毕业设计（论文）-基于嵌入式的汽车里程传感器耐久测试台的设计.doc

芜湖职业技术学院毕 业 论 文题 目 基 于 嵌 入 式 的 汽 车 里 程传 感 器 耐 久 测 试 台 设 计院系名称： 芜湖职业技术学院 信息工程系专业班级： 09嵌入式技术与应用1班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011 年 03 月 17 日31摘 要 本次毕业设计的题目是基于嵌入式的汽车里程传感器耐久测试台的设计，在本次设计中我们采用了arm9控制步进电机，实现了用键盘输入设定步进电机的速度，启停控制步进电机，实现了在lcd12864上显示转速、启停标志，实现了用频率采集来测定传感器速度，以及测定传感器输出方波占空比等。本文系统的介绍了arm控制步进电机的原理及控制过程，lcd12864显示原理以及频率采集、方波占空比等。运用c语言实现系统的各种功能，借助仿真工具proteus和单片机编程软件keil实现了系统软、硬件的交互仿真，并结合液晶显示器12864、s3c6410和步进电机进行了电路焊接和调试，实现了毕业设计目的。 本设计汽车里程传感器耐久测试台可实现对汽车速度、仪表上显示转速、启停标志等方面的监控，可广泛地应用在斜度测量、交通安全系统等领域。关键词 arm；步进电机；传感器；lcd12864；s3c6410；频率采集；方波占空比 目 次 1 引 言 1 1.1 adxl202 的 引 脚 定 义 及 基 本 特 性 11.2 测 量 原 理 21.3 加 速 度 的 计 算 31.4 电 路 设 计 41.5设 置 调 试 62 步进电机简介2.1步 进 电 机 的 种 类 82.2步 进 电 机 的 工 作 原 理 82.3步 进 电 机 的 驱 动 方 法 93 s3c6410 简 介 3.1 s3c6410 体 系 结 构 153.2 多 媒 体 加 速 特 性 153.3 视 频 接 口 163.4 usb 特 性 173.5 存储器设备 173.6 系 统 外 设 173.7 系 统 管 理 174 lcd12864 简 介 184.1 基 本 特 性 1842 12864 点 阵 型 lcd 简 介 194.3 lcd12864 的 指 令 系 统 及 时 序 21结论 y致谢 y参考文献y附录a （必要时） y附录b （必要时） y图1 （必要时）y图2 （必要时）y表1 （必要时）y表2 （必要时）y1 引言 adxl202是adi公司出品的一款双轴加速度测量系统，低成本、低功耗、功能完善。adxl202将敏感元件和后续电路集成在一个芯片上，将差动电容式加速度传感器与放大器，通过精密加工方式将其在硅片上制成的混合型加速度传感器。可广泛地应用在斜度测量、惯性导航、地震监测装置和交通安全系统等领域。本文详细地介绍了adxl202的加速度测量的应用。测量范围为(210)g。1.1 adxl202 的引脚定义及基本特性 adxl202为单片集成电路，集成度高、结构简单，内部包含多晶硅表面微处理传感器和信号控制电路，以实现开环加速度测量结构。与其他加速度计相比，adxl202可在很大程度上提高工作带宽，降低噪声影响，零重力偏差和温度漂移也相对较低。adxl202封装如图。图1 adxl202传感器的引脚图管脚序列名称功能1，6，8nc空置端2vtp检测端3st自我测试端4，7com公共接地端5t2外接rout，可设定t2周期9youty轴脉宽信号输出端10xoutx轴脉宽信号输出端11yfilt连接y滤波电容12xfilt连接x滤波电容13,14vdd电源端，接+3v+5. 25v adxl202传感器由振荡器， x、y方向传感器，相位检波电路以及占空比调制器组成，具有数字输出接口和模拟电压信号输出接口。x 、y 方向传感器是2个相互正交的加速度传感器，它们同时工作，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。传感器之后级连相位检波器，主要是用来修正信号，并对信号的方向做出判断。检波器输出的信号，通过一个32k的电阻来驱动占空比调制器，通过在xfilt和yfilt引脚外接电容cx和cy来改变带宽。adxl202具有以下特点:直流工作电压为+3v+5.25v；可承受1000g的剧烈冲击。可输出数字信号，其脉宽占空比与两根传感轴各自所感受到的加速度成正比。这些信号可直接传输给微处理器。输出信号周期在0.5ms10ms范围内，可用外接电阻rset调节。如果需要与加速度成正比的模拟电压输出，则可从xfilt和yfilt管脚输出信号，或者使用对脉宽占空比输出信号滤波后的信号。adxl202的带宽可以通过电容cx和cy在0.01hz5khz的范围内设定。60hz带宽时的分辨率为5mg 。1.2 测量原理 adxl202 采用先进的mems技术，在同一硅片中刻蚀了一个多晶硅表面微机械传感器，并集成了一套精密的信号处理电路(如图2)。传感器主要是由一个利用表面微机械加工的多晶硅机构和一个差动电容器组成。在加速度的作用下,多晶硅结构会产生偏移，于是就会拉动差动电容器的运动极板滑动使电容值发生变化。在信号处理电路中，差动电容器的变化信号由解调器解调后通过一个rc滤波器送到占空比调制器中。rc滤波器输出的模拟电压信号通过占空比调制器转换为占空比与加速度成正比的方波，方波的周期(t2)可以通过rs确定。这个方波可以直接送到单片机进行处理，从而得到加速度的值。用单片机进行数据处理时，可以使用计数器或其它方法测量方波的周期t2以及脉冲的宽度t1。解调器的输出通过32k的固定电阻输出到脉宽占空比解调器。这时，允许用户改变滤波电容的大小来设置输出信号的带宽。这种滤波提高了测量的精度，并有效地防止频率混叠。经过低通滤波后，模拟信号由脉宽占空调制器转换为脉宽占空比信号。通过一个电阻rset将t2设定在0.5ms10ms范围内。在0g加速度时使输出占空比为50%。加速度可由一计数/ 计时器或低功耗的微控制器通过测量t1，t2来测得。图2 adxl202传感器的内部结构原理图 1.3 加速度的计算 输出信号周期t2=rset/(125ms-1)，如图3所示。图3 占空比信号信号通过低通滤波器之后，占空比调制器把信号转换为数字信号输出。通过t2引脚的外接电阻可以改变t2的周期(0.510ms)，这很适于在精度要求不同的场合下使用。输出的占空比信号通过计数器可以计算出占空比。通过cx和cy来设定带宽，在xfilt和yfilt引脚接上电容，通过低通滤波器来减噪声。加速度的计算可以通过下式得到:a=(t1/t2-0.5)/(12.5%)，例如，当加速度为0g时，信号宽度t1与空闲宽度( t2-t1)相同，输出信号的占空比为50%;当加速度为1g时，信号宽度t1与空闲宽度(t2-t1)的比值为53，输出信号的占空比为62.5%。1.4 电路设计信号检测及输出流程如下图：图4 两轴方向加速度检测电路这里的电源电压为3v，灵敏度为187mv/g。外接放大器的增益为两倍，因此其输出为374mv/g。输出电压的范围为0+5v。与adc0809要求的输入信号电压0+5v吻合。由检测电路输出的信号接入adc0809的in0口由于本设计需要用到a/d转换功能的只有电压检测，所以上图直接将74ls373地址口接地，即一直处于零通道输入a/d转换，这样可以节省单片机的运算时间，提高运算速度。adc0809是8路8位逐次逼近型a/d转换cmos器件，在过程控制和机床控制等应用中，能对多路模拟信号进行分时采集和a/d转换，输出数字信号通过三态缓冲器，可直接与微处理器的数据总线相连接。 为了实现8路模拟信号的分时采集，片内设置了带有锁存功能的8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存和译码电路。可以9路0+5v的输入模拟电压进行分时转换，转换后的数据送入三态输出锁存器。adc0809的主要特性如下：（1） 分辨率为8位。（2） 最大不可调误差小于ulsb。（3） 可锁存三态输出，能与8位微处理器接口。（4） 输出与ttl兼容。（5） 不必进行零点和满度调整。（6） 单电源供电，供电电压为+5v。（7） 转换速率取决与芯片的时钟频率，时钟频率范围是：101280khz。当时钟频率选为500khz时对应的转换时间为128us。89c51单片机采用的是40引脚的双列直插封装（dip）形式。在单片机的40条引脚中，有2条专用于主电源的引脚2条外接晶体的引脚，4条控制和其他电源复用的引脚，32条输入/输出引脚。89c51单片机在一块硅片上集成了cpu、存储器、i/o接口等，从而构成为单片微型计算机。它的特性如下：（1） 面向控制的8位cpu和指令系统。（2） 128字节的数据存储器。（3） 可编程的并行i/o口p0p3，有32位双向输入/输出线。（4） 一个全双工串行口。（5） 两个16位定时/计数器。（6） 五个中断源，两个中断优先级的中断结构。（7） 一个片内时钟振荡器和时钟电路。（8） 可以寻址64k字节的程序存储器和64k字节的外部数据存储器。图5 a/d转换电路图6 显示输出 1.5设置调试1、设置脉宽占空比信号 adxl202的数字输出是脉宽占空比调制信号，t1/t2与被测加速度成正比。0g时，adxl202的输出为50%占空比。灵敏度为每g所引起的脉宽占空比变化12. 5 %。0g时的失调和系统误差影响实际输出值。不必每次都测量t2只需在温度变化后适时修正。既然t2是x和y两路共有的，因此，只需一次测量一路的t2值就行。2、adxl202的定标 当st接vdd时，将加一个静电压使传感器的中心电容极板发生偏转，等效于施加一个加速度力，帮助用户检查加速度计的功能。输出信号脉宽占空比为10%，相当于80mg的加速度。平时该引脚可开路，亦可与com引脚相连。 adxl202在使用前应定标。adxl202的专门设计使用户可方便、及时地进行定标。校准系数可存储在eeprom或动态存储器中。在斜度测量时，重力系统是最稳定、最精确、应用最广泛的参照系。使装置的方向与水平面平行便可得到0g时的校准值。更为精确的定标方法是将测量范围定为1g和-1g。失调值和灵敏度均由这两点决定。3、分辨率 加速度计的分辨率由噪声水平决定, 同时还与微处理器在测量脉宽占空比信号时的分辨率有关。adxl202的脉宽占空比信号具有14位的分辨率。加速度信号的实际分辨率还受脉宽占空比信号测量装置的分辨率的限制。计算器运行速度越快,对给定的分辨率而言,脉宽调制信号的分辨率越高,t2越短。4. 应用实例adxl202应用广泛，可作为斜度测量仪、测振仪等。在车载导航系统中，加速度传感器也有重要作用。加速度计完成数据采集任务，获得车辆瞬时加速度值，然后由推算定位法（dead reckoning）计算出当前位置相对于已知参考位置之间的偏移，从而得到车辆的绝对位置。在短时间内，利用这种方法得到的定位精度很高，例如：在平均加速度28.4mg的情况下，10s钟范围内，得到的定位误差大约是0.5m，与gps单点平均定位误差15m20m相比，是微不足道的；但是可以想象，由于时间的增加，误差积累效应会越来越大，严重影响导航的精度。因此，加速度传感器通常和gps一起组合成为组合导航系统，以提高定位精度，增强系统性能。2 步进电机简介步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。2.1步进电动机的种类目前常用的有三种步进电动机：(1)反应式步进电动机(vr)。反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步距角小；但动态性能差。(2)永磁式步进电动机(pm)。永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步距角大。(3)混合式步进电动机(hb)。混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机2. 2步进电动机的工作原理图1 三相反应式步进电动机的结构示意图1定子 2转子 3定子绕组图1是最常见的三相反应式步进电动机的剖面示意图。电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60o。各磁极上套有线圈，按图1连成a、b、c三相绕组。转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距为e=360o/40=9o，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。若以a相磁极小齿和转子的小齿对齐，如图1，那么b相和c相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3o。因此，b、c极下的磁阻比a磁极下的磁阻大。若给b相通电，b相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越b相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到b磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3o；此时a、c磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。接着停止对b相绕组通电，而改为c相绕组通电，同理受反应转矩的作用，转子按顺时针方向再转过3o。依次类推，当三相绕组按abca顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3o的规律步进式转动起来。若改变通电顺序，按acba顺序循环通电，则转子就按逆时针方向以每个通电脉冲转动3o的规律转动。因为每一瞬间只有一相绕组通电，并且按三种通电状态循环通电，故称为单三拍运行方式。单三拍运行时的步矩角b为3o。三相步进电动机还有两种通电方式，它们分别是双三拍运行，即按abbccaab顺序循环通电的方式，以及单、双六拍运行，即按aabbbcccaa顺序循环通电的方式。六拍运行时的步矩角将减小一半。反应式步进电动机的步距角可按下式计算： b=360o/ner (1)式中 er转子齿数； n运行拍数，n=km，m为步进电动机的绕组相数，k=1或2。2.3步进电动机的驱动方法步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器，如图2所示，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合，也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口，这里予以简单介绍。 图2 步进电动机驱动控制器2.3.1单电压功率驱动接口实用电路如图3所示。在电机绕组回路中串有电阻rs，使电机回路时间常数减小，高频时电机能产生较大的电磁转矩，还能缓解电机的低频共振现象，但它引起附加的损耗。一般情况下，简单单电压驱动线路中，rs是不可缺少的。rs对步进电动机单步响应的改善如图3(b)。图3 单电压功率驱动接口及单步响应曲线图4 双电压功率驱动接口2.3.2双电压功率驱动接口双电压驱动的功率接口如图4所示。双电压驱动的基本思路是在较低（低频段）用较低的电压ul驱动，而在高速（高频段）时用较高的电压uh驱动。这种功率接口需要两个控制信号，uh为高压有效控制信号，u为脉冲调宽驱动控制信号。图中，功率管th和二极管dl构成电源转换电路。当uh低电平，th关断，dl正偏置，低电压ul对绕组供电。反之uh高电平，th导通，dl反偏，高电压uh对绕组供电。这种电路可使电机在高频段也有较大出力，而静止锁定时功耗减小。2.3.3高低压功率驱动接口图5 高低压功率驱动接口高低压功率驱动接口如图5所示。高低压驱动的设计思想是，不论电机工作频率如何，均利用高电压uh供电来提高导通相绕组的电流前沿，而在前沿过后，用低电压ul来维持绕组的电流。这一作用同样改善了驱动器的高频性能，而且不必再串联电阻rs，消除了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号uh和ul，它们应保持同步，且前沿在同一时刻跳变，如图5所示。图中，高压管vth的导通时间tl不能太大，也不能太小，太大时，电机电流过载；太小时，动态性能改善不明显。一般可取13ms。（当这个数值与电机的电气时间常数相当时比较合适）。2.3.4斩波恒流功率驱动接口恒流驱动的设计思想是，设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数值。使电机具有恒转矩输出特性。这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口。图6是斩波恒流功率接口原理图。图中r是一个用于电流采样的小阻值电阻，称为采样电阻。当电流不大时，vt1和vt2同时受控于走步脉冲，当电流超过恒流给定的数值，vt2被封锁，电源u被切除。由于电机绕组具有较大电感，此时靠二极管vd续流，维持绕组电流，电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力。此时电流将按指数曲线衰减，同样电流采样值将减小。当电流小于恒流给定的数值，vt2导通，电源再次接通。如此反复，电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上，形成小小的锯齿波，如图6所示。图6 斩波恒流功率驱动接口斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号，其中u1是数字脉冲，u2是模拟信号。这种功率接口的特点是：高频响应大大提高，接近恒转矩输出特性，共振现象消除，但线路较复杂。目前已有相应的集成功率模块可供采用。2.3.5升频升压功率驱动接口为了进一步提高驱动系统的高频响应，可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源，利用频率-电压变换器，将驱动脉冲的频率转换成直流电平，并用此电平去控制开关稳压电源的输入，这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。2.3.6集成功率驱动接口目前已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用。l298芯片是一种h桥式驱动器，它设计成接受标准ttl逻辑电平信号，可用来驱动电感性负载。h桥可承受46v电压，相电流高达2.5a。l298(或xq298，sgs298)的逻辑电路使用5v电源，功放级使用546v电压，下桥发射极均单独引出，以便接入电流取样电阻。l298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装，工业品等级。它的内部结构如图7所示。h桥驱动的主要特点是能够对电机绕组进行正、反两个方向通电。l298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动。图7 l298原理框图与l298类似的电路还有ter公司的3717，它是单h桥电路。sgs公司的sg3635则是单桥臂电路，ir公司的ir2130则是三相桥电路，allegro公司则有a2916、a3953等小功率驱动模块。图8是使用l297(环形分配器专用芯片)和l298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱动系统。图8 专用芯片构成的步进电动驱动系统3.s3c6410简介 s3c6410是一个16/32位risc微处理器 ，诣在提供一个具有成本效益、功耗低，性能高的应用处理器解决方案，像移动电话和一般的应用，它为2.5g和5g通信服务提供优化的h/w性能，s3c6410采用了64/32位内部总线架构。该64/32位内部总线结构由axi、ahb和apb总线组成。它还包括许多强大的硬件加速器，像视频处理，音频处理，二维图形，显示操作和缩放。一个集成的多路格式编解码器（mfc）支持mpeg4/h.263/h.264编码、译码以及vc1的解码。这个h/w编码器/解码器支持实时视频会议和ntsc、pal模式的tv输出。s3c6410 有一个优化的接口连线到外部存储器。存储器系统具有双重外部存储器端口、 dram 和flash/rom/ dram 端口。 dram 的端口可以配置为支持移动ddr，ddr，移动sdram 和sdram 。flash/rom/dram端口支持nor-flash，nand-flash，onenand，cf，rom 类型外部存储器和移动ddr，ddr，移动sdram 和sdram 。为减少系统总成本和提高整体功能，s3c6410 包括许多硬件外设，如一个相机接口，tft 24 位真彩色液晶显示控制器，系统管理器（电源管理等），4 通道uart，32 通道dma，4 通道定时器，通用的i/o 端口，iis 总线接口，iic 总线接口，usb 主设备，在高速（480 mb/s）时usb otg 操作，sd 主设备和高速多媒体卡接口、用于产生时钟的pll。 s3c6410提供了丰富的内部设备，下面我们从它的整体特性、多媒体加速特性、视频接口、usb特征、存储器设备、系统外设以及它的系统管理等方面来详细的介绍s3c6410处理器的特性： 3.1 s3c6410体系结构s3c6410 risc 处理器特性包括：（1）基于cpu 的子系统的arm1176jzf-s 具有java 加速引擎和16kb/16kb i/d缓存和16kb/16kb i/d tcm。（2）在各自地tbd v 和tbd v 的400/533/667mhz 操作频率。（3） 一个8 位itu 601/656 相机接口，用于缩放的高达4m 像素，固定的16m 像素。（4）多标准编解码器提供的mpeg-4/h.263/h.264 编码和解码的高达30 帧/s，vc1 视频解码、达到30 帧/s。（5）具有bitblit 和轮换的2d 图形加速。（6）ac-97 音频编解码器接口和pcm 串行音频接口。（7）iis 和iic 接口支持。（8）专用的irda 端口，用于fir，mir 和sir。（9）灵活配置gpio 。（10）端口usb 2.0 otg 支持高速（480 mbps ，片上收发器）。（11）端口usb 1.1 主设备支持全速（12 mbps ，片上收发器）。（12）高速mmc / sd 卡支持。（13）实时时钟，锁相环，具有 pwm 的定时器和看门狗定时器。（14）32 通道dma 控制器。（15）支持8x8 键盘矩阵变换电路。（16）用于移动应用的先进的电源管理。（17）存储器子系统3.2 多媒体加速特性多媒体加速特性包括：（1）照相机接口 支持itur 601/itu-r 656 格式输入。 支持8 位输入； 对于ycbcr 4:2:2 格式，相机输入分辨率高达40964096； 40964096 输入分辨率采取绕过硬件缩小尺度和预览单元，并且图象将以jpeg 格式直接存储到存储器； 高达20482048 输入分辨率可以选择性的输入到硬件缩小尺度单元和预览单元； 分辨率缩小尺度，硬件支持的输入分辨率高达20482048； 编解码器/预览输出图像产生（ 16/18/24 位的rgb 格式和ycbcr 4：2：0/ 4:2:2 格式）； 图象窗口化和变焦的功能； 测试图案产生； 图像镜像和轮换支持y 轴镜像和x 轴镜像， 90 度 、 180 度 和270 度的 轮换； h/w 色彩空间的转换；支持lcd 控制器直通道。（2）多标准解码器（msc）多标准视频编解码器编码工具解码工具前/后旋转/镜像性能（3）jpeg 解码器 压缩/解压缩达6553665536； 编码格式：ycbcr 4：2：2； 解码格式：ycbcr 4：4：4/ 4:2:2 / 4：2：0/ 4：1：1 或灰色；支持压缩的内存数据在ycbcr 4:2:2 或rgb 565 格式； 支持一般用途的时钟转换器。3.3 视频接口视频接口特性包括：（1）ac97 音频编解码器接口可变采样率（ 48 khz 和低于）。 通道立体声输入/1 通道立体声输出/1 通道麦克风输入。16 位立体声（2 声道）音频。（2）pcm 串行音频接口主模式双向串行音频接口。接受一个外部输入时钟来产生精确的音频时间。可选的基于dma 的操作。（3）iis 总线立体声dac 接口通道总线作为音频编解码器接口；可选的基于dma 的操作； 串行，每通道8/16 位的数据传输； 支持iis，合理的msb 和合理的lsb 数据格式； 可以在主或从模式下操作； 支持多种位时钟频率和编解码器的时钟频率； 16,24,32,48fs 的位时钟频率和256，384，512，768fs 的编解码器的时钟频率。3.4 usb特性usb 支持特性包括：（1）usb otg2.0 高速 符合otg 规格1.0 版本补充的usb 2.0 协议的2.0 版本； 配置只作为otg 设备，usb 1.1 设备，otg 迷你主设备，或usb 1.1 迷你主设备； 支持高速（ 480 mb/s ），全速（ 12 mb/s ）和低速（ 1.5mb/s ）。（2）usb 主设备 两个端口usb 主设备； 符合ohci 1.0 版本； 符合usb 规范1.1 版本； 支持全速高达12 mb/s。3.5 存储器设备 存储器设备特性包括：mmc/sd 主设备；兼容多媒体卡协议版本4.0； 兼容sd 存储卡的协议版本1.0； 128 字fifo 用作发送/接收； 基于dma 或基于中断操作。3.6 系统外设（1）dma 控制器（2）矢量中断控制器（3）truszone 中断控制（4）truszone 保护控制器（5）具有pwm 的定时器（脉宽调制）（6）16 位看门狗定时器（7）rtc（实时时钟）3.7 系统管理系统管理特性包括：系统操作频率； arm1176jzf - s 核心时钟频率最高是667 mhz； 系统操作时钟产生； 三个片上pll ，apll，mpll 和epll； apll 生成一个独立arm 操作时钟； mpll 生成系统参考时钟； epll 产生用作外设ip 的时钟。4.lcd12864简介 带中文库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128*64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ascii字符集，利用该模块的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8*4行16*16点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。4.1基本特性 （1）、低电源电压（vdd：3.0+5.5v） （2）、显示分辨率：128*64 （3）、内置汉字字库，提供8192个16*16点阵汉字（简繁体可选） （4）、内置128个16*8点阵字符（5）、2mhz时钟频率 （6）、显示方式:stn、半透、正显 （7）、驱动方式：1/32duty,1/5bias（8）、视角方向：6点（9）、背光方式：侧部高亮白色led，功耗仅为普通led的1/51/10 (10)（10）、通讯方式：串行、并口可选（11）、内置dc/dc转换电路，无需外加负压（12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度：0-+55，存储温度：-20-+604. 2 12864点阵型lcd简介 12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示84个(1616点阵)汉字。管脚号管脚名称lever管脚功能描述1vss0电源地2vdd+5.0v电源电压3v0-液晶显示器驱动电压4d/i(rs)h/ld/i=“h”，表示db7db0为显示数据d/i=“l”，表示db7db0为显示指令数据5r/wh/lr/w=“h”，e=“h”数据被读到db7db0r/w=“l”，e=“hl”数据被写到ir或dr6eh/lr/w=“l”，e信号下降沿锁存db7db0r/w=“h”，e=“h”ddram数据读到db7db07db0h/l数据线8db1h/l数据线9db2h/l数据线10db3h/l数据线11db4h/l数据线12db5h/l数据线13db6h/l数据线14db7h/l数据线15cs1h/lh:选择芯片(右半屏)信号16cs2h/lh:选择芯片(左半屏)信号17reth/l复位信号,低电平复位18vout-10vlcd驱动负电压19led+-led背光板电源20led-led背光板电源表1：12864lcd的引脚说明4.21点阵lcd的显示原理 在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对lcd控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的dos前辈想了一个办法，就是将ascii表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。4.2 12864内部功能器件及相关功能1. 指令寄存器(ir) ir是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当d/i=0时，在e信号下降沿的作用下，指令码写入ir。2数据寄存器(dr) dr是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当d/i=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入dr，或在e信号高电平作用下由dr读到db7db0数据总线。dr和ddram之间的数据传输是模块内部自动执行的。3忙标志：bf bf标志提供内部工作情况。bf=1表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。bf=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。 利用status read指令，可以将bf读到db7总线，从检验模块之工作状态。4显示控制触发器dff 此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。dff=1为开显示（display off），ddram的内容就显示在屏幕上，dff=0为关显示（display off）。 ddf的状态是指令display on/off和rst信号控制的。5xy地址计数器 xy地址计数器是一个9位计数器。高3位是x地址计数器，低6位为y地址计数器，xy地址计数器实际上是作为ddram的地址指针，x地址计数器为ddram的页指针，y地址计数器为ddram的y地址指针。 x地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。 y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，y地址自动加1，y地址指针从0到63。6显示数据ram（ddram） ddram是存储图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。ddram与地址和显示位置的关系见ddram地址表。7z地址计数器 z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加1，指向下一行扫描数据，rst复位后z地址计数器为0。 z地址计数器可以用指令display start line预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即ddram的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的ddram共64行，屏幕可以循环滚动显示64行。4.3 lcd12864的指令系统及时序 该类液晶显示模块（即ks0108b及其兼容控制驱动器）的指令系统比较简单，总共只有七种。其指令表如表2所示：指令名称控制信号控制代码r/wrsdb7db6db5db4db3db2db1db0显示开关0000111111/0显示起始行设置0011xxxxxx页设置0010111xxx列地址设置0001xxxxxx读状态10busy0on/offrst0000写数据01写数据读数据11读数据表2：12864lcd指令表各功能指令分别介绍如下。1、显示开/关指令 r/wrsdb7 db6 db5 db4 db3db2db1 db00000111111/0当db01时，lcd显示ram中的内容；db00时，关闭显示。2、显示起始行（row）设置指令r/wrsdb7 db6 db5 db4 db3db2db1 db000