基于arm9嵌入式led跑馬燈設(shè)計(jì)

1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn) 題 目 基于ARM9的LED跑馬燈設(shè)計(jì) 小組成員 王堅(jiān) 孫海濤 吳燁 學(xué) 號(hào) 20131325001 20131325003 20131325009 學(xué) 院 信息與控制專 業(yè) 信息工程（系統(tǒng)工程方向）指導(dǎo)教師 孫偉二一六 年 五月 二十九 日摘要1 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容3 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)3 1.2 設(shè)計(jì)目的3 1.3 設(shè)計(jì)要求3二、設(shè)計(jì)方案4 2.1 系統(tǒng)組成4 2.2 系統(tǒng)工作原理5三、硬件設(shè)計(jì)8 3.1 設(shè)計(jì)思路8 3.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)9四、軟件設(shè)計(jì)9 4.1 設(shè)計(jì)思路9 4.2 程序清單10五、實(shí)驗(yàn)調(diào)試及結(jié)果13 5.1 硬件連接13 5.2 USB驅(qū)動(dòng)安裝13

2、5.3 并口驅(qū)動(dòng)安裝13 5.4 DNW配置14 5.5 ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用14 5.6系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試14 5.6.1調(diào)試環(huán)境14 5.6.2硬件調(diào)試14 5.7 實(shí)驗(yàn)效果圖15 六、課程設(shè)計(jì)總結(jié).15 七、參考文獻(xiàn).15題目 作者南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院，南京 210044摘要：隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用嵌入式ARM9模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LED跑馬燈。通過FL2440開發(fā)板、JTAG調(diào)試板、PC機(jī)相連接構(gòu)成硬件系統(tǒng)，使用軟件CodeWarrior IDE、AXD Debugger經(jīng)過一系列的設(shè)置建立ADS開發(fā)環(huán)境來編寫和調(diào)試LED跑

3、馬燈程序，最終生成二進(jìn)制文件，燒寫到FL2440 的Flash 中，實(shí)現(xiàn)對(duì)開發(fā)板上發(fā)光二極管LED的跑馬燈控制。關(guān)鍵詞：ARM9，F(xiàn)L2440開發(fā)板，ADS開發(fā)環(huán)境 TitleAuthorsSchool of Information and Control, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044Abstract：with the rapid development of embedded technology, embedded system has in various fields

4、have a wide range of applications. This design adopts modularization design of embedded ARM9 led marquee. Through fl2440 development board, JTAG debug board, PC connected to constitute a system of hardware, using software of CodeWarrior IDE, AXD debugger after a series of settings set up ads develop

5、ment environment to write and debug led Marquee procedures, and ultimately generate binary file, burn wrote fl2440 flash to achieve the development board on light emitting diode LED marquee control.keywords：ARM9, fl2440 development board, ads Development Environment20一、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本課程設(shè)計(jì)是基于ARM9的LED跑馬

6、燈設(shè)計(jì)，本課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，是著重提高學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面的實(shí)踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過電路設(shè)計(jì)、程序調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，熟悉ADS開發(fā)環(huán)境和在ARM裸機(jī)環(huán)境下的C語言編程，掌握S3C2440A內(nèi)部相關(guān)寄存器的操作方法，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制。1.2 設(shè)計(jì)目的（1）注重培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，并獲得科學(xué)研究的基礎(chǔ)訓(xùn)練。（2）了解所選擇的ARM芯片各個(gè)引腳功能，工作方式，計(jì)數(shù)/定時(shí)，I/O口，中斷等的相關(guān)原理，并鞏固學(xué)習(xí)嵌入式的相關(guān)內(nèi)容知識(shí)。（3）通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對(duì)

7、LED跑馬燈的顯示。1.3 設(shè)計(jì)要求通過綜合實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到如下要求：（1）初步掌握電子電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法。（a）先分析FL2440 開發(fā)板的原理圖； （b）選擇元器件，安裝電路，獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，并通過調(diào)試改進(jìn)方案；（c）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。（2）培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題能力。包括：（a）學(xué)會(huì)自己分析跑馬燈、找出解決問題的方法；（b）對(duì)設(shè)計(jì)中遇到的問題，能獨(dú)立思考，查閱資料，尋找答案。（c）掌握一些測(cè)試電路的基本方法，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗(yàn)、再判斷”的基本方法獨(dú)立解決；（d）能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。（3）掌握安裝、布

8、線、調(diào)試等基本技能，鞏固常用儀器的正確使用方法。（4）通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全面觀點(diǎn)及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。二、設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)組成2.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)由FL2440 開發(fā)板、串口線、JTAG 板及并口連接線以及PC（硬件）和ADS開發(fā)環(huán)境和各種驅(qū)動(dòng)程序,如圖2.1和圖2.2所示。 為降低開發(fā)難度,方便二次開發(fā),系統(tǒng)采用核心板加底板的設(shè)計(jì)方案,核心板和底板之間通過連接器相連。這樣可以在核心板不變動(dòng)的情況下,更改底板的功能組成,以適用不同的功能。同時(shí),由于核心板采用多層PCB板設(shè)計(jì),而底板采用雙層板

9、即可,從而大大的降低了系統(tǒng)的成本。軟件在ADS中直接生成bin文件，然后通過串口線燒寫到芯片中。圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖2.2 S3C2440 結(jié)構(gòu)框圖2.2 系統(tǒng)工作原理2.2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理從電路圖上我們可以看到，發(fā)光二極管LED 的一端連接到了ARM 的GPIO，另一端經(jīng)過一個(gè)限流電阻接電源VCC。當(dāng)GPIO 口為低電平時(shí)，LED 兩端產(chǎn)生電壓降，這時(shí)LED 有電流通過并發(fā)光。反之當(dāng)GPIO 為高電平時(shí)，LED 將熄滅。注意亮滅之間要有一定的延時(shí)，以便人眼能夠區(qū)分出來。2.2.2 GPIO 擴(kuò)展口引腳及定義擴(kuò)展口共30 針，其中有2 路SPI 接口、1 路IIC 接口、4 路AD(另外4

10、 路通過CON5 引出)，其他為IO 口。圖2.3 GPIO 擴(kuò)展口引腳布局表2.1 GPIO 擴(kuò)展口引腳及功能引腳功能引腳功能1GPE112GPE123GPE134GPG2/EINT105GPG3/EINT116GPG5/EINT137GPG6/EINT148GPG7/EINT159GPG11/EINT1910GPG15/EINT2311GPG13/EINT2112GPG14/EINT2213GPB514GPB615GPB816GPB1017NRSTOUT/GPA2118GPB719AIN020AIN121AIN222AIN323EINT0/GPF024EINT2/GPF225EINT3/G

11、PF326EINT4/GPF427IICSDA28IICSCL29VDD33V30GND實(shí)驗(yàn)相應(yīng)寄存器：端口數(shù)據(jù)寄存器:端口上拉電阻時(shí)能寄存器:端口配置寄存器:三、硬件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思路1.將JTAG調(diào)試板25針接口與PC的并口相連，右邊20針接口需要通過排線連接到開發(fā)板的JTAG接口（在串口0附近）；2.將串口線的一端插在PC的串口上，另一端插在開發(fā)板的COMO上。打開DNW.EXE軟件，給開發(fā)板上電。使Bootloader 停在菜單處（在系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)按空格鍵）。3. 打開軟件ADS Code Warrior,新建工程led.mcp，并添加兩個(gè)程序文件led.c和init.s（匯編文件）。4

12、. 對(duì)工程文件進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置（參考開發(fā)板準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)1.7 節(jié)）5. 編譯該工程，成功后將生成映像文件led.axf。打開AXD，裝載映像文件led.axf。6. 運(yùn)行程序，觀察結(jié)果。PC調(diào)試板 25開發(fā)板 20 COMO圖3.1 硬件連接圖3.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖3.2 連線圖四、軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思路開始熄滅LED0，點(diǎn)亮LED1設(shè)置GPB端口為輸出狀態(tài)延時(shí)熄滅LED1，點(diǎn)亮LED2熄滅所有LED燈延時(shí)關(guān)閉蜂鳴器熄滅LED2，點(diǎn)亮LED3設(shè)置GPB端口使用內(nèi)部上拉點(diǎn)亮LED0延時(shí)延時(shí)圖4.1 程序流程圖4.2 程序清單led.c/*本實(shí)驗(yàn)接口說明GPB5 - LED0GPB6 - LED1GPB

13、8 - LED2GPB10 - LED3*/*-地址聲明-*/#define GPBCON (*(volatile unsigned *)0x56000010) #define GPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) #define GPBUP (*(volatile unsigned *)0x56000018)#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*-定義全局變量-*/*-函數(shù)聲明-*/void Delay(int x);/*-/函數(shù)名稱：Delay功能描述：延時(shí)函數(shù)傳 參：int

14、 x返 回 值：無-*/void Delay(int x) int k, j; while(x) for (k=0;k=0xff;k+) for(j=0;j=0xff;j+); x-; /*-函數(shù)名稱：ledMain功能描述：入口程序初始化后，進(jìn)入跑馬燈死循環(huán)傳 參：無返 回 值：int 0-*/int ledMain(void)GPBCON = 0x1dd7fc;/ GPB5,GPB6,GPB8,GPB10設(shè)置為輸出GPBDAT = (15)|(16)|(18)|(110);/使LED全滅GPBDAT&=0xffe;/關(guān)閉蜂鳴器GPBUP = 0x00; while (1)/ 死循環(huán)GPBD

15、AT = (15);/LED0亮Delay(500);GPBDAT = (16);/LED1亮Delay(500);GPBDAT = (18);/LED2亮Delay(500);GPBDAT = (110);/LED3亮Delay(500);return 0; init.s（匯編文件） AREA |DATA|,CODE,READONLY ENTRY ldr r13,=0x1000 IMPORT ledMain b ledMain END五、實(shí)驗(yàn)調(diào)試及結(jié)果5.1 硬件連接1.將電源模塊的連接線插在開發(fā)板左上角的黑色電源插孔內(nèi)；2.串口線應(yīng)連接在開發(fā)板右上角的COM0口（當(dāng)前默認(rèn)，也可以修改）,另

16、一端與計(jì)算機(jī)的串口相連；3. JTAG 板左邊25 針接口應(yīng)接連接到PC 機(jī)的并口上，而右邊20 針接口需要通過排線連接到開發(fā)板的JTAG 接口。5.2 USB驅(qū)動(dòng)安裝1. 用串口線連接好開發(fā)板（默認(rèn)用串口0）和PC 機(jī)。打開DNW 進(jìn)行相應(yīng)配置,開發(fā)板上電，待Bootloader 啟動(dòng)之后使其停在菜單處（在系統(tǒng)引導(dǎo)并讀秒時(shí)按回車鍵）。2. 用USB 線將PC 機(jī)和開發(fā)板的USB DEVICE口相連，此時(shí)PC 機(jī)系統(tǒng)會(huì)提示發(fā)現(xiàn)新硬件，下面按提示安裝USB 驅(qū)動(dòng)。3.好USB 驅(qū)動(dòng)后可以看到在設(shè)備管理器中的“通用串行總線控制器”下多了“SECSOC Test Board ”一項(xiàng)，到此USB 驅(qū)動(dòng)

17、就安裝好了。重啟開發(fā)板，停在菜單處時(shí)，DNW 的標(biāo)題欄會(huì)提示：【USB:OK】。5.3 并口驅(qū)動(dòng)安裝1. 將光盤中“FL2440windows 下驅(qū)動(dòng)GIVEIO”文件夾中的“GIVEIO.SYS”拷貝到WINDOWS的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)目錄下（ 例如：C:WINNTsystem32drivers”）；2. 在WINDOWS 的“控制面板”中選擇“添加硬件”；3. 選擇“添加新的硬件設(shè)備” 點(diǎn)擊“下一步”；4. 選擇“安裝我手動(dòng)從列表選擇的硬件”，點(diǎn)擊“下一步”；5. 選擇“端口”，點(diǎn)擊“下一步”；6. 選擇“從磁盤安裝”；在“廠商文件復(fù)制來源”中選擇光盤中GIVEIO.inf 所在的目錄，點(diǎn)擊“確定”

18、接下來的步驟一直選擇“下一步，”最后GIVEIO 將成功安裝到系統(tǒng)中。5.4 DNW配置1. 打開DNW.EXE 軟件，在第一個(gè)下拉菜單（Serial Port）中選擇connect，此時(shí)在軟件的標(biāo)題欄會(huì)顯示COM1,115200bps；2. 點(diǎn)擊Configuration,會(huì)彈出如下對(duì)話框，在這里可以選擇波特率和串口；3. Download Address地址要選擇0x30800000(此參數(shù)為下載到內(nèi)存的地址：0x300000000x34000000，Bootloader 用了0x30200000 之前的內(nèi)存地址，注意不要與之沖突)；4. 插好USB，給板子上電，在COM1 后邊會(huì)跟著顯示

19、USB:OK,若沒有顯示可將USB 重新插拔。（前提是PC 機(jī)已安裝USB 驅(qū)動(dòng)程序）。此時(shí)就可以利用boot 程序來進(jìn)行串口或USB 下載了。5.5 ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用1. 使用ADS 創(chuàng)建工程2. 編譯和鏈接工程 3. Linker 設(shè)置5.6系統(tǒng)調(diào)試和測(cè)試 5.6.1調(diào)試環(huán)境 PCB板制作好后,進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試需要進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)過程。其中,硬件調(diào)試需要使用示波器、萬用表、穩(wěn)壓電源等工具;軟件調(diào)試則使用SJF2440軟件或H-Jtag軟件燒寫系統(tǒng)引導(dǎo)程序和測(cè)試程序。焊接PCB時(shí)應(yīng)首先焊接電源模塊,只有在電源模塊測(cè)試正常時(shí)才能焊接其它的模塊,否則在通電測(cè)試時(shí)會(huì)損壞其它模塊

20、的芯片;另外,在進(jìn)行測(cè)試時(shí)還要注意避免人為造成的短路現(xiàn)象。 5.6.2硬件調(diào)試 (1)加電前的檢查:加電調(diào)試之前要對(duì)照電路原理圖和實(shí)際線路進(jìn)行檢查,看PCB板是否有短路、斷路情況,看在元器件焊裝過程中是否有錯(cuò)裝、短路、錯(cuò)接、多接、少接等現(xiàn)象;用萬用表檢測(cè)焊接和接插件是否良好;各焊點(diǎn)之間有無短路,焊點(diǎn)是否存在虛焊;集成電路芯片是否焊裝正確,二極管、三極管、電解電容等有極性的器件的極性是否正確;電源的極性連接是否正確、正負(fù)極間是否存在短路的情況。 (2)加電檢測(cè)和調(diào)試:做完加電前的檢查,確認(rèn)無誤后,電源輸入端接入5V電壓。觀察有無異味、冒煙、器件發(fā)燙等現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)要立即切斷電源,并根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因,然后排除。如無異常,用萬