基于arm9嵌入式led跑馬燈設(shè)計

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用》綜合實驗題目基于ARM9的LED跑馬燈設(shè)計小組成員王堅孫海濤吳燁 學(xué)號201313250012013132500320131325009 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Ｏ一六年五月二十九日摘要 1一、設(shè)計內(nèi)容 31.1設(shè)計任務(wù) 31.2設(shè)計目的 31.3設(shè)計要求 3二、設(shè)計方案 42.1系統(tǒng)組成 42.2系統(tǒng)工作原理 5三、硬件設(shè)計 83.1設(shè)計思路 83.2系統(tǒng)電路設(shè)計 9四、軟件設(shè)計 94.1設(shè)計思路 94.2程序清單 10五、實驗調(diào)試及結(jié)果 135.1硬件連接 135.2USB驅(qū)動安裝 135.3并口驅(qū)動安裝 135.4DNW配置 145.5ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用 145.6系統(tǒng)調(diào)試和測試 145.6.1

調(diào)試環(huán)境 145.6.2

硬件調(diào)試 145.7實驗效果圖 15六、課程設(shè)計總結(jié)15七、參考文獻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)的飛速開展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在各個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計采用嵌入式ARM9模塊化設(shè)計實現(xiàn)LED跑馬燈。通過FL2440開發(fā)板、JTAG調(diào)試板、PC機相連接構(gòu)成硬件系統(tǒng)，使用軟件CodeWarriorIDE、AXDDebugger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跑馬燈程序，最終生成二進制文件，燒寫到FL2440的Flash中，實現(xiàn)對開發(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TitleAuthorsSchoolofInformationandControl,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044Abstract：withtherapiddevelopmentofembeddedtechnology,embeddedsystemhasinvariousfieldshaveawiderangeofapplications.ThisdesignadoptsmodularizationdesignofembeddedARM9ledmarquee.Throughfl2440developmentboard,JTAGdebugboard,PCconnectedtoconstituteasystemofhardware,usingsoftwareofCodeWarriorIDE,AXDdebuggerafteraseriesofsettingssetupadsdevelopmentenvironmenttowriteanddebugledMarqueeprocedures,andultimatelygeneratebinaryfile,burnwrotefl2440flashtoachievethedevelopmentboardonlightemittingdiodeLEDmarqueecontrol.keywords：ARM9,fl2440developmentboard,adsDevelopmentEnvironment一、設(shè)計內(nèi)容1.1設(shè)計任務(wù)本課程設(shè)計是基于ARM9的LED跑馬燈設(shè)計，本課程設(shè)計的根本任務(wù)，是著重提高學(xué)生在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面的實踐技能，樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。學(xué)生通過電路設(shè)計、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裸機環(huán)境下的C語言編程，掌握S3C2440A內(nèi)部相關(guān)存放器的操作方法，最終實現(xiàn)對外部設(shè)備的控制。1.2設(shè)計目的〔1〕注重培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識、獨立分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，并獲得科學(xué)研究的根底訓(xùn)練?！?〕了解所選擇的ARM芯片各個引腳功能，工作方式，計數(shù)/定時，I/O口，中斷等的相關(guān)原理，并穩(wěn)固學(xué)習(xí)嵌入式的相關(guān)內(nèi)容知識?！?〕通過軟硬件設(shè)計實現(xiàn)利用ARM芯片對LED跑馬燈的顯示。1.3設(shè)計要求通過綜合實驗各環(huán)節(jié)的實踐，應(yīng)使學(xué)生到達如下要求：〔1〕初步掌握電子電路分析和設(shè)計的根本方法?！瞐〕先分析FL2440開發(fā)板的原理圖；〔b〕選擇元器件，安裝電路，獨立進行試驗，并通過調(diào)試改良方案；〔c〕分析實驗結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告?！?〕培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題能力。包括：〔a〕學(xué)會自己分析跑馬燈、找出解決問題的方法；〔b〕對設(shè)計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案?！瞔〕掌握一些測試電路的根本方法，實驗中出現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗、再判斷〞的根本方法獨立解決；〔d〕能對實驗結(jié)果進行分析和評價。〔3〕掌握安裝、布線、調(diào)試等根本技能，穩(wěn)固常用儀器的正確使用方法?！?〕通過嚴格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點、全面觀點及團結(jié)協(xié)作的精神。二、設(shè)計方案2.1系統(tǒng)組成系統(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的情況下,更改底板的功能組成,以適用不同的功能。同時,由于核心板采用多層PCB板設(shè)計,而底板采用雙層板即可,從而大大的降低了系統(tǒng)的本錢。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2.2S3C2440結(jié)構(gòu)框圖2.2系統(tǒng)工作原理2.2.1系統(tǒng)實現(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)過一個限流電阻接電源VCC。當(dāng)GPIO口為低電平時，LED兩端產(chǎn)生電壓降，這時LED有電流通過并發(fā)光。反之當(dāng)GPIO為高電平時，LED將熄滅。注意亮滅之間要有一定的延時，以便人眼能夠區(qū)分出來。2.2.2GPIO擴展口引腳及定義擴展口共30針，其中有2路SPI接口、1路IIC接口、4路AD(另外4路通過CON5引出)，其他為IO口。 圖2.3GPIO擴展口引腳布局 表2.1GPIO擴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/GPF326EINT4/GPF427IICSDA28IICSCL29VDD33V30GND實驗相應(yīng)存放器：端口數(shù)據(jù)存放器:端口上拉電阻時能存放器:端口配置存放器:三、硬件設(shè)計3.1設(shè)計思路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。翻開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)時按空格鍵〕。3.翻開軟件‘ADSCodeWarrior’,新建工程‘led.mcp’，并添加兩個程序文件‘led.c’和‘init.s’〔匯編文件〕。4.對工程文件進行相應(yīng)設(shè)置〔參考《開發(fā)板準備實驗》1.7節(jié)〕5.編譯該工程，成功后將生成映像文件‘led.axf’。翻開AXD，裝載映像文件‘led.axf’。6.運行程序，觀察結(jié)果。PCPC調(diào)試板25調(diào)試板開發(fā)板20COMO開發(fā)板圖3.1硬件連接圖3.2系統(tǒng)電路設(shè)計 圖3.2連線圖四、軟件設(shè)計4.1設(shè)計思路開始熄滅LED0，點亮LED1開始熄滅LED0，點亮LED1設(shè)置GPB端口為輸出狀態(tài)延時設(shè)置GPB端口為輸出狀態(tài)延時熄滅LED1，熄滅LED1，點亮LED2熄滅所有LED燈延時關(guān)閉蜂鳴器延時關(guān)閉蜂鳴器熄滅LED2，熄滅LED2，點亮LED3設(shè)置GPB端口使用內(nèi)部上拉點亮LED0延時點亮LED0延時延時延時圖4.1程序流程圖4.2程序清單led.c/* 本實驗接口說明GPB5LED0 GPB6LED1 GPB8LED2 GPB10LED3*//*地址聲明*/#defineGPBCON(*(volatileunsigned*)0x56000010)#defineGPBDAT(*(volatileunsigned*)0x56000014)#defineGPBUP(*(volatileunsigned*)0x56000018)#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/*定義全局變量*//*函數(shù)聲明*/voidDelay(intx);/*/函數(shù)名稱： Delay功能描述： 延時函數(shù)傳參： intx返回值： 無*/voidDelay(intx){ intk,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，進入跑馬燈死循環(huán)傳參： 無返回值： int0*/intledMain(void){ GPBCON=0x1dd7fc; //GPB5,GPB6,GPB8,GPB10設(shè)置為輸出 GPBDAT=((1<<5)|(1<<6)|(1<<8)|(1<<10)); //使LED全滅 GPBDAT&=0xffe; //關(guān)閉蜂鳴器GPBUP=0x00; while(1) //死循環(huán) { GPBDAT=~(1<<5); //LED0亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<6); //LED1亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<8); //LED2亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<10); //LED3亮 Delay(500); } return0;}init.s〔匯編文件〕AREA|DATA|,CODE,READONLYENTRYldrr13,=0x1000IMPORTledMainbledMainEND五、實驗調(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，也可以修改〕,另一端與計算機的串口相連；3.JTAG板左邊25針接口應(yīng)接連接到PC機的并口上，而右邊20針接口需要通過排線連接到開發(fā)板的JTAG接口。5.2USB驅(qū)動安裝1.用串口線連接好開發(fā)板〔默認用串口0〕和PC機。翻開DNW進行相應(yīng)配置,開發(fā)板上電，待Bootloader啟動之后使其停在菜單處〔在系統(tǒng)引導(dǎo)并讀秒時按回車鍵〕。2.用USB線將PC機和開發(fā)板的USBDEVICE口相連，此時PC機系統(tǒng)會提示發(fā)現(xiàn)新硬件，下面按提示安裝USB驅(qū)動。3.好USB驅(qū)動后可以看到在設(shè)備管理器中的“通用串行總線控制器〞下多了“SECSOCTestBoard〞一項，到此USB驅(qū)動就安裝好了。重啟開發(fā)板，停在菜單處時，DNW的標(biāo)題欄會提示：【USB:OK】。5.3并口驅(qū)動安裝1.將光盤中“FL2440\windows下驅(qū)動\GIVEIO〞文件夾中的“GIVEIO.SYS〞拷貝到WINDOWS的系統(tǒng)驅(qū)動目錄下〔例如：C:\WINNT\system32\drivers〞〕；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〞點擊“下一步〞；4.選擇“安裝我手動從列表選擇的硬件〞，點擊“下一步〞；5.選擇“端口〞，點擊“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，點擊“確定〞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。5.4DNW配置1.翻開DNW.EXE軟件，在第一個下拉菜單〔SerialPort〕中選擇connect，此時在軟件的標(biāo)題欄會顯示[COM1,115200bps]；2.點擊Configuration,會彈出如下對話框，在這里可以選擇波特率和串口；3.‘DownloadAddress’地址要選擇‘0x30800000’(此參數(shù)為下載到內(nèi)存的地址：0x30000000~0x34000000，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后邊會跟著顯示[USB:OK],假設(shè)沒有顯示可將USB重新插拔。〔前提是PC機已安裝USB驅(qū)動程序〕。此時就可以利用boot程序來進行串口或USB下載了。5.5ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用1.使用ADS創(chuàng)立工程2.編譯和鏈接工程3.Linker設(shè)置5.6系統(tǒng)調(diào)試和測試5.6.1

調(diào)試環(huán)境PCB板制作好后,進行系統(tǒng)調(diào)試需要進行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個過程。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)程序和測試程序。焊接PCB時應(yīng)首先焊接電源模塊,只有在電源模塊測試正常時才能焊接其它的模塊,否則在通電測試時會損壞其它模塊的芯片;另外,在進行測試時還要注意防止人為造成的短路現(xiàn)象。5.6.2

硬件調(diào)試(1)加電前的檢查:加電調(diào)試之前要對照電路原理圖和實際線路進行檢查,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裝、短路、錯接、多接、少接等現(xiàn)象;用萬用表檢測焊接和接插件是否良好;各焊點之間有無短路,焊點是否存在虛焊;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、正負極間是否存在短路的情況。(2)加電檢測和調(diào)試:做完加電前的檢查,確認無誤后,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,用萬用表分別測量個關(guān)鍵點和各集成芯片的電源端的電壓值,各輸入和輸出端的高、低電平值及邏輯關(guān)系等是否正常。如假設(shè)這些都沒有問題,就通