ARM系統(tǒng)在LED顯示屏中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

摘要近年來(lái)，LED(lightemitingdiode，發(fā)光二極管)顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品日益引起人們的重視。它可以實(shí)時(shí)顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強(qiáng)、顯示內(nèi)容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長(zhǎng)等多種優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)廣告、體育比賽、交通信息報(bào)導(dǎo)等諸多領(lǐng)域.LED顯示屏的核心技術(shù)主要集中在控制器中。目前，大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微處理器的處理速度、體系架構(gòu)、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內(nèi)容幀頻較高、動(dòng)態(tài)顯示效果復(fù)雜的情況下得到良好的動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果。針對(duì)以上情況，本課程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種全新的，由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制系統(tǒng)，就控制平臺(tái)、硬件結(jié)構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)給出了驅(qū)動(dòng)部分和控制部分的詳細(xì)分析與設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞LED顯示屏；控制系統(tǒng)；ARM；LPC2294芯片；串口通信；RS232接口目錄摘要1.引言…………………12.系統(tǒng)的基本原理……………………23.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)……………………74.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)………………………125.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………18設(shè)計(jì)心得參考文獻(xiàn)-27-1.引言1.1設(shè)計(jì)題目：ARM系統(tǒng)在LED顯示屏中的應(yīng)用1.2LED顯示屏的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入新世紀(jì)LED顯示屏的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，作為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒體之一LED顯示屏在證券交易、金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。伴隨社會(huì)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，LED顯示屏技術(shù)也在不斷地推陳出新，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣闊。LED顯示屏是八十年代后期全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒休,它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊組成像素組成大面積顯示屏幕,以可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn),在短短的十來(lái)年中,迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)LED顯示屏產(chǎn)業(yè)自90年代以來(lái)，到目前中國(guó)LED顯示屏產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)從事LED顯示屏的各類企業(yè)約有150家，從業(yè)人員近萬(wàn)人。其中130家企業(yè)加入了中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)LED顯示屏分會(huì)，年度銷售總額占全國(guó)同行業(yè)的80%以上。目前國(guó)內(nèi)主要LED顯示屏制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域。大型制造商的市場(chǎng)范圍幾乎覆蓋了整個(gè)中國(guó)。國(guó)內(nèi)LED廠商中，年產(chǎn)值上千萬(wàn)的有20余家在規(guī)模迅速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)品技術(shù)也推陳出新，一直保持了在該領(lǐng)域內(nèi)比較先進(jìn)的水平。早在90年代初，國(guó)產(chǎn)的LED顯示屏就具備了成熟的16級(jí)灰度256色視頻控制技術(shù)和無(wú)線遙控等，代表了當(dāng)時(shí)的國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。近幾年，在全彩色LED顯示屏256級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無(wú)線控制、多級(jí)群控技術(shù)等方面，均有居國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品出現(xiàn)。在LED顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)也有開(kāi)發(fā)生產(chǎn)并得到了實(shí)際應(yīng)用。進(jìn)入二十一世紀(jì)的示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代,LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)疑會(huì)有更大的發(fā)展,并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)是智能公交管理系統(tǒng)的一個(gè)項(xiàng)目分支，中國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家，改革開(kāi)放以來(lái)，城市化與汽車化發(fā)展十分迅猛。改革開(kāi)放前，城市化水平不足19%，目前已經(jīng)發(fā)展到超過(guò)30%，預(yù)測(cè)2010年將接近50%；機(jī)動(dòng)車擁有量目前已達(dá)6000萬(wàn)輛，并以每年10%以上的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010年達(dá)到1.3億多輛；中國(guó)城市交通的特點(diǎn)是混合交通；改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)道路交通設(shè)施及管理設(shè)施雖然有較大改觀，但跟不上機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)速度?？傮w水平與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距，特別是大多數(shù)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，道路功能不完善，道路系統(tǒng)不健全。交通管理設(shè)施缺乏，管理水平不高。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視功能，而遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮控制功能的效應(yīng)。而本設(shè)計(jì)正是基于這種思考，以設(shè)計(jì)一套公交LED顯示屏控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：當(dāng)公交車到達(dá)某一個(gè)車站時(shí)，將通過(guò)GPRS接收所到站點(diǎn)信息資料，并且自動(dòng)在LED顯示屏上顯示出來(lái)，方便乘客了解該站的基本信息，通過(guò)ARM7處理器控制。本設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一個(gè)基于ARM7的LED點(diǎn)陣式顯示屏的顯示控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的滾動(dòng)顯示。2.系統(tǒng)的基本原理2.1LED顯示屏2.1.1LED顯示屏的顯示原理無(wú)論是單個(gè)LED（發(fā)光二極管）還是LED七段碼顯示器（數(shù)碼管），都不能顯示字符（含漢字）及更為復(fù)雜的圖形信息，主要是因?yàn)樗鼈儧](méi)有足夠的信息顯示單位。LED點(diǎn)陣顯示是把很多的LED按矩陣方式排列在一起，通過(guò)對(duì)各LED發(fā)光與不發(fā)光的控制完成各種字符或圖形的顯示，在一定面積的矩陣中集成的LED點(diǎn)數(shù)越多顯示的文字或圖像就會(huì)越清晰。當(dāng)需要顯示相關(guān)的文字時(shí)就只要點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈管的正極加高電壓，在負(fù)極加低電壓即可。一般的LED屏是由一個(gè)個(gè)小模塊組成的，常見(jiàn)的有8*8矩陣模塊等，通過(guò)將這些模塊級(jí)聯(lián)就會(huì)得到所需大小的LED顯示屏。屏幕顯示可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示每一個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，如果顯示屏為n×m個(gè)像素，則需要n×m套驅(qū)動(dòng)電路；動(dòng)態(tài)掃描顯示則采用多路復(fù)用技術(shù)，如果是P路復(fù)用，則每P個(gè)像素需一套驅(qū)動(dòng)電路，n×m個(gè)像素僅需n×m／P套驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)動(dòng)態(tài)掃描顯示而言，P越大驅(qū)動(dòng)電路就越少，成本也就越低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。在實(shí)際使用的LED大屏幕顯示器中，很少采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。2.1.2LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)原理由LED器件的發(fā)光原理可知，只要在LED器件上加上足夠的正向電壓，那么流過(guò)它的電流就會(huì)使它發(fā)光，這就是LED器件的驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要調(diào)節(jié)LED器件的發(fā)光強(qiáng)度，通常我們是通過(guò)調(diào)節(jié)流經(jīng)LED器件的電流的平均時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見(jiàn)的LED器件的驅(qū)動(dòng)方式有:直流驅(qū)動(dòng)，脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)。(1)脈沖驅(qū)動(dòng)所謂脈沖驅(qū)動(dòng)方式，就是利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，以脈沖的方式對(duì)LED器件進(jìn)行供電，使之間歇性地點(diǎn)亮。采用這種驅(qū)動(dòng)方式需要對(duì)以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮脈沖電流的幅值和其重復(fù)頗率。首先，脈沖電流幅值的選擇，當(dāng)脈沖驅(qū)動(dòng)的平均值與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相等時(shí)，我們?nèi)搜鄣母杏X(jué)是相同的，也就是說(shuō)兩者的發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)。由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象不能低與24HZ每秒，故采用該驅(qū)動(dòng)方法時(shí)，驅(qū)動(dòng)頻率不能小于24次每秒。(2)掃描驅(qū)動(dòng)掃描驅(qū)動(dòng)是通過(guò)數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導(dǎo)通，用以節(jié)省控制驅(qū)動(dòng)電路。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描，按列控制；也可以按列掃描，按行控制.所謂“掃描”的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件，而不問(wèn)這一行的哪一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，某一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，由所謂的列控制電路來(lái)負(fù)責(zé)。(3)直流驅(qū)動(dòng)。這是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式，只要對(duì)LED直接通以直流電即可。2.1.3LED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)LED顯示與傳統(tǒng)顯示方式相比有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.光效率高：光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻率，效率可以達(dá)到80%-90%。而光效差不多的白熾燈可見(jiàn)光效率僅為10%-20%。2品質(zhì)高：由于光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，故沒(méi)有熱量，沒(méi)有輻射，屬于典型的綠色照明光源。3.能耗小：?jiǎn)误w功率一般在0.05-1w，通過(guò)集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費(fèi)很少。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量?jī)H為普通白熾燈的1/8-10。4.壽命長(zhǎng)：光通量衰減到70%的標(biāo)準(zhǔn)壽命是10萬(wàn)小時(shí)。一個(gè)半導(dǎo)體照明燈具正常情況下可以使用長(zhǎng)達(dá)50年。LED顯示器與LCD顯示器相比，LED在亮度、功耗、可視角度和屏幕更新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。LED與LCD的功耗比大約為10:1，而且更高的更新速率使得LED在影像方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá)160°的視角，可以顯示各種文字、數(shù)位、彩色圖像及動(dòng)畫(huà)資訊，也可以播放電視、錄影、VCD、DVD等彩色視頻信號(hào)，多幅顯示幕還可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)播出。而有機(jī)LED顯示幕（OLED）的單個(gè)元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下40度的低溫。利用LED技術(shù)，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的顯示器，擁有更廣泛的應(yīng)用前景。結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)橐米鞴卉嚨膱?bào)站顯示，所以要求有高亮度，高壽命，更廣的可視角度的特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用LED屏。2.2基于ARM的控制板一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于小屏幕的LED顯示屏的控制都是采用51系列單片機(jī)作為主控芯片。通常的解決方案是這樣：?jiǎn)纹瑱C(jī)單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)電路LED點(diǎn)陣行驅(qū)動(dòng)電路圖2.1單片機(jī)對(duì)LED的控制顯示示意圖該解決方案的控制流程如下：首先由單片機(jī)發(fā)出要在LED顯示屏上顯示的文字?jǐn)?shù)據(jù)信息以及相應(yīng)的控制信息到總線驅(qū)動(dòng)器?？偩€驅(qū)動(dòng)器本身并不對(duì)上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行任何的改變，只是將這些信號(hào)傳遞到下一級(jí)，并對(duì)其提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流。然后總線驅(qū)動(dòng)器對(duì)傳過(guò)來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分兩路，一路傳到行驅(qū)動(dòng)電路，一路傳到列驅(qū)動(dòng)電路，在常見(jiàn)的顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中,列控制一般采用串入并帶鎖存的移位寄存器如74HC595,將數(shù)據(jù)打入鎖存器中,使寄存器各引腳呈現(xiàn)與鎖存器相同的狀態(tài)來(lái)選中需要點(diǎn)亮的列。行控制一般采用譯碼器電路如4/16譯碼器74HC154,控制信號(hào)經(jīng)譯碼后選中需要點(diǎn)亮的行。當(dāng)行、列驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別加載到LED點(diǎn)陣上時(shí)，就可將要顯示的信息在LED屏上顯示出來(lái)。該方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的器件常見(jiàn)且便宜，設(shè)計(jì)成本低廉；編程簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。缺點(diǎn)主要有：硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要較多的控制信號(hào)線，占用單片機(jī)較多端口，從而造成端口資源的浪費(fèi)；且該方案一般只能用于簡(jiǎn)單的文字和數(shù)字的顯示，不能用于視頻的顯示。對(duì)與大屏幕的顯示，由于大型LED屏幕的點(diǎn)陣規(guī)模極其龐大，所以采用低端單片機(jī)控制，用移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行轉(zhuǎn)并行的方法遠(yuǎn)不能滿足需求。目前一般采用的方案是基于ARM的控制和基于CPLD的驅(qū)動(dòng)的模式?；谶@種方式的控制系統(tǒng)能很好的滿足設(shè)計(jì)要求，如圖2.2所示。上位機(jī)上位機(jī)PC串口通信ARM主控芯片掃描驅(qū)動(dòng)電路LED顯示屏圖2.2系統(tǒng)原理圖該方案的基本原理如下：該系統(tǒng)主要由三部分組成：PC機(jī)，顯示控制電路和LED顯示屏構(gòu)成，PC機(jī)在控制中作為上位機(jī)，用于對(duì)下位機(jī)的控制和管理。系統(tǒng)的重點(diǎn)是顯示控制電路，ARM和CPLD是顯示控制電路的核心部分，共同完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，控制信號(hào)的發(fā)送產(chǎn)生以及對(duì)LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描控制，其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)控制部分采用ARM實(shí)現(xiàn)，而LED顯示屏的掃描驅(qū)動(dòng)電路采用CPLD來(lái)完成。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232或RS485計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)串行通訊方式。LED顯示屏在顯示控制電路的作用下，主要完成以下功能:按照上位機(jī)設(shè)定的顯示效果顯示圖像和文字。該方案的優(yōu)點(diǎn)有：用可編程邏輯器件來(lái)完成電路功能，不僅能夠滿足LED大屏幕系統(tǒng)高速圖像數(shù)據(jù)傳輸對(duì)速度的要求，改善了電路性能，而且增加了電路設(shè)計(jì)的靈活性，設(shè)計(jì)中可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求靈活修改相應(yīng)硬件描述語(yǔ)言程序，而不需要修改電路硬件設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了成本。同時(shí)，采用基于ARM核的32位微處理器，解決了系統(tǒng)的運(yùn)行速度、尋址能力和功耗等問(wèn)題，可以支持更大可視區(qū)域的穩(wěn)定顯示，可以存儲(chǔ)更多的顯示內(nèi)容。該系統(tǒng)不僅能顯示文字信息，而且也能完美支持視頻的顯示。同時(shí)缺點(diǎn)如下：系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，系統(tǒng)的成本高昂；編程規(guī)模巨大，開(kāi)發(fā)難度大，不利于大規(guī)模使用。由于本課題的目的是要開(kāi)發(fā)一個(gè)公交車載的LED顯示系統(tǒng)，它是一個(gè)實(shí)際科研課題的子系統(tǒng)，此子系統(tǒng)分到的CPU端口資源極其有限，又基于以上兩種解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本課題采用ARM7作為系統(tǒng)的控制核心，為了節(jié)約有限的CPU端口資源，且因?yàn)長(zhǎng)ED屏的文字和數(shù)字的顯示數(shù)據(jù)傳輸要求并不是很高，故ARM與LED屏之間的通信采用串口傳輸，所使用的協(xié)議是RS232串口通信協(xié)議。此方案的優(yōu)點(diǎn)是：這種設(shè)計(jì)方案大大節(jié)省了CPU的端口資源，有效簡(jiǎn)化了顯示屏的電路結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)顯示系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊與模塊之間的信號(hào)線數(shù)量較少，使得控制更加方便、靈活，模塊簡(jiǎn)單，能有效減少系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期與開(kāi)發(fā)成本，完全的模塊化設(shè)計(jì)也能增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性。2.3串口通信協(xié)議串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議，本設(shè)計(jì)中需要從上位PC機(jī)向控制系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，因此采用串口通信。常用的串口通信接口有基于RS232的串口，基于RS422的串口和基于RS485的串口，這三種接口所用的協(xié)議，接口的物理特性，所達(dá)到的最大傳輸距離都不相同，而一般的PC機(jī)都自帶有兩個(gè)基于RS232的串口，若采用其他兩類接口則還需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置，而本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)不在于此，使用RS232接口也能滿足此設(shè)計(jì)的要求，因此本設(shè)計(jì)采用RS232串口。它具有以下特點(diǎn)：（1）接口的電氣特性：在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏

輯“1”，-5—

-15V；邏輯“0”

+5—

+15V

。噪聲容限為2V。即

要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào)

作為邏輯“1”（2）傳輸電纜長(zhǎng)度：由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)50英尺。（3）RS-232-C接口連接器一般使用型號(hào)為DB-9插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端。PC機(jī)的RS-232口為9芯針插座。一般設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232接口，因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào)，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)TXD”、"接收數(shù)據(jù)RXD"和"信號(hào)地GND"。RS-232傳輸線采用屏蔽雙絞線。3.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3.1整體思路本課題是智能公交系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，主要完成信息的顯示與控制，具體就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)公交信息屏，信息屏選用LED顯示子塊（8*8）級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。一方面所用的LED子塊比較多，外圍電路與掃描驅(qū)動(dòng)的比較復(fù)雜，另一方面，現(xiàn)在市面上的ARM7芯片價(jià)格也很便宜，性價(jià)比很高，所以本課題采用LPC2294芯片作為主控制芯片。本課題的具體功能主要是對(duì)上級(jí)系統(tǒng)送過(guò)來(lái)的顯示信息進(jìn)行存儲(chǔ)，處理，控制，與顯示。根據(jù)這一定義可以將課題具體劃分為ARM控制模塊，串口通信模塊，LED顯示模塊，時(shí)鐘模塊，電源模塊五部分，以下是本次設(shè)計(jì)的方塊圖：LED顯示模塊上位系統(tǒng)LED顯示模塊上位系統(tǒng)ARM控制模塊LED控制電路（驅(qū)動(dòng)電路與接口電路等）LED顯示屏?xí)r鐘模塊電源模塊串口通信模塊1串口通信模塊2LED控制板存儲(chǔ)器圖3.1系統(tǒng)方塊圖3.2芯片選型3.2.1ARM控制模塊該模塊主要由一塊ARM7的控制板組成，ARM7芯片采用的是飛利浦公司生產(chǎn)的LPC2294芯片，它的主要作用是對(duì)存儲(chǔ)器，信源與LED顯示模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸以及時(shí)序控制。LPC2X系列芯片的特性：1.16/32位64/144腳ARM7TDMI-S微控制器。16K字節(jié)靜態(tài)RAM。2.128/256K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器（在工作溫度范圍內(nèi)，片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器至少可擦除和寫(xiě)10,000次）。128位寬度接口/加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz的操作頻率。3.片內(nèi)Boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用中編程（IAP）。Flash編程時(shí)間：1ms可編程512字節(jié)，扇區(qū)擦除或整片擦除只需400ms。4.EmbeddedICE-RT接口使能斷點(diǎn)和觀察點(diǎn)。當(dāng)前臺(tái)任務(wù)使用片內(nèi)RealMonitor軟件調(diào)試時(shí)，中斷服務(wù)程序可繼續(xù)執(zhí)行。5.嵌入式跟蹤宏單元（ETM）支持對(duì)執(zhí)行代碼進(jìn)行無(wú)干擾的高速實(shí)時(shí)跟蹤。6.8路（144腳封裝）10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.44us。7.2個(gè)32位定時(shí)器（帶4路捕獲和4路比較通道）、PWM單元（6路輸出）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗。8.多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、高速I2C接口（400kbit/s）和2個(gè)SPI接口。9.通過(guò)片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。10.向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級(jí)和向量地址。11.多達(dá)46個(gè)（64腳封裝）或112個(gè)（144腳封裝）通用I/O口（可承受5V電壓），12個(gè)獨(dú)立外部中斷引腳（EIN和CAP功能）。13.片內(nèi)晶振頻率范圍：1~30MHz。2個(gè)低功耗模式：空閑和掉電。14.通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒?？赏ㄟ^(guò)個(gè)別使能/禁止外部功能來(lái)優(yōu)化功耗，雙電源。3.2.2串口通信模塊[11]模塊一采用RS-232通信接口，主要功能是接收上級(jí)（信源）發(fā)送過(guò)來(lái)所要顯示的信息。RS232協(xié)議是目前應(yīng)用非常廣泛的半雙工串行通信協(xié)議。本設(shè)計(jì)采用MAXIM公司生產(chǎn)MAX232作為RS-232收發(fā)器接口芯片。以下是MAX232的基本資料：[11]管腳號(hào)管腳名稱功能1，3，4，5C1+,C1-,C2+,C2-電解電容接入口2V+10V正電壓基準(zhǔn)點(diǎn)6V-10V負(fù)電壓基準(zhǔn)點(diǎn)7，14,TTL電壓輸出8，13,RS232信號(hào)輸入9，12，RS232信號(hào)輸出10，11，TTL電壓輸入表3-1MAX232芯片的管腳描述本模塊需要用到RS232接口做串口通信之用，下面是RS232接口的基本資料：引腳引腳定義符號(hào)

1載波檢測(cè)DCD6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR2接收數(shù)據(jù)RXD7請(qǐng)求發(fā)送RTS

3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD8清除發(fā)送CTS4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR9振鈴提示RI5信號(hào)地SG

表3-2RS232引腳定義在模塊二的設(shè)計(jì)中將會(huì)用到UART0口作為ARM與LED控制器的通信接口UART是UniversalAsynchronousReceiver的簡(jiǎn)稱。該接口占用ARM7的兩個(gè)引腳，分別是RXD0和TXD0。RXD0是串行輸入，用來(lái)接收串行數(shù)據(jù)；TXD0是串行輸出，用來(lái)發(fā)送串行數(shù)據(jù)。該口有許多配套使用的控制寄存器，有兩個(gè)寄存器用來(lái)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，它們是U0RBR和U0THR。U0RBR是UART0RxFIFO的最高字節(jié)。它包含了最早接收到的字符，可通過(guò)總線接口讀出。U0THR是UART0TxFIFO的最高字節(jié)。它包含了TxFIFO中最新的字符，可通過(guò)總線接口寫(xiě)入。UART0的主要特性包括16字節(jié)收發(fā)FIFO，寄存器位置符合550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接收器FIFO觸發(fā)點(diǎn)可為1,4,8和14字節(jié)，內(nèi)置波特率發(fā)生器。3.2.3LED顯示模塊LED顯示模塊是由LED顯示屏與相應(yīng)的LED控制電路兩部分組成。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求LED屏必須是適合車載且是單行漢字顯示，一行大約能顯示10個(gè)漢字左右。本系統(tǒng)LED屏選用上海靈信公司的LS-TS（192*16）。LS-TS主要特點(diǎn)有：支持多種圖片格式，超大存儲(chǔ)空間，緩沖機(jī)制通信穩(wěn)定；可內(nèi)置16點(diǎn)陣，32點(diǎn)陣中英國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)；標(biāo)準(zhǔn)08通用接口。表3.1為L(zhǎng)S-TS參數(shù)介紹。字?jǐn)?shù)12個(gè)橫向192列縱向16列顏色雙基色接口08接口表3-3LS-TS顯示屏特點(diǎn)LED控制電路則是由基本的譯碼器，移位寄存器等相關(guān)的TTL芯片組成。3.2.4電源模塊該模塊主要由一些電壓轉(zhuǎn)換芯片和一些穩(wěn)壓芯片組成。它的主要功能是為系統(tǒng)的各模塊提供合適的，穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。本文系統(tǒng)用到的電壓轉(zhuǎn)換芯片主要有兩種型號(hào)，一種是LT1117芯片，另一種是MAX629芯片，他們的主要作用是將+5V電壓轉(zhuǎn)換成12V的輸出電壓，給LED顯示屏供電。MAX629芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電壓變換LED顯示屏所需要的12V驅(qū)動(dòng)電壓。所以采用此芯片接口串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。以下分別是兩種芯片的基本資料：管腳號(hào)名稱管腳號(hào)名稱功能1GND公共接地端2OUT電壓輸出端3IN電壓輸入端圖3.5LT1117管腳圖表3-4LT1117管腳描述本設(shè)計(jì)會(huì)用到兩種型號(hào)LT1117，分別是LT1117-3.3/LT1117-5。引腳號(hào)名稱功能1該引腳置低，可使MAX629關(guān)閉且電流僅需1μA2POLPOL=GND，輸出為正電壓；POL=VCC，輸出為負(fù)電壓3REF1.25V基準(zhǔn)電壓輸出，向外提供電流I其范圍：10μA<I<100μA4FB輸出電壓反饋，隨時(shí)檢測(cè)輸出電壓值5ISET輸出電流設(shè)置：ISET=VCC,=500mA；ISET=GND;=250mA6GND芯片電源地7LX內(nèi)部N溝道MOSFET漏極8VCC芯片電源正表3-5MAX626芯片管腳描述3.2.5時(shí)鐘模塊考慮到在本系統(tǒng)中CPU的任務(wù)并不是很重，基本上只要對(duì)串口進(jìn)行操作，因此基于功耗方面的考慮，設(shè)計(jì)合適且不太高的時(shí)鐘頻率是合理且必要的。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只需選用好合適的晶振和電容器件就行。3.3原理簡(jiǎn)介根據(jù)圖3-1所示，上級(jí)系統(tǒng)經(jīng)由串口通信模塊向ARM控制芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，ARM芯片控制時(shí)序并將送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，這樣可以保證以后信息的顯示不用再要上位機(jī)的參與以節(jié)省資源，若要改變現(xiàn)實(shí)的信息可以再通過(guò)上位機(jī)修改存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)再?gòu)?fù)位從新開(kāi)始。顯示環(huán)節(jié)不需要上級(jí)系統(tǒng)的參與，由ARM控制芯片直接控制存儲(chǔ)器與LED顯示模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與時(shí)序控制，具體是ARM芯片根據(jù)具體情況將要顯示的圖文信息抓換成相應(yīng)的二進(jìn)制編碼通過(guò)通信模塊二發(fā)送給顯示控制電路，再相應(yīng)的位置置高低電平通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮相應(yīng)的LED管以實(shí)現(xiàn)信息的顯示。當(dāng)系統(tǒng)上電以后ARM控制模塊首先檢查是否有數(shù)據(jù)從上級(jí)系統(tǒng)送來(lái)，如果有則啊暫時(shí)停止LED顯示屏的顯示，空出系統(tǒng)的總線與ARM資源接收來(lái)自上級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)依次存入存儲(chǔ)器中。當(dāng)上級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送完畢后停止RS232接口的數(shù)據(jù)傳輸，將系統(tǒng)的資源用于對(duì)存儲(chǔ)器中信息的顯示，ARM控制模塊開(kāi)始接受存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，一個(gè)漢字占用4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間需要顯示屏的4塊8*8LED顯示子塊，ARM是32位機(jī)每次可以傳輸4個(gè)字節(jié)即一個(gè)漢字，并將數(shù)據(jù)按照程序的控制在時(shí)鐘的控制下將第一個(gè)字的數(shù)據(jù)輸入到開(kāi)始的四個(gè)LED顯示子快上已完成一個(gè)漢字的顯示，接著移位寄存器選中接下來(lái)的四個(gè)LED顯示子塊，同時(shí)控制存儲(chǔ)器送入下一個(gè)漢字的數(shù)據(jù)在按照上面的相同的方式處理，這樣第二個(gè)字便顯示在第一個(gè)字的后面，以后的數(shù)據(jù)都這樣處理。當(dāng)顯示了12個(gè)漢字便形成一屏漢字，同時(shí)移位寄存器又回到開(kāi)始的狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)用一個(gè)延時(shí)程序，過(guò)后清屏，開(kāi)始開(kāi)始顯示下一屏信息。直到存儲(chǔ)器中整個(gè)信息段都已顯示完畢，便使程序回到開(kāi)始位置重復(fù)顯示。這樣存入存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)在沒(méi)有更新便一直這樣重復(fù)顯示。在整個(gè)信息段沒(méi)有顯示完成的過(guò)程中關(guān)閉RS232接收器中斷，來(lái)防止顯示的過(guò)程中有數(shù)據(jù)傳來(lái)而中斷信息顯示的完整性。在整個(gè)信息段顯示完成后開(kāi)啟RS232接收器中斷，檢查是否有新數(shù)據(jù)傳來(lái)，若有，則立即更新數(shù)據(jù)停止顯示舊的信息段轉(zhuǎn)而從頭顯示新數(shù)據(jù)。若沒(méi)有，則繼續(xù)顯示舊的數(shù)據(jù)。4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在上一節(jié)的總體設(shè)計(jì)中，將本系統(tǒng)劃分了ARM控制模塊，串口通信模塊，LED顯示模塊，以及電源與時(shí)鐘模塊等等。在本章中，將介紹各模塊的硬件電路的設(shè)計(jì)，以及解釋一下這樣設(shè)計(jì)的原理。4.1電源模塊的設(shè)計(jì)電源模塊為總個(gè)系統(tǒng)提供合適的電壓與電流。其設(shè)計(jì)正確與否，關(guān)系到總個(gè)電路能否持續(xù)穩(wěn)定的工作。因此電源模塊是總個(gè)系統(tǒng)中基礎(chǔ)而又重要的一環(huán)。電源設(shè)計(jì)實(shí)首先要能提供+5V電源。但是ARM模塊需要+3.3V的直流電源，LED顯示屏除了需要+3.3V邏輯電壓外，還需+12伏的直流驅(qū)動(dòng)電壓。系統(tǒng)采用5伏電壓管理芯片LT1117+5，220交流輸入，5伏直流輸出。為了提供+3.3V的直流電壓，采用的是+3.3伏電壓管理芯片LT1117，+5伏供電，+3.3伏輸出。圖4.1是由交流220伏電壓轉(zhuǎn)換成5伏直流電壓輸出的簡(jiǎn)要原理框圖：圖4.1交流220.伏電壓轉(zhuǎn)5伏直流電壓電路圖從上面的原理圖不難理解，該原理圖由兩部分構(gòu)成，前級(jí)電路的作用主要是整流，后一級(jí)電路的作用是穩(wěn)壓。圖4.23.3伏電壓輸出電路圖上圖的作用就是將+5伏直流電壓輸入轉(zhuǎn)換為+3.3伏直流輸出，以便給ARM和LED控制板提供合適的電源供應(yīng)。圖4.3是驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣的電源設(shè)計(jì)原理圖：圖4.312伏電壓輸出電路圖此芯片的工作原理是：輸入電壓VIN可在0.8～|VOUT|之間選取,芯片的工作電壓為2.7～5.5V。對(duì)一般的單片機(jī)控制電路,供電主要電源電壓為5V,因此在輸出電壓|VOUT|>5V的情況下,可將VCC與VIN同時(shí)接到5V電源上,如圖4.3中虛線所示。二極管采用1N5819或MBR0540L肖特基二極管,電感采用典型值47μH,應(yīng)注意增大電感將減小流過(guò)的峰值電流,從而降低輸出電流;而減小電感,又將增大流過(guò)的峰值電流導(dǎo)致內(nèi)部電流比較器延時(shí)。輸出電壓VOUT由R1,R2確定:(1)式(1)中=1.25V,可見(jiàn)輸出電壓只與R1、R2有關(guān),只需選定R1、R2的阻值,即可確定輸最后從該電路輸出的是穩(wěn)定的12伏直流電壓。4.2ARM控制模塊的設(shè)計(jì)由于飛利浦公司的LPC2294集成了非常豐富的外圍接口電路，所以本模塊的設(shè)計(jì)基本上只涉及ARM處理器各引腳的設(shè)置。圖4.4ARM復(fù)位電路圖4.5系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中給ARM設(shè)計(jì)的晶振頻率是11.0592M。下面介紹一下ARM各功能管腳的作用，限于篇幅，這里只對(duì)本文中用到的管腳和幾個(gè)常用的管腳作介紹。管腳名稱管腳號(hào)功能P0.042TxD0－UART0的發(fā)送器輸出，PWM1－脈寬調(diào)制器輸出1P0.149RxD0－UART0的接收器輸入，PWM3－脈寬調(diào)制器輸出3，EINT0－外部中斷0輸入P0.875TxD1－UART1的發(fā)送器輸出，PWM4－脈寬調(diào)制器輸出4P0.976RxD1－UART1的接收器輸入，PWM6－脈寬調(diào)制器輸出6，EINT3－外部中斷3輸入P2口32位數(shù)據(jù)總線P3口地址總線以及片選型號(hào)，讀寫(xiě)控制等135外部復(fù)位輸入。該管腳的低電平將器件復(fù)位，并使I/O口和外圍功能恢復(fù)默認(rèn)狀態(tài)，處理器從地址0開(kāi)始執(zhí)行。帶遲滯的TTL電平，管腳可承受5V電壓。XTAL1142振蕩器電路和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入XTAL2141振蕩放大器的輸出.VSS3,9,26,38,54,67,79,93,103,107,111,128地：0V參考點(diǎn)。VSSA139模擬地：0V參考點(diǎn)。標(biāo)稱電壓與VSS相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。VSSA_PLL138PLL模擬地：0V參考點(diǎn)。標(biāo)稱電壓與VSS相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。V1837,1101.8V內(nèi)核電源：內(nèi)部電路的電源。V18A143模擬1.8V內(nèi)核電源：內(nèi)部電路的電源。標(biāo)稱電壓與V18相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。V32,31,39,51,57,77,94,104,112,1193.3V端口電源：I/O口的電源。V3A14模擬3.3V端口電源：標(biāo)稱電壓與V3相同，但應(yīng)當(dāng)互相隔離以減少噪聲和故障。表4-1LPC2294部分管腳描述從設(shè)計(jì)框圖來(lái)看，ARM控制塊主要的控制功能有：Ⅰ，對(duì)串行通信端口的控制。Ⅱ，對(duì)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)操作。Ⅲ，對(duì)顯示模塊的控制。以下是ARM芯片在本設(shè)計(jì)的主要電路連接圖。圖4.6LPC2294芯片主要電路連接圖P3，0：23P2，0：31存儲(chǔ)器RS232接口MAX232LPC2294RS232接口MAX232圖4.6LPC2294芯片主要電路連接圖P3，0：23P2，0：31存儲(chǔ)器RS232接口MAX232LPC2294RS232接口MAX2324.3串口通信模塊的設(shè)計(jì)串口模塊是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)模塊，它負(fù)責(zé)ARM模塊與LED模塊之間的信息通信。硬件電路是否設(shè)計(jì)得當(dāng)關(guān)系到二者通信質(zhì)量的好壞。本串口通信協(xié)議采用RS232串口協(xié)議。在本模塊中采用的RS232接口芯片是MAXIM公司的MAX232。該芯片的主要特點(diǎn)是：1、單5V電源工作2、LinBiCMOSTM工藝技術(shù)3、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器4、±30V輸入電平5、低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-232-E及ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)V.287、ESD保護(hù)大于MIL-STD-883（方法3015）標(biāo)準(zhǔn)的2000VMAX232功能分析：MAX23是MAXIM公司生產(chǎn)的RS232收發(fā)器，它支持EIA/TIA-232和ITU-TV.28/V.24通信協(xié)議，適用于便攜式設(shè)備使用（如筆記本電腦及PDA）。MAX232內(nèi)有一個(gè)高效電荷泵，可以完成兩路TTL/RS-232電平的轉(zhuǎn)換。圖4.7RS232通信串行通訊數(shù)據(jù)幀格式RS232接口電路的主要功能是：將來(lái)自微處理器的發(fā)送信號(hào)TxD通過(guò)“發(fā)送器”轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)中的電壓信號(hào)，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)中的電壓信號(hào)通過(guò)“接收器”轉(zhuǎn)換成被微處理器接收的RxD信號(hào)。任一時(shí)刻，RS-232收發(fā)器只能夠工作在“接收”或“發(fā)送”兩種模式之一，因此，必須為RS-232接口電路增加一個(gè)收/發(fā)邏輯控制電路。圖4.8串口模塊部分的主要電路圖4.4LED顯示模塊LED模塊系統(tǒng)中獨(dú)立性比較強(qiáng)的一個(gè)模塊，LED點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)顯示主要是靠LED模塊中自帶的LED控制器來(lái)完成，它只與與ARM的UART口進(jìn)行通信，當(dāng)它收到上位機(jī)的命令后，直接調(diào)用存儲(chǔ)器內(nèi)的相關(guān)程序驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣。它只和外部的串口模塊有連接。圖4.9為L(zhǎng)ED模塊與串口的連接示意圖：RxDTxD接口電路VCCRxDLED模塊TxDMAX23212V圖4.9LED模塊與串口連接示意圖5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本節(jié)主要是軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)主要包括對(duì)串口的控制，以及ARM主控程序的設(shè)計(jì)。由于本系統(tǒng)選用的LED屏自帶了非常完備的底層驅(qū)動(dòng)程序，故本系統(tǒng)只需編寫(xiě)一些上位機(jī)的控制軟件。5.1ARMADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的介紹ARMADS全稱為ARMDEVELOPERSUITE，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。ADS由命令行開(kāi)發(fā)工具，ARM實(shí)時(shí)庫(kù)，GUI開(kāi)發(fā)環(huán)境（CodeWarrior和AXD），實(shí)用程序和支持軟件組成。下面介紹一下本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)要用到的CodeWarrior和AXD。CodeWarriorforARM是一套完整的集成開(kāi)發(fā)工具，充分發(fā)揮了ARMRISC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ARMRISC的處理器而設(shè)計(jì)的,它可加速并簡(jiǎn)化嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，使得開(kāi)發(fā)人員只需通過(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)需離開(kāi)CodeWarrior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(xiě)上來(lái)。CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)為管理和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目提供了簡(jiǎn)單多樣化的圖形用戶界面。用戶可以使用ADS的CodeWarriorIDE為ARM和Thumb處理器開(kāi)發(fā)用C，C++，或ARM匯編語(yǔ)言的程序代碼。通過(guò)提供下面的功能，CodeWarriorIDE縮短了用戶開(kāi)發(fā)項(xiàng)目代碼的周期。1.全面的項(xiàng)目管理功能。2.子函數(shù)的代碼導(dǎo)航功能，使得用戶迅速找到程序中的子函數(shù)?？梢栽贑odeWarriorIDE為ARM配置在8.1.1中介紹的各種命令工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程代碼的編譯，匯編和鏈接。在CodeWarriorIDE中所涉及到的target有兩種不同的語(yǔ)義。目標(biāo)系統(tǒng)(Targetsystem)是特指代碼要運(yùn)行的環(huán)境，是基于ARM的硬件。比如，要為ARM開(kāi)發(fā)板上編寫(xiě)要運(yùn)行在它上面的程序，這個(gè)開(kāi)發(fā)板就是目標(biāo)系統(tǒng)。生成目標(biāo)(Buildtarget)是指用于生成特定的目標(biāo)文件的選項(xiàng)設(shè)置(包括匯編選項(xiàng)，編譯選項(xiàng)，鏈接選項(xiàng)以及鏈接后的處理選項(xiàng))和所用的文件的集合。CodeWarriorIDE能夠讓用戶將源代碼文件，庫(kù)文件還有其他相關(guān)的文件以及配置設(shè)置等放在一個(gè)工程中。每個(gè)工程可以創(chuàng)建和管理生成目標(biāo)設(shè)置的多個(gè)配置。例如，要編譯一個(gè)包含調(diào)試信息的生成目標(biāo)和一個(gè)基于ARM7TDMI的硬件優(yōu)化生成目標(biāo)，生成目標(biāo)可以在同一個(gè)工程中共享文件，同時(shí)使用各自的設(shè)置。ADS的CodeWarriorIDE是基于MetrowerksCodeWarriorIDE4.2版本的。它經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)牟眉粢灾С諥DS工具鏈。[17]針對(duì)ARM的配置面板為用戶提供了在CodeWarriorIDE集成環(huán)境下配置各種ARM開(kāi)發(fā)工具的能力，這樣用戶可以不用在命令控制臺(tái)下就能夠使用各種命令。[17]以ARM為目標(biāo)平臺(tái)的工程創(chuàng)建向?qū)?，可以使用戶以此為基礎(chǔ)，快速創(chuàng)建ARM和Thumb工程。由于ARM調(diào)試器(AXD)沒(méi)有集成在CodeWarriorIDE中，這就意味著，用戶不能在CodeWarriorIDE中進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試和查看變量。所以在調(diào)試的時(shí)候?qū)⒂玫紸XD軟件，在用這個(gè)軟件調(diào)試時(shí)要用到ARM仿真器，在調(diào)試時(shí)可以很方便的控制程序的運(yùn)行和查看變量。它提供對(duì)ARM處理器的指令集的仿真，為ARM和Thumb提供精確的模擬。用戶可以在硬件尚未做好的情況下，開(kāi)發(fā)程序代碼。5.2軟件的控制流程分析5.2.1握手信號(hào)的流程與通信數(shù)據(jù)幀格式通訊開(kāi)始上下位機(jī)都處于通訊就緒狀態(tài)。首先ARM發(fā)送幀頭，幀頭攜帶通訊模式﹑屏號(hào)等信息，LS-L接收到幀頭后，根據(jù)條件判斷是否接收數(shù)據(jù)，若不符合，立即返回主程序；若符合，則接收數(shù)據(jù)，并且返回信息。握手通訊過(guò)程說(shuō)明如下：1．上位機(jī)發(fā)送握手幀頭信息（2個(gè)字節(jié)屏號(hào)）；2．下位機(jī)接收幀頭后，返回屏號(hào)；3．上位機(jī)接收到返回的屏號(hào)后，開(kāi)始發(fā)送正式數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后等待返回成功信息；4．下位機(jī)接收數(shù)據(jù)成功后，返回屏號(hào)，表示成功。通用格式如下：屏號(hào)操作碼數(shù)據(jù)長(zhǎng)度操作數(shù)幀尾[說(shuō)明]:屏號(hào):LED屏號(hào)（幀頭）(1byte)操作碼:見(jiàn)操作碼編號(hào)表(1byte) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度:發(fā)送的操作數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（當(dāng)下載數(shù)據(jù)時(shí)頁(yè)數(shù)Pages）(1bytes)操作數(shù)據(jù):ARM下發(fā)的數(shù)據(jù)(nbytes)幀尾:0XFF(1byte)操作碼編號(hào)表： 操作碼意義0XD6下載數(shù)據(jù)（16點(diǎn)陣字庫(kù)方式）0XD7 下載字幕（16點(diǎn)陣字庫(kù)方式）加載數(shù)據(jù)的具體格式：0XD6:下載數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)段名稱意義LED_Number1byte HEX 幀頭（屏號(hào)）Operate_Code1byte HEX 操作碼(0XD6)Area_Mode1byte HEX 區(qū)域類型(0XC0)Saved1byte HEX保留字節(jié)Area_Beginrow2bytesHEX區(qū)域起始橫向坐標(biāo)Area_Beginlen2bytesHEX區(qū)域起始縱向坐標(biāo)Area_Endrow2bytesHEX區(qū)域結(jié)束橫向坐標(biāo)Area_Endlen2bytesHEX區(qū)域結(jié)束縱向坐標(biāo)Operate_BytesHEX 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度Display_ModexbytesHEX顯示方式Display_Data xbytesHEX顯示數(shù)據(jù)Frame_End 1byte HEX 幀尾（0xAA）表5-1下載數(shù)據(jù)格式說(shuō)明：區(qū)域類型(1Byte)：主區(qū)為0x04顯示方式（4Bytes）：進(jìn)入方式DisplayStyle： 0：表示隨機(jī)狀態(tài) 1-39：表示相應(yīng)的進(jìn)入方式退出方式ExitDisplay保留，默認(rèn)為0。運(yùn)行速度DisplayTime： 0-15分16個(gè)等級(jí)級(jí)別越大處理時(shí)間越長(zhǎng)，運(yùn)行速度越慢；當(dāng)為0時(shí)，速度最快。顯示時(shí)間DisplaySpeed： 0-255分256個(gè)等級(jí)級(jí)別越大顯示時(shí)間越長(zhǎng)，一個(gè)級(jí)別大約為1秒；當(dāng)為0時(shí)，顯示時(shí)間為0。2.0XD7:下載游走字幕命令該命令的命令格式與上一個(gè)是相同的。LED_Number 1byte HEX 幀頭（屏號(hào)） Operate_Code 1byte HEX 操作碼(0XD7) Area_Mode 1byte HEX 區(qū)域類型(0XC0) Saved 1byte HEX保留字節(jié)Area_Beginrow2bytesHEX區(qū)域起始橫向坐標(biāo)Area_Beginlen2bytesHEX區(qū)域起始縱向坐標(biāo)Area_Endrow2bytesHEX區(qū)域起始橫向坐標(biāo)Area_Endlen2bytesHEX區(qū)域起始縱向坐標(biāo)Operate_Bytes 1byte HEX 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(最大頁(yè)數(shù)Pages) Display_Mode4bytesHEX 顯示方式Display_Data xbytes HEX 顯示數(shù)據(jù)Frame_End 1byte HEX 幀尾（0xAA）說(shuō)明：區(qū)域類型(1Byte)：字幕為0x08其它與主區(qū)相同。5.2.2通信實(shí)例分析發(fā)送舉例說(shuō)明：12345678例如對(duì)第1號(hào)發(fā)送主區(qū)數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)屏上1號(hào)位置顯示數(shù)據(jù)為：12345678通訊格式如下：幀頭操作碼區(qū)域類型區(qū)域坐標(biāo)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度顯示方式顯示數(shù)據(jù)幀尾0x010xD60x04保留字節(jié)起始橫向起始縱向結(jié)束橫向結(jié)束縱向Pages(最大數(shù)據(jù)頁(yè))4字節(jié)0x31,0x01,0x32,0x01,0x33,0x01,0x34,0x01,0x35,0x02,0x36,0x02,0x37,0x02,0x38,0x02,0xAA表5-2通訊格式5.3ARM主程序的設(shè)計(jì)5.3.1主程序的簡(jiǎn)要分析在ARM沒(méi)有收到報(bào)站信號(hào)（即中斷信號(hào)）之前，ARM主要執(zhí)行主程序，主程序的作用就是完成對(duì)串口和中斷口的初始化設(shè)置，隨后等待中斷信號(hào)的到來(lái)，若有中斷，則轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷子程序。主程序的代碼規(guī)模不大，以下為主程序的主要程序代碼：voidmain(){UARTMODEuart0_set;uart0_set.datab=8; //8位數(shù)據(jù)位uart0_set.stopb=1;//1位停止位uart0_set.parity=0; //無(wú)奇偶校驗(yàn)UART0_Ini(115200,uart0_set); //初始化串口模式U0FCR=0x01;//使能FIFOInin-IRQ()；while(1) {delay(uint321000)； }//等待中斷5.3.2主程序流程圖程序流程圖如下：開(kāi)始開(kāi)始串口初始化中斷初始化執(zhí)行中斷子程序返回有無(wú)中斷無(wú)有圖5.1主程序流程圖5.4中斷子程序的設(shè)計(jì)5.4.1中斷子程序的簡(jiǎn)要分析本系統(tǒng)采用的LED模塊具有極其完善的底層驅(qū)動(dòng)程序，所以在本設(shè)計(jì)中就無(wú)需設(shè)計(jì)LED底層驅(qū)動(dòng)程序，只需嚴(yán)格按照既有的數(shù)據(jù)幀格式向LED模塊傳送各種參數(shù)即可，LED控制器將自行調(diào)用各種底層驅(qū)動(dòng)程序。中斷子程序的主要功能函數(shù)就是將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，以及從串口讀取下位機(jī)的返回信號(hào)：實(shí)現(xiàn)該功能的三個(gè)子程序如下：子程序SendByte(uint8data)的功能是將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，然后串口自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到LED模塊。voidSendByte