嵌入式課程設計-

TOC\o"1-5"\h\z摘要 2\o"CurrentDocument"1、 緒論 2\o"CurrentDocument"1.1目的和意義 2\o"CurrentDocument"1.2設計內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"2、 設計方案 3\o"CurrentDocument"2.1方案選擇 3\o"CurrentDocument"2.1.1S3C2410X串行通訊（UART）單元 3\o"CurrentDocument"2.1.2波特率的產(chǎn)生 3\o"CurrentDocument"UART通信操作 4\o"CurrentDocument"UART控制寄存器 4RS232接口電路 5\o"CurrentDocument"3、 硬件設計 6\o"CurrentDocument"3.1EmbestEduKit-III實驗平臺 6\o"CurrentDocument"3.2ULINK2仿真器套件，PC機 6\o"CurrentDocument"4、 軟件設計 64.2程序流程圖設計 74.3調(diào)試運行結果 7\o"CurrentDocument"5、 總結與體會 8\o"CurrentDocument"參考文獻 9摘要為了掌握嵌入式技術，就應該學習以ARM微處理器為核心的嵌入式開發(fā)環(huán)境和開發(fā)平臺。本設計采用ARM原理和C語言程序設計的，設置S3C2410X處理器UART相關控制寄存器和ARM處理器系統(tǒng)硬件電路中UART接口，利用EmbestEduKit-III實驗平臺實現(xiàn)S3C2410X處理器和PC機的結合。關鍵字： EmbestEduKit-III實驗平臺；S3C2410X串行通訊（UART）單元；UART控制寄存器；串口通信1、緒論1.1目的和意義串口通信是目前單片機和DSP等嵌入式系統(tǒng)之間，以及嵌入式系統(tǒng)與PC機或無線模塊之間的一種非常重要且普遍使用的通信方式。在嵌入式系統(tǒng)的硬件結構中，通常只有一個8位或16位的CPU,不僅要完成主流程的工作，同時還要處理隨時發(fā)生的各種中斷，因而嵌入式系統(tǒng)中的串口通信程序設計與PC機有很大的不同。為了順應當今世界技術革新的潮流，了解、學習和掌握嵌入式技術，就必然要學習和掌握以ARM微處理器為核心的嵌入式開發(fā)環(huán)境和開發(fā)平臺。1.2設計內(nèi)容本設計采用EmbestEduKit-III實驗平臺實現(xiàn)，通過EmbestIDEProforARM軟件編寫程序，仿真調(diào)試。實現(xiàn)實驗平臺與PC的串口通信。通過PC的超級終端顯示接受的結果。2、設計方案2.1方案選擇本設計只用了EmbestEduKit-III實驗平臺的部分模塊。其中包括ARM核心芯2.1.1S3C2410X串行通訊(UART)單元S3C2410XUART單元提供三個獨立的異步串行通信接口，皆可工作于中斷和DMA模式。使用系統(tǒng)時鐘最高波特率達230.4Kbps，如果使用外部設備提供的時鐘，可以達到更高的速率。每一個UART單元包含一個16字節(jié)的FIFO,用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。S3C44B0XUART支持可編程波特率，紅外發(fā)送/接收，一個或兩個停止位，5bit/6bit/7bit/或8bit數(shù)據(jù)寬度和奇偶校驗。2.1.2波特率的產(chǎn)生波特率由一個專用的UART波特率分頻寄存器(UBRDIVn)控制，計算公式如下：UBRDIVn=(int)(ULK/(bpsx16))-1或者UBRDIVn=(int)(PLK/(bpsx16))-1其中：時鐘選用ULK還是PLK由UAR控制寄存器UCONn[10]的狀態(tài)決定。如果UCONn[10]=0，用PLK作為波特率發(fā)生，否則選用ULK做波特率發(fā)生°UBRDIVn的值必須1到(216-1)之間。例如：ULK或者PLK等于40MHz，當波特率為115200時，UBRDIVn=(int)(40000000/(115200x16))-1=(int)(21.7)-1=21-1=202.1.3UART通信操作下面簡略介紹UART操作，關于數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)接收，中斷產(chǎn)生，波特率產(chǎn)生，輪流檢測模式，紅外模式和自動流控制的詳細介紹，請參照相關教材和數(shù)據(jù)手冊。發(fā)送數(shù)據(jù)幀是可編程的。一個數(shù)據(jù)幀包含一個起始位，5到8個數(shù)據(jù)位，一個可選的奇偶校驗位和1到2位停止位，停止位通過行控制寄存器ULCONn配置。與發(fā)送類似，接收幀也是可編程的。接收幀由一個起始位，5到8個數(shù)據(jù)位，一個可選的奇偶校驗和1到2位行控制寄存器ULCONn里的停止位組成。接收器還可以檢測溢出錯，奇偶校驗錯，幀錯誤和傳輸中斷，每一個錯誤均可以設置一個錯誤標志。溢出錯誤（Overrunerror）是指已接收到的數(shù)據(jù)在讀取之前被新接收的數(shù)據(jù)覆蓋。奇偶校驗錯是指接收器檢測到的校驗和與設置的不符。幀錯誤指沒有接收到有效的停止位。傳輸中斷表示接收數(shù)據(jù)RxDn保持邏輯0超過一幀的傳輸時間。在FIFO模式下，如果RxFIFO非空，而在3個字的傳輸時間內(nèi)沒有接收到數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生超時。2.1.4UART控制寄存器1） UART行控制寄存器ULCONn該寄存器的第6位決定是否使用紅外模式，位5?3決定校驗方式，位2決定停止位長度，位1和0決定每幀的數(shù)據(jù)位數(shù)。2） UART控制寄存器UCONn該寄存器決定UART的各種模式。UCONn[10]=1:ULK做比特率發(fā)生；0：PLK做比特率發(fā)生。UCONn[9]=1:Tx中斷電平觸發(fā)；0：Tx中斷脈沖觸發(fā)。UCONn[8]=1:Rx中斷電平觸發(fā)；0：Rx中斷脈沖觸發(fā)。UCONn[7]=1:接收超時中斷允許；0：接收超時中斷不允許。UCONn[6]=1:產(chǎn)生接收錯誤中斷；0：不產(chǎn)生接收錯誤中斷。UCONn[5]=1: 發(fā)送直接傳給接收方式（Loopback）；0：正常模式。UCONn[4]=1: 發(fā)送間斷信號；0：正常模式發(fā)送。UCONn[3：2]: 發(fā)送模式選擇00：不允許發(fā)送；01：中斷或查詢模式10：DMA0請求（UART0）DMA3請求（UART2）11:DMA1請求（UART1）.UCONn[1：0]: 接收模式選擇00：不允許接收01：中斷或查詢模式10:DMA0請求(UART0)DMA3請求(UART2)11:DMA1請求(UART1)UARTFIFO控制寄存器UFCONnUFCONn[7:6]=00：TxFIFO寄存器中有0個字節(jié)就觸發(fā)中斷01：TxFIFO寄存器中有4個字節(jié)就觸發(fā)中斷10：TxFIFO寄存器中有8個字節(jié)就觸發(fā)中斷11：TxFIFO寄存器中有0個字節(jié)就觸發(fā)中斷UFCONn[5:4]= 00:RxFIFO寄存器中有0個字節(jié)就觸發(fā)中斷01：RxFIFO寄存器中有4個字節(jié)就觸發(fā)中斷10：RxFIFO寄存器中有8個字節(jié)就觸發(fā)中斷11：RxFIFO寄存器中有0個字節(jié)就觸發(fā)中斷UFCONn[3]:保留。UFCONn[2]=1:FIFO復位清零TxFIFO;0:FIFO復位不清零TxFIFOUFCONn[1]=1:FIFO復位清零RxFIFO;0:FIFO復位不清零RxFIFOUFCONn[0]=1:允許FIFO功能；0：不允許FIFO功能UARTMODEM控制寄存器UMCONn(n=0或1)UMCONn[7:5] 保留，必須全為0UMCONn[4]=1：允許使用AFC模式；0：不允許使用AFCUMCONn[3:1] 保留，必須全為0UMCONn[0]=1：激活nRTS;0:不激活nRTS發(fā)送寄存器UTXH和接收寄存器URXH這兩個寄存器存放著發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，當然只有一個字節(jié)8位數(shù)據(jù)。需要注意的是在發(fā)生溢出錯誤的時候，接收的數(shù)據(jù)必須被讀出來，否則會引發(fā)下次溢出錯誤。2.1.5RS232接口電路UART0串口電路如圖4-4-1所示，UART0只采用二根接線RXD0和TXD0，因此只能進行簡單的數(shù)據(jù)傳輸及接收功能。UART0則采用MAX3221E作為電平轉換器。3、硬件設計3.1EmbestEduKit-III實驗平臺采用雙CPU子板，ARM7S3C44B0子板，ARM9S3C2410子板，16MNandFlash；4KbitIICBUS的串行EEPROM，2個串口，兩個中斷按鈕，4個LED,320*240STN彩色LCD及TSP觸摸屏，4X5鍵盤，20針JTAG接口，PS/2接口，2個USB主口；1個USB從口，Sd卡，VGA接口，雙PCI擴展接口，雙以太網(wǎng)接口，8段數(shù)碼管，雙CAN總線模塊，A/D、D/A模塊，IDE硬盤+CF卡模塊；固態(tài)硬盤16MX8bit，MICROPHONE輸入口，IIS音頻信號輸出口，GPRS模塊（選配），GPS模塊（選配）。多外擴模塊支持：提供GPRS模塊、提供GPS模塊、步進電機模塊、攝像模塊、PCI外部焊接板核心模塊：基于ARM7架構的嵌入式芯片三星S3C44B0X芯片（或ARM9架構的嵌入式芯片三星S3C2410V6）,整套系統(tǒng)可通過CPU子板可自由更換變化為ARM7或者ARM9電源：外部5V電源供電或者由USB接PC供電，電源指示LED以及500mA保險絲2MX16bitFlash；4MX16bitSDRM復位開關EmbestEDUKIT-III軟件配置：uCosII實時操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，uClinux實時操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，Linux實時操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，WinCE實時操作系統(tǒng)移植例子*，Vxworks實時操作系統(tǒng)移植例子，GNUtoolchainincludingARMcrosscompiler,Linker,Assembler,andUtilities，基于EmbestIDEProforARM環(huán)境和EmbestEDUKIT-III實驗箱實驗源程序。3.2ULINK2仿真器套件，PC機ULINK2不僅具有ULINK仿真器的所有功能，還增加了串行調(diào)試（SWD）支持，返回時鐘支持和實時代理等功能。開發(fā)工程師通過結合使用RealViewMDK的調(diào)試器和ULINK2,可以方便的在目標硬件上進行片上調(diào)試（使用on-chipJTAG，SWD和OCDS）、Flash編程。4、軟件設計4.1軟件設備EmbestIDEforARM集成開發(fā)環(huán)境，Windows98/2000/NT/XP4.2程序流程圖設計圖2程序流程圖4.3調(diào)試運行結果bootsuccess...UARTOCommunicationTestExamplePleaseinputwordsTthenpressEnter:如果輸入就會馬上顯示在超級終端上(假設輸入為abcdefg)，輸入回車符后打印一整串字苻:Thewordsthatyouinputare：abcdefg按回車鍵就會顯示：abcdefg串口通信成功完成。5、總結與體會一方面，通過這一周的課程設計，對關于EmbestEduKit-III實驗平臺，ULINK2仿真器套件，S3C2410X串行通訊(UART)單元結構的知識有了更加深刻的理解，而且對其用法掌握的更加熟練。在課程設計過程中，能夠不斷地發(fā)現(xiàn)問題，并想辦法解決，如此提高了解決問題的能力。在程序設計方面，對串口通信的過程有了更深刻的理解和領會。通過本次課程設計，使我對ARM嵌入式開發(fā)有了一定的掌握和理解，鞏固了我在《ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應用》課程中所學的基本理論知識和實驗技能，使我對《ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應用》課程有了更深入的了解，熟悉了S3C2410的串口的使用，了解S3C2410的內(nèi)部功能模塊，及內(nèi)核架構。進一步激發(fā)了我對所學專業(yè)學習的興趣;提高了我的思考與實踐能力。參考文獻張勇編著.《ARM原理與C語言程序設計》.西安：西安電子科技大學出版社，2004.王勇編著.《嵌入式系統(tǒng)原理與設計》.杭州：浙江大學出版社，2007.馬忠梅.《ARM嵌入式處理器結構與應用》.北京：北京航空航天大學出版社，2002.周立功等編著.《ARM微控制器基礎與實戰(zhàn)》.北京：北京航空航天大學出版社，200