基于arm9嵌入式led跑马灯设计

嵌入式系统设计与应用综合实验 题 目 基于ARM9的LED跑马灯设计 小组成员 王坚 孙海涛 吴烨 学 号 20131325001 20131325003 20131325009 学 院 信息与控制专 业 信息工程（系统工程方向）指导教师 孙伟二一六 年 五月 二十九 日摘要1 一、设计内容3 1.1 设计任务3 1.2 设计目的3 1.3 设计要求3二、设计方案4 2.1 系统组成4 2.2 系统工作原理5三、硬件设计8 3.1 设计思路8 3.2 系统电路设计9四、软件设计9 4.1 设计思路9 4.2 程序清单10五、实验调试及结果13 5.1 硬件连接13 5.2 USB驱动安装13 5.3 并口驱动安装13 5.4 DNW配置14 5.5 ADS1.2集成开发环境的使用14 5.6系统调试和测试14 5.6.1调试环境14 5.6.2硬件调试14 5.7 实验效果图15 六、课程设计总结.15 七、参考文献.15题目 作者南京信息工程大学信息与控制学院，南京 210044摘要：随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统已经在各个领域有广泛的应用。本设计采用嵌入式ARM9模块化设计实现LED跑马灯。通过FL2440开发板、JTAG调试板、PC机相连接构成硬件系统，使用软件CodeWarrior IDE、AXD Debugger经过一系列的设置建立ADS开发环境来编写和调试LED跑马灯程序，最终生成二进制文件，烧写到FL2440 的Flash 中，实现对开发板上发光二极管LED的跑马灯控制。关键词：ARM9，FL2440开发板，ADS开发环境 TitleAuthorsSchool of Information and Control, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044Abstract：with the rapid development of embedded technology, embedded system has in various fields have a wide range of applications. This design adopts modularization design of embedded ARM9 led marquee. Through fl2440 development board, JTAG debug board, PC connected to constitute a system of hardware, using software of CodeWarrior IDE, AXD debugger after a series of settings set up ads development environment to write and debug led Marquee procedures, and ultimately generate binary file, burn wrote fl2440 flash to achieve the development board on light emitting diode LED marquee control.keywords：ARM9, fl2440 development board, ads Development Environment20一、设计内容1.1 设计任务本课程设计是基于ARM9的LED跑马灯设计，本课程设计的基本任务，是着重提高学生在嵌入式系统开发方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计、程序调试、整理资料等环节，熟悉ADS开发环境和在ARM裸机环境下的C语言编程，掌握S3C2440A内部相关寄存器的操作方法，最终实现对外部设备的控制。1.2 设计目的（1）注重培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。（2）了解所选择的ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等的相关原理，并巩固学习嵌入式的相关内容知识。（3）通过软硬件设计实现利用ARM芯片对LED跑马灯的显示。1.3 设计要求通过综合实验各环节的实践，应使学生达到如下要求：（1）初步掌握电子电路分析和设计的基本方法。（a）先分析FL2440 开发板的原理图； （b）选择元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案；（c）分析实验结果，写出设计总结报告。（2）培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括：（a）学会自己分析跑马灯、找出解决问题的方法；（b）对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。（c）掌握一些测试电路的基本方法，实验中出现一般故障，能通过“分析、观察、判断、试验、再判断”的基本方法独立解决；（d）能对实验结果进行分析和评价。（3）掌握安装、布线、调试等基本技能，巩固常用仪器的正确使用方法。（4）通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。二、设计方案2.1 系统组成2.1.1系统结构 系统由FL2440 开发板、串口线、JTAG 板及并口连接线以及PC（硬件）和ADS开发环境和各种驱动程序,如图2.1和图2.2所示。 为降低开发难度,方便二次开发,系统采用核心板加底板的设计方案,核心板和底板之间通过连接器相连。这样可以在核心板不变动的情况下,更改底板的功能组成,以适用不同的功能。同时,由于核心板采用多层PCB板设计,而底板采用双层板即可,从而大大的降低了系统的成本。软件在ADS中直接生成bin文件，然后通过串口线烧写到芯片中。图2.1 系统结构图 图2.2 S3C2440 结构框图2.2 系统工作原理2.2.1系统实现原理从电路图上我们可以看到，发光二极管LED 的一端连接到了ARM 的GPIO，另一端经过一个限流电阻接电源VCC。当GPIO 口为低电平时，LED 两端产生电压降，这时LED 有电流通过并发光。反之当GPIO 为高电平时，LED 将熄灭。注意亮灭之间要有一定的延时，以便人眼能够区分出来。2.2.2 GPIO 扩展口引脚及定义扩展口共30 针，其中有2 路SPI 接口、1 路IIC 接口、4 路AD(另外4 路通过CON5 引出)，其他为IO 口。图2.3 GPIO 扩展口引脚布局表2.1 GPIO 扩展口引脚及功能引脚功能引脚功能1GPE112GPE123GPE134GPG2/EINT105GPG3/EINT116GPG5/EINT137GPG6/EINT148GPG7/EINT159GPG11/EINT1910GPG15/EINT2311GPG13/EINT2112GPG14/EINT2213GPB514GPB615GPB816GPB1017NRSTOUT/GPA2118GPB719AIN020AIN121AIN222AIN323EINT0/GPF024EINT2/GPF225EINT3/GPF326EINT4/GPF427IICSDA28IICSCL29VDD33V30GND实验相应寄存器：端口数据寄存器:端口上拉电阻时能寄存器:端口配置寄存器:三、硬件设计3.1 设计思路1.将JTAG调试板25针接口与PC的并口相连，右边20针接口需要通过排线连接到开发板的JTAG接口（在串口0附近）；2.将串口线的一端插在PC的串口上，另一端插在开发板的COMO上。打开DNW.EXE软件，给开发板上电。使Bootloader 停在菜单处（在系统引导时按空格键）。3. 打开软件ADS Code Warrior,新建工程led.mcp，并添加两个程序文件led.c和init.s（汇编文件）。4. 对工程文件进行相应设置（参考开发板准备实验1.7 节）5. 编译该工程，成功后将生成映像文件led.axf。打开AXD，装载映像文件led.axf。6. 运行程序，观察结果。PC调试板 25开发板 20 COMO图3.1 硬件连接图3.2 系统电路设计图3.2 连线图四、软件设计4.1 设计思路开始熄灭LED0，点亮LED1设置GPB端口为输出状态延时熄灭LED1，点亮LED2熄灭所有LED灯延时关闭蜂鸣器熄灭LED2，点亮LED3设置GPB端口使用内部上拉点亮LED0延时延时图4.1 程序流程图4.2 程序清单led.c/*本实验接口说明GPB5 - LED0GPB6 - LED1GPB8 - LED2GPB10 - LED3*/*-地址声明-*/#define GPBCON (*(volatile unsigned *)0x56000010) #define GPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) #define GPBUP (*(volatile unsigned *)0x56000018)#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*-定义全局变量-*/*-函数声明-*/void Delay(int x);/*-/函数名称：Delay功能描述：延时函数传 参：int x返 回 值：无-*/void Delay(int x) int k, j; while(x) for (k=0;k=0xff;k+) for(j=0;j=0xff;j+); x-; /*-函数名称：ledMain功能描述：入口程序初始化后，进入跑马灯死循环传 参：无返 回 值：int 0-*/int ledMain(void)GPBCON = 0x1dd7fc;/ GPB5,GPB6,GPB8,GPB10设置为输出GPBDAT = (15)|(16)|(18)|(110);/使LED全灭GPBDAT&=0xffe;/关闭蜂鸣器GPBUP = 0x00; while (1)/ 死循环GPBDAT = (15);/LED0亮Delay(500);GPBDAT = (16);/LED1亮Delay(500);GPBDAT = (18);/LED2亮Delay(500);GPBDAT = (110);/LED3亮Delay(500);return 0; init.s（汇编文件） AREA |DATA|,CODE,READONLY ENTRY ldr r13,=0x1000 IMPORT ledMain b ledMain END五、实验调试及结果5.1 硬件连接1.将电源模块的连接线插在开发板左上角的黑色电源插孔内；2.串口线应连接在开发板右上角的COM0口（当前默认，也可以修改）,另一端与计算机的串口相连；3. JTAG 板左边25 针接口应接连接到PC 机的并口上，而右边20 针接口需要通过排线连接到开发板的JTAG 接口。5.2 USB驱动安装1. 用串口线连接好开发板（默认用串口0）和PC 机。打开DNW 进行相应配置,开发板上电，待Bootloader 启动之后使其停在菜单处（在系统引导并读秒时按回车键）。2. 用USB 线将PC 机和开发板的USB DEVICE口相连，此时PC 机系统会提示发现新硬件，下面按提示安装USB 驱动。3.好USB 驱动后可以看到在设备管理器中的“通用串行总线控制器”下多了“SECSOC Test Board ”一项，到此USB 驱动就安装好了。重启开发板，停在菜单处时，DNW 的标题栏会提示：【USB:OK】。5.3 并口驱动安装1. 将光盘中“FL2440windows 下驱动GIVEIO”文件夹中的“GIVEIO.SYS”拷贝到WINDOWS的系统驱动目录下（ 例如：C:WINNTsystem32drivers”）；2. 在WINDOWS 的“控制面板”中选择“添加硬件”；3. 选择“添加新的硬件设备” 点击“下一步”；4. 选择“安装我手动从列表选择的硬件”，点击“下一步”；5. 选择“端口”，点击“下一步”；6. 选择“从磁盘安装”；在“厂商文件复制来源”中选择光盘中GIVEIO.inf 所在的目录，点击“确定”接下来的步骤一直选择“下一步，”最后GIVEIO 将成功安装到系统中。5.4 DNW配置1. 打开DNW.EXE 软件，在第一个下拉菜单（Serial Port）中选择connect，此时在软件的标题栏会显示COM1,115200bps；2. 点击Configuration,会弹出如下对话框，在这里可以选择波特率和串口；3. Download Address地址要选择0x30800000(此参数为下载到内存的地址：0x300000000x34000000，Bootloader 用了0x30200000 之前的内存地址，注意不要与之冲突)；4. 插好USB，给板子上电，在COM1 后边会跟着显示USB:OK,若没有显示可将USB 重新插拔。（前提是PC 机已安装USB 驱动程序）。此时就可以利用boot 程序来进行串口或USB 下载了。5.5 ADS1.2集成开发环境的使用1. 使用ADS 创建工程2. 编译和链接工程 3. Linker 设置5.6系统调试和测试 5.6.1调试环境 PCB板制作好后,进行系统调试需要进行硬件调试和软件调试两个过程。其中,硬件调试需要使用示波器、万用表、稳压电源等工具;软件调试则使用SJF2440软件或H-Jtag软件烧写系统引导程序和测试程序。焊接PCB时应首先焊接电源模块,只有在电源模块测试正常时才能焊接其它的模块,否则在通电测试时会损坏其它模块的芯片;另外,在进行测试时还要注意避免人为造成的短路现象。 5.6.2硬件调试 (1)加电前的检查:加电调试之前要对照电路原理图和实际线路进行检查,看PCB板是否有短路、断路情况,看在元器件焊装过程中是否有错装、短路、错接、多接、少接等现象;用万用表检测焊接和接插件是否良好;各焊点之间有无短路,焊点是否存在虚焊;集成电路芯片是否焊装正确,二极管、三极管、电解电容等有极性的器件的极性是否正确;电源的极性连接是否正确、正负极间是否存在短路的情况。 (2)加电检测和调试:做完加电前的检查,确认无误后,电源输入端接入5V电压。观察有无异味、冒烟、器件发烫等现象。当发现有异常情况时要立即切断电源,并根据故障现象分析故障原因,然后排除。如无异常,用万