嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告書

1、工業(yè)大學課 程 設(shè) 計資 料 袋 電氣與信息工程 學院（系、部） 20092010學年第2學期 課程名稱嵌入式系統(tǒng)指導(dǎo)教師譚會生職稱 副教授學生專業(yè)班級學號題 目基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 成 績起止日期 2010年 5 月 10日 2010年 5 月 21 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2課程設(shè)計說明書3課程設(shè)計圖紙456工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書2009 2010 學年度第 2 學期電氣與信息工程學院（系、部） 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 班級課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計設(shè)計題目：基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系

2、統(tǒng)的設(shè)計完成期限：自2010年5 月10日至2010年5月21日共2周容與任務(wù)設(shè)計一個基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID增量算法實現(xiàn)對電烤箱的溫度控制，并且在達到溫度控制要求的同時使用4×4小鍵盤和觸摸屏作為輸入，使用了LCD、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)過測量電路、濾波器和放大器，輸入到ARM微處理器的A/D輸入端口AIN。然后ARM微處理器執(zhí)行PID控制程序，根據(jù)從AIN輸入的電壓值，經(jīng)過PID算法得出輸出值。通過PWM脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的

3、脈寬，經(jīng)過放大器和功率放大器后驅(qū)動電阻，達到控制功能。具體設(shè)計任務(wù)如下： （1）系統(tǒng)總體設(shè)計；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。進度安排起止日期工作容2010512課程設(shè)計任務(wù)講解；開發(fā)平臺的安裝構(gòu)建；2010514開發(fā)平臺的安裝構(gòu)建；系統(tǒng)總體設(shè)計；硬件電路的設(shè)計；2010517操作系統(tǒng)的分析、移植、燒寫與測試；2010519系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具的使用；系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計和調(diào)試；2010521系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計和調(diào)試；其它時間學生自行查找資料，進行硬件、軟件的設(shè)計和調(diào)試，撰寫報告。主要參考資料1盧靈，高巖基于S3C44B0X

4、的溫度控制系統(tǒng)J 微計算機信息，2006，22（05-2）：0113-01152京梅基于 ARM 微處理器和C/OS-II 實時操作系統(tǒng)的嵌入式數(shù)字溫度計的設(shè)計D，：大學,20043徐晶嵌入式溫度實驗系統(tǒng)的PID控制D：理工大學，20054馬維華嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用M郵電大學，20065TQ2440開發(fā)板配套資料，20106田澤嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用M. : 航空航天大學,20057田澤嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用實驗教程M: 航空航天大學,2004指導(dǎo)教師（簽字）： 2010 年 5 月 8 日系（教研室）主任（簽字）：年 月 日30 / 30附件三嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計說明書基于ARM微處理器和CLin

5、ux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計起止日期：自2010年5 月10日至2010年5月21日共2周學生班級學號成績指導(dǎo)教師(簽字)電氣與信息工程學院2010年5 月日設(shè)計說明書的主要容1課程設(shè)計目的2課程設(shè)計要求3系統(tǒng)總體設(shè)計4系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計5操作系統(tǒng)的移植6系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計7系統(tǒng)軟件的調(diào)試8課程設(shè)計收獲和體會本課程設(shè)計的目的（1）使學生掌握嵌入式開發(fā)板（實驗箱）各功能模塊的基本工作原理； （2）培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用能力與嵌入式軟件的開發(fā)能力； （3）使學生較熟練地應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)與其API開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件；（4）培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力；（5）提高學生的科技論文寫

6、作能力。  設(shè)計要求：設(shè)計一個基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID增量算法實現(xiàn)對電烤箱的溫度控制，并且在達到溫度控制要求的同時使用4×4小鍵盤和觸摸屏作為輸入，使用了LCD、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)過測量電路、濾波器和放大器，輸入到ARM微處理器的A/D輸入端口AIN。然后ARM微處理器執(zhí)行PID控制程序，根據(jù)從AIN輸入的電壓值，經(jīng)過PID算法得出輸出值。通過PWM脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的脈寬，經(jīng)過放大器和功率放大器后驅(qū)動電

7、阻，達到控制功能。具體設(shè)計任務(wù)如下： （1） 系統(tǒng)總體設(shè)計；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。Fedora 10的安裝修改系統(tǒng)文件，在終端中獲取root用戶的權(quán)限由于FEDORA自帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)置程序不能正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)信息，所以通過修改網(wǎng)絡(luò)配置文件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，設(shè)置完成后重啟linux系統(tǒng)虛擬機工具的安裝，可以更方便于widows和Linux的數(shù)據(jù)交換，打開終端，解壓虛擬機工具的安裝包：虛擬機工具安裝完后，設(shè)置共享目錄，以實現(xiàn)從widows傳遞文件到Linux或從Linux傳遞文件到windows中，設(shè)置共享目錄操作如下：在w

8、indow建立兩個目錄放置測試文件，通過LS命令可以訪問到這些測試文件測試Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在windows中使用ping命令可以在windows中ping到Linux的IP地址到這里就完成的Fedora的安裝和設(shè)置交叉編譯器的安裝：Uboot的編譯Qtopia-2.2.0編譯：Qt-4.5的編譯：Linux核的編譯：Busybox的編譯：Linux應(yīng)用程序編譯：溫度控制系統(tǒng)程序如下：#include<stdio.h> #include<intrins.h> #include<math.h> #include<string.h> struct P

9、ID unsigned int SetPoint; / 設(shè)定目標 Desired Value unsigned int Proportion; / 比例常數(shù) Proportional Const unsigned int Integral; / 積分常數(shù) Integral Const unsigned int Derivative; / 微分常數(shù) Derivative Const unsigned int LastError; / Error-1 unsigned int PrevError; / Error-2 unsigned int SumError; / Sums of Errors

10、; struct PID spid; / PID Control Structure unsigned int rout; / PID Response (Output) unsigned int rin; / PID Feedback (Input)unsigned char flag,flag_1=0; unsigned char high_time,low_time,count=0;/占空比調(diào)節(jié)參數(shù) unsigned char set_temper=35; unsigned char temper; unsigned char i; unsigned char j=0; unsigned

11、 int s; int main(void) SystemInitialization();/初始化系統(tǒng) LCD_printf("系統(tǒng)正在初始化，請稍候",25,8,0);LCD_Refresh(); OSInit();/初始化uC/OS-II / OSTimeSet(0); / LCD_printf("create task.",7,1);LCD_Refresh(); OSTaskCreateExt(Main_Task,(void*)0,&Main_Task_StackSTA CKSIZE*4-1,Main_Task_Prio,Main_Tas

12、k_Prio ,&Main_Task_Stack0,1024,(void*)0,OS_TAS K_OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建主任務(wù) OSTaskCreateExt(Key_Scan_Task,(void*)0,&Key_Scan_Stack STACKSIZE-1,Key_Scan_Prio,Key_Scan_Prio ,&Key_Scan_Stack0,256,(void*)0,OS_TASK _OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建鍵盤掃描任務(wù) OSTaskCreateExt(Lcd_F

13、resh_Task,(void*)0,&Lcd_Fresh_Stac kSTACKSIZE*2-1,Lcd_Fresh_Prio,Lcd_Fres h_Prio,&Lcd_Fresh_Stack0,512,(void*)0, OS_TASK_OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建顯示刷新 任務(wù) initOSGUI();/初始化圖形界面 LCDFresh_MBox=OSMboxCreate(NULL);/創(chuàng)建顯示刷新 ADFresh_MBox=OSMboxCreate(NULL);/創(chuàng)建AD數(shù)據(jù)采集 /Para_Sem=OSSemCreate(1

14、); Lcd_Disp_Sem=OSSemCreate(1);/創(chuàng)建刷新顯示緩存的信號量 /OSDC_Ctrl_mem=OSSemCreate(1); OSStart();/啟動操作系統(tǒng) return(0);/獲取溫度子程序/ void get_temper() unsigned char i,j; do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); /*1為無反饋信號*/ i=0xcc; /*發(fā)送設(shè)備定位命令*/ write_byte(i); i=0x44; /*發(fā)送開始轉(zhuǎn)換命令*/ write_byte(i); delay(180); /*延時*/ do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); i=0xcc; /*設(shè)備定位*/ write_byte(i); i=0xbe; /*讀出緩沖區(qū)容*/ write_byte(i); j=read_byte(); i