嵌入式課程設(shè)計(jì)-

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(shè)計(jì)內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"2、 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 6\o"CurrentDocument"3.1EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)平臺 6\o"CurrentDocument"3.2ULINK2仿真器套件，PC機(jī) 6\o"CurrentDocument"4、 軟件設(shè)計(jì) 64.2程序流程圖設(shè)計(jì) 74.3調(diào)試運(yùn)行結(jié)果 7\o"CurrentDocument"5、 總結(jié)與體會 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 9摘要為了掌握嵌入式技術(shù)，就應(yīng)該學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)采用ARM原理和C語言程序設(shè)計(jì)的，設(shè)置S3C2410X處理器UART相關(guān)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(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)S3C2410X處理器和PC機(jī)的結(jié)合。關(guān)鍵字： EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)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(jī)和DSP等嵌入式系統(tǒng)之間，以及嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)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(jié)構(gòu)中，通常只有一個(gè)8位或16位的CPU,不僅要完成主流程的工作，同時(shí)還要處理隨時(shí)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(shè)計(jì)與PC機(jī)有很大的不同。為了順應(yīng)當(dāng)今世界技術(shù)革新的潮流，了解、學(xué)習(xí)和掌握嵌入式技術(shù)，就必然要學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)，通過EmbestIDEProforARM軟件編寫程序，仿真調(diào)試。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺與PC的串口通信。通過PC的超級終端顯示接受的結(jié)果。2、設(shè)計(jì)方案2.1方案選擇本設(shè)計(jì)只用了EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)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(gè)獨(dú)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(shí)鐘最高波特率達(dá)230.4Kbps，如果使用外部設(shè)備提供的時(shí)鐘，可以達(dá)到更高的速率。每一個(gè)UART單元包含一個(gè)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(gè)或兩個(gè)停止位，5bit/6bit/7bit/或8bit數(shù)據(jù)寬度和奇偶校驗(yàn)。2.1.2波特率的產(chǎn)生波特率由一個(gè)專用的UART波特率分頻寄存器(UBRDIVn)控制，計(jì)算公式如下：UBRDIVn=(int)(ULK/(bpsx16))-1或者UBRDIVn=(int)(PLK/(bpsx16))-1其中：時(shí)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(dāng)波特率為115200時(shí)，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(guān)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(xì)介紹，請參照相關(guān)教材和數(shù)據(jù)手冊。發(fā)送數(shù)據(jù)幀是可編程的。一個(gè)數(shù)據(jù)幀包含一個(gè)起始位，5到8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可選的奇偶校驗(yàn)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(gè)起始位，5到8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)可選的奇偶校驗(yàn)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(cuò)，奇偶校驗(yàn)錯(cuò)，幀錯(cuò)誤和傳輸中斷，每一個(gè)錯(cuò)誤均可以設(shè)置一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志。溢出錯(cuò)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(yàn)錯(cuò)是指接收器檢測到的校驗(yàn)和與設(shè)置的不符。幀錯(cuò)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(shí)間。在FIFO模式下，如果RxFIFO非空，而在3個(gè)字的傳輸時(shí)間內(nèi)沒有接收到數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生超時(shí)。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(yàn)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(shí)中斷允許；0：接收超時(shí)中斷不允許。UCONn[6]=1:產(chǎn)生接收錯(cuò)誤中斷；0：不產(chǎn)生接收錯(cuò)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(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷01：TxFIFO寄存器中有4個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷10：TxFIFO寄存器中有8個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷11：TxFIFO寄存器中有0個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷UFCONn[5:4]= 00:RxFIFO寄存器中有0個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷01：RxFIFO寄存器中有4個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷10：RxFIFO寄存器中有8個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷11：RxFIFO寄存器中有0個(gè)字節(jié)就觸發(fā)中斷UFCONn[3]:保留。UFCONn[2]=1:FIFO復(fù)位清零TxFIFO;0:FIFO復(fù)位不清零TxFIFOUFCONn[1]=1:FIFO復(fù)位清零RxFIFO;0:FIFO復(fù)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(gè)寄存器存放著發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，當(dāng)然只有一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù)。需要注意的是在發(fā)生溢出錯(cuò)誤的時(shí)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(cuò)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(jìn)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(zhuǎn)換器。3、硬件設(shè)計(jì)3.1EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)平臺采用雙CPU子板，ARM7S3C44B0子板，ARM9S3C2410子板，16MNandFlash；4KbitIICBUS的串行EEPROM，2個(gè)串口，兩個(gè)中斷按鈕，4個(gè)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(gè)USB主口；1個(gè)USB從口，Sd卡，VGA接口，雙PCI擴(kuò)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(kuò)模塊支持：提供GPRS模塊、提供GPS模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、攝像模塊、PCI外部焊接板核心模塊：基于ARM7架構(gòu)的嵌入式芯片三星S3C44B0X芯片（或ARM9架構(gòu)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(xiǎn)絲2MX16bitFlash；4MX16bitSDRM復(fù)位開關(guān)EmbestEDUKIT-III軟件配置：uCosII實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，uClinux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植例子以及源代碼，WinCE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植例子*，Vxworks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植例子，GNUtoolchainincludingARMcrosscompiler,Linker,Assembler,andUtilities，基于EmbestIDEProforARM環(huán)境和EmbestEDUKIT-III實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)源程序。3.2ULINK2仿真器套件，PC機(jī)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(shí)鐘支持和實(shí)時(shí)代理等功能。開發(fā)工程師通過結(jié)合使用RealViewMDK的調(diào)試器和ULINK2,可以方便的在目標(biāo)硬件上進(jìn)行片上調(diào)試（使用on-chipJTAG，SWD和OCDS）、Flash編程。4、軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)備EmbestIDEforARM集成開發(fā)環(huán)境，Windows98/2000/NT/XP4.2程序流程圖設(shè)計(jì)圖2程序流程圖4.3調(diào)試運(yùn)行結(jié)果bootsuccess...UARTOCommunicationTestExamplePleaseinputwordsTthenpressEnter:如果輸入就會馬上顯示在超級終端上(假設(shè)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(jié)與體會一方面，通過這一周的課程設(shè)計(jì)，對關(guān)于EmbestEduKit-III實(shí)驗(yàn)平臺，ULINK2仿真器套件，S3C2410X串行通訊(UART)單元結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方面，對串口通信的過程有了更深刻的理解和領(lǐng)會。通過本次課程設(shè)計(jì)，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(yīng)用》課程中所學(xué)的基本理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，使我對《ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)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(gòu)。進(jìn)一步激發(fā)了我對所學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣;提高了我的思考與實(shí)踐能力。參考文獻(xiàn)張勇編著.《ARM原理與C語言程序設(shè)計(jì)》.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.王勇編著.《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》.杭州：浙江大學(xué)出版社，2007.馬忠梅.《ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.周立功等編著.《ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200