基于MATLAB的數(shù)字基帶調(diào)制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、吉林工程技術(shù)師范學(xué)院信息工程學(xué)院 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 基于matlab的數(shù)字基帶調(diào)制 專 業(yè)： 電 子 信 息 工 程 班 級(jí)： 電 信 1041 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 2013/12/162013/12/27 目 錄第一章 緒論11-1 通信的發(fā)展歷史簡(jiǎn)介11-2 通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1第二章 基帶信號(hào)仿真波形32-1 單極性非歸零碼32-2單極性歸零碼42-3雙極性非歸零碼42-4雙極性歸零碼5第三章 2ask、2fsk和2psk原理63-1二進(jìn)制振幅鍵控（2ask）原理63-2二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）原理93-3二進(jìn)制相移鍵控（2psk）原理

2、11第四章 調(diào)制與解調(diào)仿真154-1 2ask的調(diào)制和解調(diào)仿真154-2 2fsk的調(diào)制和解調(diào)仿真184-3 2ask的調(diào)制和解調(diào)仿真20第五章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)23參考資料：24附錄：基帶信號(hào)仿真波形26吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文第一章 緒論1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)一般指非 pc 系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不能稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于 pc 中 bios 的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)

3、時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的“器件”。嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上 pda 、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和 i/o端口、圖形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，而大多使用eprom、eeprom 或閃存(flash memory)

4、作為存儲(chǔ)介質(zhì)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。其的核心是嵌入式微處理器。1.2 嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式處理器一般就具備以下4 個(gè)特點(diǎn)：（1）對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。（2）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷。（3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，

5、以能最迅速地開(kāi)展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。（4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無(wú)線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mw 甚至w 級(jí)。1.3 arm 微處理器簡(jiǎn)介arm（advanced risc machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991 年arm 公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用arm 技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（ip）核的微處理器，即我們通常所說(shuō)的arm 微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)

6、，基于arm 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32 位risc 微處理器75以上的市場(chǎng)份額，arm 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。arm 公司是專門從事基于risc 技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從arm 公司購(gòu)買其設(shè)計(jì)的arm 微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的arm 微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用arm 公司的授權(quán)，因此既使得arm技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消

7、費(fèi)者所接受，更具有競(jìng)爭(zhēng)力。1.4電子黑板的概念電子黑板是教師進(jìn)行課堂輔助教學(xué)的場(chǎng)所，是對(duì)傳統(tǒng)黑板的一個(gè)延伸和補(bǔ)充。傳統(tǒng)的黑板是以黑板為場(chǎng)所，通過(guò)使用板書、掛圖、標(biāo)記等教學(xué)元素引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。電子黑板提可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的針對(duì)課程而設(shè)計(jì)的教學(xué)素材進(jìn)行快速地組織，擺放到電子黑板上，達(dá)到課件知識(shí)的呈現(xiàn)，并可以對(duì)這些素材根據(jù)教學(xué)的需要進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整、標(biāo)記等，增強(qiáng)與學(xué)生交互學(xué)習(xí)的效果，借助背景、音樂(lè)、時(shí)鐘營(yíng)造良好的教學(xué)場(chǎng)景和氛圍。第二章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境2.1 ads1.2軟件arm ads 全稱為arm developer suite，是arm公司推出的新一代arm集成開(kāi)發(fā)工具?，F(xiàn)在ads的最新版本是1.2,它

8、取代了早期的ads1.1和ads1.0。它除了可以安裝在windowsnt4, windows98和windows95操作系統(tǒng)下,還支持windows xp和windows me操作系統(tǒng)。ads由命令行開(kāi)發(fā)工具,arm時(shí)實(shí)庫(kù),gui開(kāi)發(fā)環(huán)境(code warrior 和axd),實(shí)用程序和支持軟件組成。現(xiàn)在重點(diǎn)介紹gui開(kāi)發(fā)環(huán)境(code warrior 和axd)。codewarrior for arm是一套完整的集成開(kāi)發(fā)工具,充分發(fā)揮了arm risc 的優(yōu)勢(shì),使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員能夠很好的應(yīng)用尖端的片上系統(tǒng)技術(shù)。該工具是專為基于arm risc的處理器而設(shè)計(jì)的，這可加速并簡(jiǎn)化嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中的

9、每一個(gè)環(huán)節(jié),便得開(kāi)發(fā)人員只需要通過(guò)一個(gè)集成軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境就能研制出arm產(chǎn)品,在整個(gè)開(kāi)發(fā)周期中,開(kāi)發(fā)人員無(wú)霜離開(kāi)code warrior開(kāi)發(fā)環(huán)境,因此節(jié)省了在操做工具上花的時(shí)間,使得開(kāi)發(fā)人員有更多的精力投入到代碼編寫上來(lái)。2.2 jtag仿真器介紹jtag,英文名為joint test action group，即為聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組，它是一種邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，由于集成電路的集成度不斷提高，芯片的引腳不斷增加，常規(guī)的在線仿真方式已經(jīng)不能滿足需要，而jtag只需要5根引腳就可以實(shí)現(xiàn)在線仿真的功能，該標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為ieee-1149.1標(biāo)準(zhǔn)，它不但能測(cè)試各種集成電路芯片，也能測(cè)試芯片內(nèi)各類宏單元，還能測(cè)試相應(yīng)

10、的印刷電路板。而且jtag 仿真器比較便宜，連接比較方便，通過(guò)現(xiàn)有的 jtag 邊界掃描口與 arm cpu 核通信，屬于完全非插入式 ( 即不使用片上資源 ) 調(diào)試，它無(wú)需目標(biāo)存儲(chǔ)器，不占用目標(biāo)系統(tǒng)的任何端口，而這些是駐留監(jiān)控軟件所必需的。另外，由于 jtag 調(diào)試的目標(biāo)程序是在目標(biāo)板上執(zhí)行，仿真更接近于目標(biāo)硬件，因此，許多接口問(wèn)題，如高頻操作限制、 ac 和 dc 參數(shù)不匹配，電線長(zhǎng)度的限制等被最小化了。使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境配合 jtag 仿真器進(jìn)行開(kāi)發(fā)是目前采用最多的一種調(diào)試方式。我們采用的jtag電路如圖2-7所示。在圖中，jtag接口u8上的信號(hào)ntrst連接到s3c2410a芯片的tr

11、st引腳，達(dá)到控制s3c2410a內(nèi)部jtag接口電路復(fù)位的目的。根據(jù)s3c2410a數(shù)據(jù)手冊(cè)中說(shuō)明，ntrst、tdi、tms和tck引腳上需要連接一個(gè)10k的上拉電阻。 圖2-1 jtag的電路圖2.3jtag仿真器設(shè)置首先點(diǎn)擊桌面圖標(biāo)如圖2-8所示.然后將會(huì)彈出如圖2-9對(duì)話框,圖2-8 jtag快捷連接圖圖2-9 h-jtag圖 如果此時(shí)沒(méi)有連接好實(shí)驗(yàn)箱與仿真器,點(diǎn)擊檢查標(biāo)志時(shí),將會(huì)彈出如圖2-10所示對(duì)話框,如果連接無(wú)誤,將會(huì)彈出如圖2-11對(duì)話框,表明連接到的處理器的內(nèi)核及型號(hào).圖2-10 h-jtag錯(cuò)誤提示框圖2-11 h-jtag 連接正確提示框第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型3.1 ar

12、m處理器選型如前文所述arm 微處理器目前包括下面arm7, arm9, arm9e, arm10e,securcore, xscale, strongarm 等幾個(gè)系列. 鑒于當(dāng)前電子市場(chǎng)上的情況,在此我主要討論一下arm7 與arm9 這兩種主流處理器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 arm7 系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汗I(yè)控制、internet 設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動(dòng)電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。arm7 系列微處理器包括如下幾種類型的核：arm7tdmi、arm7tdmi-s、arm720t、arm7ej。其中，arm7tmdi 是目前使用最廣泛的32 位嵌入式risc 處理器，屬低端

13、arm 處理器核。 arm9 系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。arm9 系列微處理器包含arm920t、arm922t 和arm940t 三種類型.由此可見(jiàn), arm9 對(duì)于linux 操作系統(tǒng)的支持性明顯強(qiáng)于arm7。 因此, 本系統(tǒng)采用的核心微處理器是samsung s3c2410 (以arm920t 為內(nèi)核)。3.2 s3c2410概述 s3c2410是samsung 公司推出的16/32 位risc 處理器（arm920內(nèi)核），適用于手持設(shè)備、pos機(jī)、數(shù)字多媒體播放設(shè)備等等，具有低價(jià)格、低功耗、高性能小等特點(diǎn)。為了降低

14、整個(gè)系統(tǒng)的成本， s3c2410 提供了一下豐富的內(nèi)部設(shè)備：分開(kāi)的16kb 的指令cache和16kb 數(shù)據(jù)cache, mmu 虛擬存儲(chǔ)器管理, lcd 控制器，支持nand flash 系統(tǒng)引導(dǎo)， 系統(tǒng)管理（片選邏輯和sdram 控制器），3 通道uart，4 通道dma，4 通道pwm 定時(shí)器，i/o 端口，rtc，8 通道10 位adc 和觸摸屏接口，iic-bus 接口，usb 主機(jī)，usb 設(shè)備，sd 主卡和mmc 卡接口，2 通道的spi 以及內(nèi)部pll 時(shí)鐘倍頻器。 s3c2410采用了arm920t 內(nèi)核， 0.18um 工藝的cmos 標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)單元。它的低功耗、精簡(jiǎn)

15、和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用于對(duì)成本和功耗敏感的應(yīng)用。同樣它還采用了一種叫做advanced microcontroller bus architecture(amba)新型總線結(jié)構(gòu)。 s3c2410 的顯著特性是它的cpu 核心， 是一個(gè)由advanced riscmachines(arm) 有限公司設(shè)計(jì)的16/32 位arm920t risc 處理器。arm920t 核由arm9tdmi、存儲(chǔ)管理單元（mmu）和高速緩存三部分組成。其中，mmu 可以管理虛擬內(nèi)存。arm920t 實(shí)現(xiàn)了mmu，amba bus 和harvard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16kb 指令cache 和

16、16kb 數(shù)據(jù)cache，每個(gè)都是由8 字長(zhǎng)的行構(gòu)成。arm920t 有兩個(gè)內(nèi)部協(xié)處理器：cp14 和cp15。cp14 用于調(diào)試控制，cp15 用于存儲(chǔ)系統(tǒng)控制以及測(cè)試控制。 在時(shí)鐘方面s3c2410 也有突出的特點(diǎn)，該芯片集成了一個(gè)具有日歷功能的rtc 和具有pll(mpll 和upll)的芯片時(shí)鐘發(fā)生器。mpll 產(chǎn)生主時(shí)鐘，能夠使處理器工作頻率高達(dá)203mhz。這個(gè)頻率能夠使處理器輕松運(yùn)行windows ce、linux等操作系統(tǒng)以及進(jìn)行較為復(fù)雜的處理信息。upll 產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)主從usb 功能時(shí)鐘。s3c2410 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-1 所示，圖 3-1 s3c2410 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在本系

17、統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們主要用到了s3c2410a的處理器的最小系統(tǒng)，即時(shí)鐘和電源管理、lcd控制器、a/d轉(zhuǎn)換與觸摸屏接口等，現(xiàn)對(duì)其做一介紹。3.3 s3c2410的時(shí)鐘與電源管理 時(shí)鐘和電源管理模塊包括三部分：時(shí)鐘控制、usb控制和電源控制。s3c24210中的時(shí)鐘控制邏輯能夠產(chǎn)生cpu所需的fclk時(shí)鐘信號(hào)、ahb總線外圍設(shè)備所需的hclk時(shí)鐘信號(hào)，以及apb總線外圍設(shè)備所需的pclk時(shí)鐘信號(hào)。s3c24210有兩個(gè)鎖相環(huán)pll：一個(gè)用于fclk、hclk和pclk，另一個(gè)專門用于usb模塊。時(shí)鐘控制邏輯可以在不需要pll的情況下慢速時(shí)鐘，并且可以通過(guò)軟件來(lái)控制時(shí)鐘與每一個(gè)外圍模塊是連接還是斷

18、開(kāi)，從而降低功耗。 對(duì)于電源控制邏輯，s3c24210具有多種電源管理方案，從而使每個(gè)給定的任務(wù)都具有最優(yōu)的功耗。s3c24210中的電源管理模塊可以激活4種模式：正常模式、慢速模式、空閑模式和掉電模式。其中,正常模式，即電源管理模塊為cpu和s3c24210中的所有外圍設(shè)備都提供時(shí)鐘；慢速模式，又稱無(wú)pll模式，即不使用pll；空閑模式，電源管理模塊只斷開(kāi)cpu內(nèi)核的時(shí)鐘（fclk），但仍為所有其他外圍設(shè)備提供時(shí)鐘；掉電模式，電源管理模塊斷開(kāi)內(nèi)部電源。3.4 s3c2410的i/o口管理為了滿足不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求，可以很容易地通過(guò)軟件對(duì)這些i/o口進(jìn)行配置。每個(gè)引腳的功能必須在啟動(dòng)主程序之前

19、進(jìn)行定義。如果一個(gè)引腳沒(méi)有復(fù)用功能，那么它可以配置為i/o。porta除了用作功能口，只作為輸出口使用；其余的portb-porth都可以作為io使用。 在s3c24210中，大部分引腳都是復(fù)用的，所以需要對(duì)每一個(gè)引腳定義其功能。為了使用i/o，首先也要定義引腳的功能。配置這些端口，是通過(guò)設(shè)置一系列寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與配置i/o口相關(guān)的寄存器包括：端口控制寄存器（gpacon-cphcon）、端口數(shù)據(jù)寄存器（gpadat-gphdat）、端口上拉寄存器(gpbup-gphup)、雜項(xiàng)控制寄存器以及外部中斷寄存器(extintn)等。所有g(shù)pio寄存器的值在掉電模式下都會(huì)被保存。 端口控制寄存器用

20、于定義每個(gè)引腳的功能。如果gpf0-gpf7和gpg0-gpg7用作掉電模式下的喚醒信號(hào)，那么這些端口必須在中斷模式下配置。如果將端口配置為輸出口，數(shù)據(jù)可以寫入到端口數(shù)據(jù)寄存器的相應(yīng)位；如果將端口配置為輸入口，則可以從端口數(shù)據(jù)寄存器的相應(yīng)位讀出數(shù)據(jù)。端口上拉寄存器用于控制每組端口的上拉電阻為禁止還是使能。如果相應(yīng)位設(shè)置為0，則表示該引腳的上拉電阻使能；為1，則表示上拉電阻禁止。如果使能了端口上拉寄存器，則不論引腳配置為那種情況，上拉電阻都會(huì)起作用。雜項(xiàng)控制寄存器用于控制數(shù)據(jù)端口的上拉電阻、高阻狀態(tài)、usb pad和clkout的選擇。24個(gè)外部中斷通過(guò)不同的信號(hào)被請(qǐng)求。extintn寄存器用于

21、配置這些信號(hào)對(duì)于外部中斷請(qǐng)求采用的是低電平觸發(fā)、高電平觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、上升沿觸發(fā)還是雙邊沿觸發(fā)。3.5 s3c2410的觸摸屏管理s3c24210支持觸摸屏接口，它由1個(gè)觸摸屏面板、4個(gè)外部晶體管、1個(gè)外部電壓源、信號(hào)ain7和信號(hào)ain5組成，如圖3-2，觸摸屏接口包含圖3-2 adc和觸摸屏接口框圖1個(gè)外部晶體管控制邏輯和1個(gè)帶有中斷產(chǎn)生邏輯的adc接口邏輯，它使用控制信號(hào)nypon、ymon、nxpon和xmon控制并選擇觸摸屏面板，使用模擬信號(hào)ain7和ain5分別連接x方向和y方向的外部晶體管。圖3-3所示，是觸摸屏與cpu連接的一個(gè)實(shí)例。xp與cpu的a7口相連，yp與cpu的a

22、5圖3-3 觸摸屏與cpu連接電路口相連。當(dāng)s3c24210a的nypon、ymon、nxpon和xmon輸出不同的電平時(shí)，外部晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)如表3-1所示：表3-1 外部晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)ymon、nypon、xmon、nxpon結(jié)果0110與xp和xm相連的晶體管導(dǎo)通，x的位置通過(guò)a7輸入1001與yp和ym相連的晶體管導(dǎo)通，y的位置通過(guò)a5輸入 觸摸屏共有5種接口模式(1)普通的a/d轉(zhuǎn)換模式；(2)x/y位置分別轉(zhuǎn)換模式，即由x位置轉(zhuǎn)換模式和y位置轉(zhuǎn)換模式，其轉(zhuǎn)換條件如表3-2；(3)x/y位置自動(dòng)（順序）轉(zhuǎn)換模式。轉(zhuǎn)換條件與上相同；(4)等待中斷模式，進(jìn)入這種模式后，它等待觸筆單擊，

23、當(dāng)觸筆點(diǎn)下后，它將產(chǎn)生int_tc中斷，進(jìn)入這種模式的條件如表3-3；(5)旁路模式，當(dāng)進(jìn)入這種模式后，a/d轉(zhuǎn)換停止，adcdat0和adcdat1的xpdata和ypdata保持上次轉(zhuǎn)換的值。表3-2 x/y位置分別轉(zhuǎn)換條件位置轉(zhuǎn)換模式xpxmypymx位置轉(zhuǎn)換外部電壓gndain5高阻y位置轉(zhuǎn)換ain7高阻外部電壓gnd表3-3 等待中斷模式下的轉(zhuǎn)換條件模式xpxmypym等待中斷模式上拉高阻ain5gnd在使用觸摸屏?xí)r，一般按照如下過(guò)程進(jìn)行設(shè)置：（1）使用外部晶體管將引腳連接到s3c2410上；（2）選擇x/y位置分別轉(zhuǎn)換模式或者x/y位置自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式，來(lái)獲取x/y位置;（3）設(shè)置觸摸

24、屏接口為等待中斷模式；（4）如果中斷發(fā)生，將激活相應(yīng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，進(jìn)入中斷函數(shù)；（5）得到x/y位置的正確值以后，返回等待中斷模式。3.6 lcd選型lcd 液晶顯示器是 liquid crystal display 的簡(jiǎn)稱，lcd 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫面。 目前市場(chǎng)上的lcd液晶顯示器主要有兩種：stn（super twisted nematic，超扭曲向列型）和tft（thin film transistor，薄膜晶體管型）, stn與tft的主要區(qū)別在于：從工作原理上

25、看，stn主要是增大液晶分子的扭曲角，而tft為每個(gè)像素點(diǎn)設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，做到完全獨(dú)立地控制每個(gè)像素點(diǎn)。從品質(zhì)上看，stn的亮度較暗，畫面的質(zhì)量較差，顏色不夠豐富，播放動(dòng)畫時(shí)有拖尾現(xiàn)象，耗電量小，價(jià)格便宜；而tft亮度高，畫面質(zhì)量高，顏色豐富，播放動(dòng)畫時(shí)清晰，耗電量大，價(jià)格高。 常用的lcd顯示模塊有兩種：一種是帶有驅(qū)動(dòng)電路的lcd顯示模塊，一種是一帶驅(qū)動(dòng)電路的lcd顯示屏。大部分arm處理器中都集成了lcd控制器，所以對(duì)于采用arm處理器的系統(tǒng)，一般使用不帶驅(qū)動(dòng)電路的lcd顯示屏。 lq080v3dg01液晶屏，該液晶屏為夏普原裝屏，質(zhì)量非常穩(wěn)定可靠，顯示圖像清析，屬a級(jí)屏！是開(kāi)發(fā)系統(tǒng)用屏

26、中最優(yōu)的一款！具體技術(shù)參數(shù)如表3-4所示：表3-4 lq080v3dg01技術(shù)參數(shù)解析度640(rgb)*480dots點(diǎn)距0.2535*0.2535mm可視范圍162.2*121.7mm視角l/r/u/d:65/65/55/65deg信號(hào)系統(tǒng)parallelrgb影像訊號(hào)r.g.b亮度380cd/m2消耗功率6.26w外觀尺寸183*141*14mm凈重390作業(yè)溫度-25+75保存溫度-25+75該芯片分別由r、g和b三個(gè)端口共15個(gè)接口來(lái)控制驅(qū)動(dòng)，ck為時(shí)鐘接口，hsync控制信號(hào)的幀行，vsync控制信號(hào)的幀。還有一個(gè)enab全能端，控制顯示屏的開(kāi)關(guān)。3.7觸摸屏選型 觸控屏（touc

27、h panel）又稱為觸控面板，是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。 觸摸屏一般附著在顯示器的表面，與顯示器配合使用，如果能測(cè)量出觸摸點(diǎn)在屏幕上的坐標(biāo)位置，就可以根據(jù)顯示屏上對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的顯示內(nèi)容或圖符獲知觸摸者的意圖。 根據(jù)采用技術(shù)原理的不同，觸摸屏可分為以下5類：矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、紅外線或、和表面聲波式。其中電阻式觸摸屏在嵌入式系統(tǒng)中用的比較多。 電阻觸摸屏是一塊4層的透明復(fù)合薄膜屏，最下面是玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成的基層

28、；最上面是一層外表面經(jīng)過(guò)硬化處理從而光滑防刮的塑料層；中間是兩層金屬導(dǎo)電層，分別位于基層之上和塑料層的內(nèi)表面，在兩導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)處接觸。 觸摸屏的兩個(gè)金屬導(dǎo)電層是觸摸民間的兩個(gè)工作面，在每個(gè)工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱為該工作面的一對(duì)電極。若給一個(gè)工作面的電極對(duì)施加電壓，則在該工作上就會(huì)形成均勻連續(xù)的平等電壓分布。當(dāng)給x方向的電極對(duì)施加一確定的電壓，而y方向電極對(duì)不加電壓時(shí)，在x平等電壓場(chǎng)中，觸點(diǎn)處的電壓值可以在y（或y）電極上反映出來(lái)，通過(guò)測(cè)量y電極對(duì)地的電壓大小，通過(guò)ad轉(zhuǎn)換，便可得知觸點(diǎn)的x坐標(biāo)值。同理，當(dāng)給y電極對(duì)施加

29、電壓，而x電極對(duì)不加電壓時(shí)，通過(guò)測(cè)量x電極的電壓，和ad轉(zhuǎn)換便可得知觸點(diǎn)的y坐標(biāo)。 電阻式觸摸屏有四線式和五線式兩種，四線式觸摸屏的x工作面和y工作面分別加在兩個(gè)導(dǎo)電層上，共有根引出線：x、x、y、y分別連到觸摸屏的x電極對(duì)和y電極對(duì)上。五線式觸摸屏把x工作面和y工作面都加在玻璃基層的導(dǎo)電涂層上，但工作時(shí)，仍是分時(shí)加電壓的，即讓兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)分時(shí)工作在同一工作面上，而外導(dǎo)電層則僅僅用來(lái)充當(dāng)導(dǎo)體和電壓測(cè)量電極。因此，五線式觸摸屏需要引出5根線。 由于一般觸摸屏配套lcd顯示屏使用，所以我們也采用8英寸的大小的觸摸屏。第四章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 由于arm芯片的高速、低功耗、低工

30、作電壓導(dǎo)致其噪聲容限低，對(duì)電源的紋波、瞬態(tài)響應(yīng)性能、時(shí)鐘源是穩(wěn)定性、電源監(jiān)控可靠性等諸多方面也提出了更高要求，devicearm2410核心板有復(fù)位電路使用了存儲(chǔ)器的電源監(jiān)控復(fù)位芯片cat1025h-30,提高了系統(tǒng)的可靠性，具體電路原理圖如圖4-1所示：圖4-1 復(fù)位電路圖在圖中，s2為復(fù)位按鍵，用于手動(dòng)復(fù)位，但需要在上接一電阻，使其為高電平，nreset信號(hào)為cat1025ji-30輸出的復(fù)位信號(hào)，此信號(hào)連接到s3c2410芯片的復(fù)位輸入引腳，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位控制?？梢赃x擇nand flash啟動(dòng)方式或者nor flash啟動(dòng)方式，這是通過(guò)配置om0引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電路如圖4-2所示，當(dāng)jp2

31、0跳線短接時(shí)，om0為0電平，選擇nand flash啟動(dòng)方式；當(dāng)jp20跳線斷開(kāi)時(shí)，om0由r26上拉為1電平，選擇nor flash啟動(dòng)方式。圖4-2 復(fù)位啟動(dòng)選擇電路圖4.2電源電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源電路如圖4-3所示，電源供電由jp11連接輸入實(shí)驗(yàn)箱主板，5v電源經(jīng)過(guò)c39，c49，c50濾波后，由兩片ldo芯片u9、u11穩(wěn)壓輸出兩組3.3v電源，其中一組用來(lái)經(jīng)主板供電，另一組用來(lái)給核心板供電。圖4-3 電源電路圖 而s3c2410a所需要的內(nèi)核電源是1.8v電源，所以得通過(guò)ldo芯片進(jìn)行再次轉(zhuǎn)換。具體電路如圖4-4所示圖4-4 s3c2410a電源電路圖ldo是一種低電壓差電源芯片，而s

32、px1117系列l(wèi)d0芯片輸出電流可達(dá)800ma,輸出電壓的精度為，還具有電流限制和熱保護(hù)功能，其輸出端的10的鉭電容用來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。4.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)雖然s3c2410可以使用外部晶振或外部時(shí)鐘輸入作為系統(tǒng)時(shí)鐘，但devicearm2410核心板采用了12mhz外部晶振，所以將s3c24210的om2、om3引腳接為低電平，將外部時(shí)鐘輸入引腳extclk接為高電平（3.3v），電路晶振原理圖如圖4-5所示。通過(guò)s3c2410內(nèi)部的鎖相環(huán)，可以將時(shí)鐘倍頻至203mhz，作為處理器的主時(shí)鐘（fclk）。s3c2410具有一個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘源，獨(dú)立電源供電的rtc，所以還要在xt0rtc、xt

33、1rtc引腳接上32768hz石英晶振。圖4-5 時(shí)鐘電路4.4 lcd驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路magicarm2410實(shí)驗(yàn)箱上配置的是一塊8英寸640480tft液晶屏（型號(hào)為lq080v3dg010），由于采用5v電源供電，它的最小值為2.3v，所以直接使用s3c2410的控制口線與它相連，不需要加電平轉(zhuǎn)換電路。具體電路圖如圖4-6所示，而右邊是電路路是由74hct244設(shè)計(jì)的8 緩沖器及線驅(qū)動(dòng)器，以改善三態(tài)存貯地址驅(qū)動(dòng)器，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器和總線定向收發(fā)器的性能和集成度，由于該電路無(wú)需高阻態(tài)，所以將74hct244的兩個(gè)控制端接低電平，讓其工作在高電平和低電平兩個(gè)狀態(tài)。圖4-6 lcd驅(qū)動(dòng)電路 lq

34、080v3dg01液晶屏有18根數(shù)據(jù)線，s3c2410a的控制線應(yīng)選用16bpp模式，將s3c2410a的vd2-vd7與液晶屏的b0-b5相連，vd10-vd15與g0-g5相連，vd18-vd23與r0-r5相連。因?yàn)橐壕潦褂美潢帢O背光燈管，需要高壓交流電源供電，所以設(shè)計(jì)了液晶屏背光燈管驅(qū)動(dòng)電路，如圖4-7所示，液晶屏背光燈管驅(qū)動(dòng)電路的電源是通過(guò)jp4跳線來(lái)連接的，它是由cxa-l10a是組成的電源變壓器,來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶屏。cxa-l10a是一款常用的為ccfl提供穩(wěn)定的電流器件。它一般有四種連接方式，圖中所示的連接方式可以輸出10ma的紋波電流，30khz的時(shí)鐘頻率，開(kāi)路輸出電壓為900v

35、。圖4-7液晶屏背光燈管驅(qū)動(dòng)電路4.5觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) magicarm2410實(shí)驗(yàn)箱的觸摸屏是一四線電阻式觸摸屏，由于它使用s3c2410a內(nèi)置的觸摸屏接口adc進(jìn)行采樣，它的驅(qū)動(dòng)電路如圖3-8所示：其中jp5是連接觸摸屏的連接插座。u3和u4是雙mos管型的fdc6321c芯片，fdc6321c芯片里集成了雙n和p通道的邏輯電平增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，常用在低電壓負(fù)載開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路中，用來(lái)代替擁有不同偏置電路的數(shù)字晶體管。圖4-8 觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路圖4.6串口通信設(shè)計(jì)由于在在調(diào)試的時(shí)候，我們需要arm 與pc 機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通訊。所以，介紹一下s3c2410 的串口資源。 串行通信是微計(jì)算機(jī)之間

36、一種常見(jiàn)的近距離通信手段，因使用方便，編程簡(jiǎn)單而廣泛使用，幾乎所有的微控制器，pc 都提供串行通信接口。串行通訊傳輸格式 串口通信的數(shù)據(jù)傳輸格式具體如圖4-9所示， 圖 4-9 串口的幀數(shù)據(jù)傳輸格式吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文28第五章 系統(tǒng)軟件編程5.1 lcd驅(qū)動(dòng)程序 主要包括一些初始化設(shè)置，具體包括以下內(nèi)容：void gui_initialize(void) lcd_portinit(); /初始化lcd端口 lcd_controlinit(); / 初始化lcd控制器 lcd_dispon(); / 打開(kāi)lcd顯示在上面的gui_initialize()函數(shù)里面，包括lcd_porti

37、nit()初始化函數(shù)和lcd_controlinit()初始化函數(shù)。其中l(wèi)cd_portinit()用來(lái)初始化lcd的port c端口和port d端口，其中port c端口用來(lái)設(shè)置vclk、hsync、vsync、vm等lcd時(shí)序控制線和vd2-vd7lcd數(shù)據(jù)總線，port d端口用來(lái)設(shè)置vd10-vd15、 vd18-vd23等lcd數(shù)據(jù)總線。 5. 2 畫點(diǎn)函數(shù)及放大算法 畫點(diǎn)函數(shù)是在指定的坐標(biāo)位置，用某種顏色將其顯示出來(lái)，定義畫點(diǎn)函數(shù)為uint32 gui_point(uint16 x, uint16 y, tcolor color)，其中x、y是坐標(biāo)點(diǎn)，color是點(diǎn)的顏色，在該函

38、數(shù)里面，首先要進(jìn)行參數(shù)過(guò)濾，即判斷實(shí)參是否超過(guò)了規(guī)定的顯示屏顯示范圍，如果超過(guò)，則將此點(diǎn)刪除不顯示；如果在顯示范圍，則將該點(diǎn)的坐標(biāo)值送到lcd顯示緩沖區(qū)，計(jì)算顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)顯示緩沖區(qū)的位置，最后再賦給顏色值，將該點(diǎn)（x、y）在lcd上顯示出來(lái)。 但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于我采用的是8英寸640480像素的lq080v3dg01液晶顯示屏，按照如上所述的方法進(jìn)行編輯程序，顯示出來(lái)的點(diǎn)很小，不易觀察。所以我們要對(duì)其放大，放大函數(shù)是集畫點(diǎn)函數(shù)、畫線函數(shù)，填充函數(shù)于一體的一個(gè)函數(shù)。5. 3 字模函數(shù) lcd液晶顯示的方法有很多種，通?？煞譃槎问?、字符式、點(diǎn)陣式，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了對(duì)使用者作出必要的提示

39、，需要在lcd上顯示漢字，所以有必要對(duì)其作一研究。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，一般用字模提取軟件來(lái)獲得。我們將顯示漢字函數(shù)定義為void gui_disp ( uint16 x, uint16 y, uint16 w, uint16 h,uint16 *buffer)，其中x，y是漢字顯字的起始點(diǎn)，w，h分別是漢字顯示的長(zhǎng)度和寬度，buffer是要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼。在該函數(shù)當(dāng)中，首先對(duì)顯示區(qū)域參數(shù)過(guò)濾，如果在該區(qū)域，則對(duì)要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼送到lcd緩沖區(qū)，進(jìn)行顯示。其關(guān)鍵點(diǎn)在于點(diǎn)陣碼的提取和分塊顯示。5.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是基于s3c24210

40、a處理器，該芯片具有豐富的軟硬件資源，我們通過(guò)在軟件中定義其各自的寄存器，來(lái)完成設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們主要用到了lcd模塊和觸摸屏模塊，所以在軟件的主函數(shù)當(dāng)中，首先要對(duì)其進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入一開(kāi)始界面，并且將lcd停留在該界面，等待觸摸屏的中斷。當(dāng)觸筆被按下時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)入中斷子程序，開(kāi)始觸點(diǎn)坐標(biāo)值的采樣，直到觸筆抬起為止。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)第六章 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與分析6.1系統(tǒng)概述 該軟件系統(tǒng)是在基于arm920內(nèi)核的三星公司s3c2410為處理器,通過(guò)外置觸摸屏和lcd顯示屏，可以把在觸摸屏上畫出的點(diǎn)線即各種圖形符號(hào)，顯示在lcd顯示屏上，其主要可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：l 畫圖 即可以在屏幕上畫出各種圖形的功能；l 清屏 即當(dāng)在屏幕上畫的各種符號(hào)較多或需要重新畫圖時(shí)，將屏幕清除的功能；l 取色 即可以根