「高原宇毕业论文（参考文章）」.doc

2 ADC 电路的参考电压 VREF 由多圈电位器 RP1004 来提供 二 D A 转换电路如图 3 11 所示 优选资料 图 3 11 D A 转换电路图 注 1 使用 SPI 经由 MAX504 扩展 2 MAX504 的片选和清零线为由 74HC573 扩展出来的 EXIO 3 8 LED 数码管驱动电路 1 8 位数码管由 ZLG7290 控制显示 是通过 IIC 总线接到 2410 处理器 2 电路中对 IICSDA 和 IICSCL 两个信号都接有 3 3K 上拉电阻 LED 接口电路如图 3 12 所示 优选资料 图 3 12 LED 接口电路图 电路中所使用的芯片 ZLG7290 键盘 LED 驱动器是周立功公司针对仪器仪表行 业的需要自行研制的一款芯片 该芯片能自动完成 8 位 LED 数码管的动态扫描和 最多 64 按键检测扫描 大大减轻单片机的用于显示 键盘的工作时间和程序负担 可使集中资源用于信号的检测和控制 由于采用 I2C 总线方式使得芯片与单片机间 的通讯只用 2 个 I O 口便可完成 节省了单片机有限的口资源 ZLG7290 能够直接 驱动 8 位共阴式数码管 或 64 只独立的 LED 同时还可以扫描管理多达 64 只按键 其中有 8 只按键还可以作为功能键使用 就像电脑键盘上的 Ctrl Shift Alt 键一样 另外 ZLG7290B 内部还设置有连击计数器 能够使某 键按下后不松手而连续有效 采用 I2C 总线方式 与微控制器的接口仅需两根 信号线 可控扫描位数 可控任一数码管闪烁 该芯片为工业级芯片 抗干扰能 力强 在工业测控中已有大量应用 该芯片特点 1 I2C 串行接口 提供键盘中断信号 方便于处理器接口 可驱动 8 位共阴数 码管 2 或 64 只独立 LED 和 64 个按键 可控扫描位数 可控任一数码管闪烁 提 供数 3 据译码和循环 移位 段寻址等控制 8 个功能键 可检测任一键的连击次 数 4 无需外接元件即直接驱 LED 可扩展驱动电流和驱动电压 5 提供工业级器件 多种封装形式 PDIP24 SO24 ZLG7209 芯片其引脚功能如图 3 13 所示 优选资料 图 3 13 ZLG7209 芯片其引脚功能图 3 9 JTAG 接口电路 80 年代由联合测试行动组 Joint Test Action Group 制定的边界扫描测试 Boundary Scan Testing 简写 BST 规范 在 1990 年被批准为 IEEE std 1149 1 1990 标准 简称 JTAG 标准 优点是 可以迅速检测芯片之间的连接是否可靠 对于一些结构复杂的芯片 比如 CPU FPGA 只使用少量的管脚资源就可以 实现在线调试 而不需要大量管脚引出信号 JTAG 调试的原理是通过 JTAG 电缆控制 CPU 的引脚和寄存器 从而达到仿真 的目的 软件仿真器和硬件仿真器的区别 软仿将硬仿的功能用 PC 来实现 不如硬仿稳定快速 JTAG 接口电路图如图 3 14 所示 优选资料 图 3 14 JTAG 接口电路图 3 10 串行接口电路 系统带有两个串行接口 分别为 UART0 和 UART1 其中 UART1 复用为支持 RS485 和 RS422 的接口 另外还将其复用为 IRDA 的红外模块 几乎所有的微控制器 PC 都提供串行接口 使用电子工业协会 EIA 推荐的 RS 232 C 标准 这是一种很常用的串行数据传输总线标准 早期它被应用于计算机 与终端通过电话线和 Modem 进行远距离数据传输 随着微型计算机和微处理器的发 展 不仅远距离 近距离也采用该通信方式 在近距离通信系统中 不再使用电话 线和 Modem 而直接进行端对端的连接 该系统使用的串行接口电路如图 3 15 所示 优选资料 图 3 15 串行接口电路图 3 11 本章小结 经过多番的查阅资料和请教指导老师 了解了硬件设计的基本要求 在本章节 的编写过程中了解到了许多以前没有用到的元器件资料 并且系统学习了 DXP 电器 绘图软件 并且就每个电路进行了系统的了解其工作原理和注意事项 优选资料 4 ADS 集成开发环境简述集成开发环境简述 4 1 ADS 集成开发环境简述 ADS 全称为 ARM Developer Suite 是 ARM 公司推出的新一代 ARM 集成开发 工具 现在 ADS 的最新版本是 1 2 它取代了早期的 ADS1 1 和 ADS1 0 在 ADS 工具诞生之前 一直使用的是 ARM SDT 工具 目前 ARM SDT 工具已经慢慢被淘 汰 ADS 除了可以安装在 Windows NT4 Windows 2000 Windows 98 和 Windows 95 操作系统下 还支持 Windows XP 和 Windows Me 操作系统 4 2 ADS 软件组成 ADS 由命令行开发工具 GUI Graphics User Interface 图形用户界面 开发环 境 Code Warrior 和 AXD 实用程序和支持软件组成 有了这些部件 用户就可 以为 ARM 系列的 RISC 处理器编写和调试自己的开发应用程序了 下面将分别介绍 这 4 个组成部分 1 命令行开发工具 命令行开发工具在实际应用中相对比较广泛 用它最大的好处就是可以将许多 编译命令写在一个脚本文件中 然后只执行该脚本文件就可以让工具自动完成所有 编译的工作 命令行中常用的命令如下 1 armcc armcc 是 ARM C 编译器 这个编译器通过了 Plum Hall C Validation Suite 为 ANSI C 的一致性测试 armcc 用于将用 ANSI C 编写的程序编译成 32 位 ARM 指令 代码 2 armcpp armcpp 是 ARM C 编译器 它将 ISO C 或 EC 编译成 32 位 ARM 指令 代码 该编译器的命令选项和 armcc 的选项基本一样 这里就不再重复 3 tcc tcc 是 Thumb C 编译器 该编译器通过了 Plum Hall C Validation Suite 为 ANSI 一致性的测试 tcc 将 ANSI C 源代码编译成 16 位的 Thumb 指令代码 同时它的编 译选项和用法类似 armcc 具体使用请参考 ADS 软件的在线帮助文件 4 tcpp 优选资料 tcpp 是 Thumb C 编译器 它将 ISO C 和 EC 源码编译成 16 位 Thumb 指 令代码 同时它的编译选项和用法类似 armcc 具体使用请参考 ADS 软件的在线帮 助文件 5 armasm armasm 是 ARM 和 Thumb 的汇编器 它对用 ARM 汇编语言和 Thumb 汇编语 言写的源代码进行汇编 在命令行输入 armasm help 将会看到 armasm 汇编器的用 法以及它的编译选项 6 armlink armlink 是 ARM 连接器 该命令既可以将编译得到的一个或多个目标文件和相 关的一个或多个库文件进行连接 生成一个可执行文件 也可以将多个目标文件部 分连接成一个目标文件 以供进一步的连接 ARM 连接器生成的是 ELF 格式的可 执行映像文件 7 armsd armsd 是 ARM 和 Thumb 的符号调试器 它能够进行源码级的程序调试 用户 可以在用 C 或汇编语言写的代码中进行单步调试 设置断点 查看变量值和内存单 元的内容 2 GUI 开发环境 ADS GUI 开发环境包含 Code Warrior 和 AXD 两种 其中 Code Warrior 是集成 开发工具 而 AXD 是调试工具 下面将分别介绍这两个工具 CodeWarrior for ARM 是一套完整的集成开发工具 充分发挥了 ARM RISC 的 优势 使产品开发人员能够很好的应用尖端的片上系统技术 该工具是专为基于 ARM RISC 的处理器而设计的 它可加速并简化嵌入式开发过程中的每一个环节 使得开发人员只需通过一个集成软件开发环境就能研制出 ARM 产品 在整个开发 周期中 开发人员无需离开 CodeWarrior 开发环境 因此节省了在操作工具上花的 时间 使得开发人员有更多的精力投入到代码编写上来 CodeWarrior 集成开发环境 IDE 为管理和开发项目提供了简单多样化的图形用户界面 用户可以使用 ADS 的 CodeWarrior IDE 为 ARM 和 Thumb 处理器开发用 C C 或 ARM 汇编语言编写 的程序代码 CodeWarrior IDE 缩短了用户开发项目代码的周期 主要是由于 一是 全面的项目管理功能 二是子函数的代码导航功能 使得用户能迅速找到程序中的 子函数 关于 CodeWarrior 的具体使用将在 1 3 2 中详细介绍 AXD ARM eXtended Debugger 即 ARM 扩展调试器 调试器本身是一个软 件 用户通过这个软件使用调试代理可以对包含有调试信息的 正在运行的可执行 优选资料 代码进行比如变量的查看 断点的控制等调试操作 调试代理既不是被调试的程序 也不是调试器 在 ARM 体系中 它有这样几种方式 Multi ICE Multi processor in circuit emulator ARMulator 和 Angel 其中 Multi ICE 是一个独立的产品 是 ARM 公司自己的 JTAG 在线仿真器 不是由 ADS 提供的 AXD 可以在 Windows 和 UNIX 下进行程序的调试 它为用 C C 和汇编语言编写的源代码提供了一个 全面的 Windows 和 UNIX 环境 1 3 3 中会具体介绍 AXD 工具的使用方法 3 实用程序 ADS 除了提供上述工具外 它还提供以下的实用工具来配合前面介绍的命令行 开发工具的使用 1 Flash downloader 是用于把二进制映像文件下载到 ARM 开发板上的 Flash 存储器的工具 2 fromELF 是 ARM 映像文件转换工具 该命令将 ELF 格式的文件作为输入 文件 将该格式转换为各种输出格式的文件 包括 plain binary BIN 格式映像文件 Motorola 32 bit S record format Motorola 32 位 S 格式映像文件 Intel Hex 32 format Intel 32 位格式映像文件 和 Verilog like hex format Verilog 十六进制文件 fromELF 命令也能够为输入映像文件产生文本信息 例如代码和数据长度 3 armar ARM 库函数生成器将一系列 ELF 格式的目标文件以库函数的形 式集合在一起 用户可以把一个库传递给一个连接器以代替几个 ELF 文件 4 支持的软件 ADS 为用户提供 ARMulator 软件 使用户可以在软件仿真的环境下或者在基于 ARM 的硬件环境调试用户应用程序 ARMulator 是一个 ARM 指令集仿真器 集成 在 ARM 的调试器 AXD 中 它提供对 ARM 处理器的指令集的仿真 为 ARM 和 Thumb 提供精确的模拟 用户可以在硬件尚未做好的情况下 开发程序代码 ADS 软件主要由上述 4 个部分组成 它是新一代 ARM 集成开发工具 优选资料 工作总结与展望工作总结与展望 这次毕业设计过程中了解了信道的概念和作信道仿真的实际意义 在整个设计 过程中对以前所学的专业知识得到了很好的运用 所用到的元器件资料经过在同学 中搜集和上网查阅的途径有了大致的了解 指导老师也对各个电路给我做了大致的 讲解 是我对所做的硬件设计有了很好的认识 在硬件设计过程中 信道仿真器外 部电路的绘制成了重中之重 在电路图绘制期间我运用以前所掌握的 AutoCAD 绘图 软件 并且和同学系统的学习了 DXP 中电路图绘制 我在整个信道仿真器设计中只 作了外部硬件设施 软件方面所知甚少 这是我的一大缺陷 在以后的学习生活中 我要系统的学习一下关于软件方面的知识 尤其嵌入式系统中关于 ARM 的一些相 关知识 因为我在网上了解到 ARM 公司自成立以来 迄今为止已经占有 75 以上 32 位 RISC 嵌入式产品市场 在低功耗 低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位 现在 已经有 200 多家芯片公司购买了 ARM 的知识产权 有几万名设计工程师在 使用 ARM 技术开发芯片 十几万家系统厂商采用 ARM 芯片来开发产品 面世的产 品会达到上百万种 最终全世界每年会有数十亿人使用带有 ARM 技术的产品 未 来就是 ARM 世界 ARM 技术应用领域可以分为四类 移动应用 家庭解决方案 企业应用和嵌入 式应用方案 据 ARM2007 年第 2 季度统计 全球共有 7 亿带有 ARM 技术的产品出 货 其中 66 为移动产品 11 为嵌入式产品 8 为家庭应用产品 15 为企业应 用产品 移动应用是 ARM 技术发展最为成功的领域 与传统领域不同 手机产品在几 年间的变化迅速 功能的增加要求 CPU 性能更高 功耗更低 具有三维的用户界面 等特性 其中近阶段成长最快的就是 Smartphone 由于要运行更加复杂的操作系统 并且 3G 的发展使通讯模块更加复杂 所以应用处理器和通讯处理器都需要高性能 支持 例如中国移动于 2008 年 4 月 1 日在中国八大城市推出第一批 TD SCDMA 手 机 用于 3G 服务的商业试运营 而这批手机全部基于 ARM926EJ S 处理器 而目前只占出货量 11 的嵌入式领域 却正是 ARM 未来几年的重点市场所在 嵌入式市场应用广泛 从低端到高端 从简单到实时的各种应用 简单的 8 位 MCU 依然存在巨大市场 而汽车 家庭 智能卡等对智能控制 联网要求的提高 软件 优选资料 可靠性的提升 使 32 位 MCU 呈现出高速成长状态 在产品开发过程中 ARM 统 一兼容的软件平台提供了便利 据 ARM 预测 嵌入式应用将是其未来发展最快的 领域 预计到 2015 年 ARM 嵌入式领域的出货量将为现阶段的五倍 成为 ARM 产 品最大的应用市场 当今世界正处于数字变革时代 但这场变革在消费电子和家电领域其实才刚刚 开始 例如如今的洗衣机 空调 微波炉等采用的大部分还都是模拟技术 人机界 面功能不够齐全 功耗也不理想 而要真正实现消费者要求的智能化 如洗衣机可 以根据衣物的材质自动调节 空调可以远程调节等 不仅需要良好的用户界面 还 需要降低功耗 我相信 ARM 在未来的数字时代的发展中有着不可或缺的地位 优选资料 参考资料参考资料 1 周立功等编著 ARM 嵌入式系统基础教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2005 2 周立功等编著 ARM 嵌入式系统实验教程 一 M 北京 北京航空航天大学出 版社 2004 3 周立功等编著 ARM 嵌入式系统软件开发实例 一 M 北京 北京航空航天大 学出版社 2005 4 王田苗 嵌入式系统设计与实例开发 M 北京 清华大学出版社 2002 5 梁合庆 当今嵌入式系统综述与新的投资机遇 J 测控技术 2000 19 4 6 熊光泽 罗蕾 嵌入式软件技术的现状与发展动向 J 计算机应用 2001 20 7 7 马忠梅 马广云 徐英慧等 ARM 嵌入式处理器结构与应用基础 M 北京 北京 航空航天大学出版社 2002 8 吴明晖 基于 ARM 的嵌入式系统开发与应用 M 北京 人民邮电出版社 2004 9 Ganssle Jack G The Art of Programming Embedded Systems San Diego Academic press 1992 10 Laplante Phillips A Real time Systems Design and Analysis An Enginneer s Handbook Piscataway New Jersey IEEE Computer Society Press 1992 11 Edward L Lamie Real Time Embedded Multithreading Using Threadx And Arm 2004 优选资料 12 Michael Barr Programming Embedded Systems in C and C M 1999 13 ARM 公司 ARM Architecture Reference Manual 2nd Edition S ARM Corp 2000 14 ARM 公司 The ARM THUMB Procedure Call Standard S ARM 公司 2000 15 PHILIP