007f; led_cs4=0xf0f0;while(1)/whitescreen_clean(0xffffffff);/typename();print_pic8(gimage_00);udelay(100);screen_clean(0xffffffff);/typename();print_pic9(gimage_00);udelay(100);lighton1();lightoff2();boot.simport

35、postdelayimportpost_initgpioimportdummyosimportpost_lcdcontrollerimportbacklight_csimportlcdlight importstack_myselfimportinit_memoryimportscreen_cleanimportirq_handlerarea boot ,code ,readonlyentryresetentryb reset_handlerb undefined_handlerb swi_handlerb prefetch_handlerb dataabort_handlernopb irq

36、_handler b fiq_handlerundefined_handlerbundefined_handlerswi_handler bswi_handlerprefetch_handlerbprefetch_handlerdataabort_handlerbdataabort_handler;irq_handler;birq_handlerfiq_handlerbfiq_handler;defined by yourselfreset_handler;*;init gpio;*mov r14,pcldr pc,=post_initgpio ;*;init memory;*mov r14,

37、pc ldr pc,=init_memory;*;init stack;*ldr r11, =stack_myselfmov r13, r11;*;堆棧init_stack;* msr cpsr_c, #0xd2 ;mrs和msr都是程序狀態(tài)寄存器傳指令.把0xd2送到cpsr_c中的低字節(jié)中70ldr sp, =0xa0605000 ;ldr 是把一個數(shù)字常量或一個地址加載到寄存器偽指令0xa0605000 msr cpsr_c, #0xd1ldr sp, =0xa060a000 msr cpsr_c, #0xd7ldr sp, =0xa060e000 msr cpsr_c, #0xdbld

38、r sp, =0xa0714000msr cpsr_c, #0xdfldr sp, =0xa0720000msr cpsr_c, #0xd3ldr sp, =0xa0600000;/;i位置1才允許irq中斷 p23mrs r1, cpsrbic r1, r1,#0x80msr cpsr_c, r1 ;*import |image$ro$base|import |image$ro$limit|import |image$rw$base|import |image$zi$base|import |image$zi$limit|baseofromdcd|image$ro$base|topofrom

39、dcd|image$ro$limit|baseofrwdcd|image$rw$base|baseofzerodcd|image$zi$base|endofbssdcd|image$zi$limit|adr r0, resetentryldr r2, baseofromcmp r0, r2ldreq r0, topofrombeq initramldr r3, topofrom;copy ro data0ldmia r0!, r4-r7stmia r2!, r4-r7cmp r2, r3bcc %b0sub r2, r2, r3sub r0, r0, r2initram;copy rw dat

40、aldr r2, baseofrwldr r3, baseofzero1cmp r2, r3ldrcc r1, r0, #4strcc r1, r2, #4bcc %b1;zero initmov r0, #0ldr r3, endofbss2cmp r2, r3strcc r0, r2, #4bcc %b2;mov r14,pc;ldr pc, =screen_clean;*;lcd_controller;*mov r14,pcldr pc,=post_lcdcontroller;*;loop;*ldr r0,=postdelaypostloopsub r0,r0,#0x1cmp r0,#0

41、x0bne postloop;*;turn on the light of board;*mov r0,#0xa000000ldrh r2,r0,#0and r2,r2,#0xffffcfffstrh r2,r0,#0;*;turn on backlight;*ldrh r2,r0,#0orr r2,r2,#0x100strh r2,r0,#0 ldr pc,=dummyosendpost_initdescriptor.s import desc_word_0 import desc_word_1 import desc_word_2 import desc_word_3 import init_word_0 import init_word_1 import init_word_2 import init_word_3 import lccr0 import lccr1 import lccr2 import lccr3 import fbr0 import fbr1 import lcsr