嵌入式系统论文报告.pdf

华东理工大学华东理工大学 20052005 20062006 学年第学年第 1 1 学期学期 嵌入式系统及实验 课程读书报告 课程读书报告 2005 102005 10 班级 学号 姓名 开课学院 任课教师 成绩 标题题目 嵌入式系统及实验 报告要求 嵌入式系统是指满足人们特定要求的特殊的计算机系统 从 8 16 位的 51 单 片机发展到 32 位 当今以 ARM 为主导的 32 位 MCU 逐渐引起了业界的关注 嵌入 式系统的设计也因此而变得丰富多彩 跟 8 16 位的单片机相比 ARM 不仅从硬件 功能上更加丰富和方便 而且由于软件的开源性 使得对嵌入式系统的学习打破 了以前重理论轻实践的格局 可以从更深一个层次去理解操作系统 Linux TCP IP 网络以及 USB 等知识 通过课程的学习要求学生掌握 1 关于 ARM S3C44B0 的一些基本结构了解如 寄存器 存储器分布及汇编 引导程序 开发环境的熟悉 2 开发嵌入式系统的 驱动程序以及中断系统的原理 3 关于 uC OS II 操作系统的一些基本原理 4 独立做一个综合的 ARM 开发板的实验 电子画板实验 来检测和掌握这门课的主 要知识 5 能够创造性的开发嵌入式应用程序 读书报告中要体现 有关嵌 入式系统方面应用及基本知识的介绍 综合电子画板实验的描述 流程图 做实验报告 对结果作分析和讨论 并提出改进等方面的设想 必要参考 文献 教师评语 教师签字 年 月 日 一 嵌入式系统的定义一 嵌入式系统的定义 根据IEEE 国际电气和电子工程师协会 的定义 嵌入式系统是控制 监视 或者辅助设备机器 和车间运行的装置 原文为devices used to control monitor or assist the operation of equipment machinery or plants 这主要是从应用上加以定义的 从中可以看出嵌入式系统是软 件和硬件的综合体 还可以涵盖机械等附属装置 不过 上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的 精髓 目前国内一个普遍被认同的定义是 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 适应应用系统对功能 可靠性 成本 体积 功耗严格要求的专用计算机系统 同时还应该看到 嵌入式系统本身还是一个外延极广的名词 凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都 可以叫嵌入式系统 而且有时很难给它下一个准确的定义 现在人们讲嵌入式系统时 某种程度上 是指近些年来比较热的具有操作系统的嵌入式系统 嵌入式系统已经深入到我们生活的每一个角落 应该肯定地讲我们每一位在现代生活中无时无 刻不在使用着嵌入式系统有关的产品 它所涉及的领域广泛到我们的想象力能及的任何地方 如下 图所示 嵌入式系统的产品部分分布图 ARM AdvancedRISCMachines 公司是全球领先的16 32位 嵌入式系统微处理器知识产权设计供应商 它通过转让高性能 低成本 低功耗的RISC微处理器 外围和系统芯片设计技术给合作伙伴 使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片 目前 我国也 有几家科研单位和企业开始购买ARM的知识产权来生产ARM芯片 通过这种途径 使我国迅速掌握IC 核心技术 加快我国IC技术的发展 ARM已成为移动通信 手持设备 多媒体数字消费嵌入式解决 方案的RISC标准 据统计 在移动通信中 80 的微处理器是ARM ARM处理器有三大特点 小体积 低功耗 低成本而高性能 16 32位双指令集 全球众多的合作伙伴 ARM所有这些优点使ARM的应用 越来越普及 继 PC 产 业之后 嵌入式系统领域显然已经成为了另一种科学 也由于网络与通讯 的高速发展 带动了信息家电 信息工业的潮流 嵌入式系统己经成为不可或缺的产品 而且 它 的发展方向是功能越来越强大 综合数字处理能力 管理能力 控制能力 通讯能力为一体的系统 因此 基于ARM 的嵌入式系统的研究具有重要的目的和意义 二 嵌入式系统开发流程框图二 嵌入式系统开发流程框图 三 实验报告三 实验报告 所有实验的实验设备及工具统一为 硬件 ARM 嵌入式开发板 ARM7TDMI 的JTAG 仿真器 PC 机Pentium100 以上 软件 ARM SDT 2 51 集成开发环境 仿真器驱动程序 ARM SDT 2 5 开发环境 一 实验目的 熟悉ARM SDT 2 5 开发环境 学会ARM 并行口仿真器的使用 使用SDT 编译 下载 调试并跟踪一段已有的程序 了解嵌入式开发的基本思想和过程 二 实验内容 本次实验使用ARM SDT 2 5 集成开发环境 新建一个简单的工程文件 并编译这个工 程文件 学习ARM 并行口仿真器的使用和开发环境的设置 下载已经编译好的文件到嵌入 式控制器中运行 学会在程序中设置断点 观察系统内存和变量 为调试应用程序打下基础 三 预备知识 C 语言的基础知识 程序调试的基础知识和方法 四 实验结果 在触摸屏上显示出 hello world ARM的串行口实验 一 实验目的 掌握ARM 的串行口工作原理 学习编程实现ARM 的UART 通讯 掌握CPU 利用串口通讯的方法 二 实验内容 学习串行通讯原理 了解串行通讯控制器 阅读ARM 芯片文档 掌握ARM 的UART 相关寄存器的功能 熟悉ARM 系统硬件的UART 相关接口 编程实现ARM 和计算机实现 串行通讯 ARM 监视串行口 将接收到的字符再发送给串口 计算机与开发板是通过超级终端通 讯的 即按PC 键盘通过超级终端发送数据 开发板将接收到的数据再返送给PC 在超级 终端上显示 三 实验步骤 1 新建工程 将光盘中Exp res startup 中的文件添加到工程中 这些是启动时所需要的 文件 2 定义与UART 有关的各个寄存器地址和一些特殊的位命令 3 编写串口驱动函数 MyUart c 4 在主函数中实现将从串口0 接收到的数据发送到串口0 Main c 键盘及LED驱动实验 一 实验目的 1 学习键盘及LED 驱动原理 2 掌握zlg7289 芯片的使用方法 二 实验内容 通过zlg7289 芯片驱动17 键的键盘和8 个共阴极LED 将按键值在LED 上显示出来 三 实验步骤 1 新建工程 将Exp3 中的文件添加到工程 2 定义zlg7289 寄存器 zlg7289 h 3 编写zlg7289 驱动函数 zlg7289 c 4 定义键盘映射表 Keyboard16 c 5 定义键值读取函数 Keyboard16 c 6 编写主函数 将按键值在数码管上显示 D A 接口试验 一 实验目的 1 学习D A 转换原理 2 掌握MAX504D A 转换芯片的使用方法 3 掌握不带有D A 的CPU 扩展D A 功能的主要方法 二 实验内容 学习D A 接口原理 了解实现D A 系统对于系统的软件和硬件要求 阅MAX504 芯片 文档 掌握其使用方法 利用示波器 编程实现正弦波信号的输出 三 实验步骤 1 新建工程 将Exp3 中的文件添加到工程 2 定义宏 Max504 c 3 编写D A 输出函数 Max504 c 4 编写主函数 main c 输出方波信号 绘图的API 函数 一 实验目的 学习使用嵌入式系统绘图的API 函数 理解绘图设备上下文 DC 在多任务操作系统 中的作用 会使用绘图设备上下文 DC 在屏幕上绘制一个圆角矩形和一个圆 了解绘制 动画防止闪烁的基本原理 可以实现无闪烁的动画 二 实验内容 本次实验通过使用嵌入式系统的绘图API 函数 首先 在屏幕上绘制一个圆角矩形和 一个整圆 然后 再在屏幕上无闪烁的绘制一个移动的正弦波 三 实验步骤 1 新建工程 将Exp1 中的文件加入工程 2 编辑Main c 文件 在Main Task 任务中加入代码 使用操作系统的绘图API 函数 绘制出如图所示的图形 3 用ARM SDT 2 5 或ADS1 2 编译 下载并调试上述程序 检查运行结果 4 在屏幕上无闪烁的绘制一个移动的正弦波 5 用ARM SDT 2 5 或ADS1 2 编译 下载并调试上述程序 检查运行结果 6 生成发行版本的 bin 文件 通过USB 下载到嵌入式开发板中 运行并检查输出结果 系统的消息循环 一 实验目的 学习使用系统的消息循环 掌握如何通过系统的消息循环来响应键盘的消息 同时学会 使用图形模式下的液晶屏文字显示函数 最终实现按不同的键 在屏幕上显示不同的文字 同时 把键盘的按键号码输出到PC 机的终端显示 二 实验内容 通常在多任务操作系统中 任务之间的通讯是通过任务之间发送消息来实现的 在本操 作系统的Main Task 任务中 定义了一个消息队列 本次实验将通过使用这个消息队列接收 键盘的按键消息 并把键盘的按键显示在液晶屏和PC 机的终端上 三 实验步骤 1 新建工程 将Exp1 中的文件加入工程 2 打开Main c 文件 仔细阅读Key Scan Task 函数 系统的键盘扫描函数 理解系 统中Main Task 任务消息队列的创建和发送的过程 3 在Main Task 任务中加入代码 实现消息循环 即 等待消息 处理 响应 消息 删除消息 具体的流程图如图所示 4 编写键盘消息响应函数 处理键盘的消息 当有键盘消息收到的时候 把按键号码 显示在液晶屏上 同时 发送给PC 机的终端 5 用ARMSDT 2 5 或ADS1 2 编译 下载并调试上述程序 检查运行结果 6 生成发行版本的 bin 文件 通过USB下载到嵌入式开发板中 运行并检查输出结果 模拟电子画板实验 触摸屏应用 一 实验目的 1 了解触摸屏基本概念与原理 2 理解触摸屏与LCD 的密切配合 3 编程实现对触摸屏的控制 二 实验内容 在触摸屏上设置三个按钮 表示三种画板功能 直线