嵌入式开发与应用实训报告

1、安徽中医药大学嵌入式开发与应用实训报告（2018- 2019第_1_学期）专业： 生物医学工程专业 实训项目： 嵌入式Linux开发环境构建_实训时间： 2018 年 8 月 29 日实训成员：_孟海建82_ 武鹏05 刘壮 武海涛 指导老师： 孙大勇_生物医学技术教研室2018年8月制一、实训目的通过电子相册的制作，了解S3C2440芯片的构造，了解外围SDRAM及NANDFLASH的存储结构。学会运用定时器中断及通过LCD显示图片，加强自身对嵌入式的理解，提升自身的实践能力。二、实训内容以S3C2440芯片为核心，通过外围SDRAM及NANDFLASH存储实现照片的存储，结合定时器中断，实

2、现LCD显示图片，完成简易电子相册的设计。三、实训设备硬件：JZ2440硬件平台软件：bmp2h.exe软件进行图片转换 CodeWarrior for ARM Developer Suite软件四、实训设计方案（包括项目功能需求分析，方案设计，完成时间规划）需求分析：在上世纪末本世纪初，电子相册呈现迅速发展的势头，普及型数码相机的分辨率由200万象素增长到现在的8001500万象素，价格也由300美元左右下降到现在的120美元左右。随着数码相机的日益普及，作为一种以数字照片的保存、回放和浏览为核心功能的产品电子相册自然迎合了消费者的需求。方案设计： 软件设计：代码包含2个模块，LCD模块包含

3、两个文件，进行图片的显示与编辑；Timer模块包含6个文件，其中timer.c和timer.h文件完成定时器的初始化，interrupt.h和interrupt.c文件完成定时器中断函数的初始化，isrservice.h和isrservice.c文件完成定时器中断处理，pic.c和pic.h等文件是由图片生产的C语言数组文件 硬件方面选择了S3C2440为核心的架构。基于ARM的微处理器具有低功耗、低成本、高性能等特点，ARM采用RISC（精简指令集计算机）架构和流水线结构，使用了大量的寄存器，具有极高的工作效率。其中，RISC架构具有如下特点：固定长度的指令格式，指令归整、简单，基本寻址方式

4、只有23种，使用单周期指令，便于流水线操作。因此选择此硬件方案的优势有如下：（1）系统芯片功能强大，实现的功能多，对于新的多媒体格式支持性好，只需要安装更新的软件；（2）硬件电路简单，可采用标准电路，不需耗费过多的资源（人力，资金等）；（3）可以在硬件上增加模块，留作二次开发使用，极为方便；（4）S3C2440是一个比较成熟的芯片，技术积累齐全；（5）S3C2440支持丰富的存储卡接口。完成时间规划：第一天分析实训项目实现过程，完成软件方面内容，编写代码。 第二天实现硬件分析，完成硬件连接，对项目进行测试。 第三天完成实训内容，提交报告。 五、实训项目实现代码结构逻辑：Main.c文件TFT

5、LCD模块Timer模块Pic.c文件Pic.h文件Lcd.c文件Lcd.h文件Time.c文件Time.h文件Isrservice.c文件Isrservice.h文件Interrupt.c文件Interrupt.h文件S3C2440简介：Samsung 公司推出的32位RISC处理器S3C2440A,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。S3C2440为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。采用272脚FPGA封装，内含一个ARM920T内核。为了降低系统成本,S3C2440A 提供了以下丰富的片内外围。ARM9-S3

6、C2440处理器，ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元，MMU和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM92T0有两个内部协处理器：CP14和CP15。CP14用于调试控制CP15用于存储系统控制以及测试控制。总的资源如下：内核工作电压为1.2V，内存工作电压兼容1.8V/2.5V/3.3V，外围I/O口使用3.3V，集成16KB的指令缓存和16KB的数据缓存，带MMU（Memory Management Unit），支持SRAM和SDRAM等内存。LCD控制器接口（最高支持4K色的STN和256K色的TF

7、T）4通道DMA控制器3通道UART2通道SPI接口IIC总线接口IIS音频编解码数据接口AC97音频接口MMC/SD存储卡接口2通道USB传输接口和1个复用的USB设备接口4通道PWM（脉宽调制）定时器和1个看门狗定时器8通道10位ADC和一个触控屏接口实时时钟130个GPIO口和24通道外部中断源接口片上PLL时钟发生锁相环硬件系统框图如下：LCD显示ARM芯片S3C2440SDRAMNandFlash时钟电路电源SDRAM存储接口原理图：SDRAM:同步动态随机存储器，同步是指 Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数

8、据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。SDRAM从发展到现在已经经历了四代，分别是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM.(显卡上的DDR已经发展到DDR5) 第一代SDRAM采用单端（Single-Ended）时钟信号,第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快，所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。SDRAM之所以成为DRARM就是因为它要不断进行刷新（Refresh）才能保留住数据，因此它是DRAM最重要的操作。那么要隔多长时间重复一次刷新，目前公认的标准是，存储体中电容的数据有效

9、保存期上限是64ms（毫秒，1/1000秒），也就是说每一行刷新的循环周期是64ms。这样刷新速度就是：行数量/64ms。我们在看内存规格时，经常会看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 Refresh Cycles/64ms的标识，这里的4096与8192就代表这个芯片中每个Bank的行数。刷新命令一次对一行有效，发送间隔也是随总行数而变化，4096行时为15.625s（微秒，1/1000毫秒），8192行时就为7.8125s。HY57V为8192 refresh cycles / 64ms。本设计采用32M的HY57V56162来设计SDRAM存储电路，它的单片内存

10、规格为256Mbit 4M*16bit*4 Banks，即容量为32MB的16位SDRAM。使用S3C2410的nGCS6片选信号HY57V56162的数据总线与上S3C2410的低16位相连。操作地址的最小值变为0x，所以将S3C2410的ADDR2-ADDR14顺序与HY57V56162的A0-A12相连。为了能够正确访问HY57V56162高/低位字节数据，又将HY57V56162的LDQM和UDQM分别与nBE0：nWBE0：DQM0和nBE1：nWBE1:DQM1相连, HY57V56162的BA0、BA1是SDRAM内部BANK选择地址线,代表着SDRAM内存的最高地址,因为两片H

11、Y57V56162组成了64M的内存,也就是说要26根地址线来实现寻址,所以将BA0、BA1分别与S3C2410的ADDR24和ADDR25引脚相连。原理图如下图所示:实验代码：NANDFLASH存储接口原理图：Nand-flash内存是flash内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发

12、出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应

13、地降低了价格。NandFlash读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。NOR flash占据了容量为116MB闪存市场的大部分，而NAND flash只是用在8128M B的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存 储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和M MC存储卡市场上所占份额最大。当前NORFLASH价格比较昂贵，考虑到成本问题，本设计采用了64M的K9F1208U0B Nand Flash作为介质存储电路，将K9F1208U0B

14、的I/O0-7与上S3C2410的数据总线DATA0-7相连，实现数据的读写。S3C2410中Nand Flash控制器的R/nB与K9F1208U0B的R/nB相连，可以检查nFCE/GPA22、nFRE/GPA20、nFWE/GPA19分别与K9F1208U0B的CLE、nCE、nRE、new是否相连。分别可以控制K9F1208U0B的地址锁存使能、命令锁存使能、片选使能、读使能和写使能。原理图如下图所示：LCD电路模块:LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向

15、，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。现在LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，一般而言，对比度能够达到350：1就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不够。相对CRT显示器轻易达到500：1甚至更高的对比度而言，只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度。LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会

16、出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是U型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，将三根灯管都弯成U型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。下2图是S3C2410X芯片内部集成的LCD控制器的外部管脚图和内部方框图，其中内部的寄存器作用如下：REGBANK有17个可编程寄存器组和256*16的调色板存储器，用来设定LCD控制器。LCDCDMA是一个专用DMA，自动从帧存储器传输视频数据到LCD控制器，用这个特殊的DMA，视频数据可不经过CPU干涉就显示在屏幕上。VIDPRCS接受从LCDCDMA来的视频数据，并在将其改变到合适数据格式

17、后，经VD23:0将之送到LCD驱动器，如4/8单扫描或4双扫描显示模式。LENDLCD-PWRENLCDVF0LCDVF1LCDVF2S3C2440LCD控制器VD23-0VM/VDEN/TPVFRAME/VSYNC/STVVLINE/VSYNC/CPVVCLK/LCD HCLKTIMEGEN 由可编程逻辑组成，以支持不同LCD驱动器的接口时序和速率的不同要求。TIMEGEN产生VFRAME、VLINE、VCLK、VM信号等。数据流描述如下:FIFO存储器位于LCDCDMA。当FIFO空或部分空时，LCDCDMA要求从基于突发传输模式的帧存储器中获取数据，存入要显示的图像数据，而这个帧存储器

18、是LCD控制器在RAM中开辟的一片缓冲区。当这个传输请求被存储控制器中的总线仲裁器接收到后，从系统存储器到内部FIFO就会成功传输4个字。BEGBANKLCDCDMAVIDPRCSVIDEOMUXLPC3600TIMEGENVSYNCHSYNCVCLKVDENLCDVF0LCDVF1LCDVF2VD23-0由于S3C2410内部集成的LCD控制器如上所以设计的外接LCD电路模块如下图： 软件代码：Main.c文件：#include timer.h#includeisrservice.h#include uart.h#include lcd.h#include pic.h#include pic

19、1.h#include pic2.h#include pic3.h#include pic4.h#include led.hvoid IO_Init(void) ;unsigned int flag = 0 ;int Main(void)IO_Init() ;while(1)switch(flag)case 1:Paint_Bmp(pic) ;break ;case 2:Paint_Bmp(pic1) ;break ;case 3:Paint_Bmp(pic2) ;break ;case 4:Paint_Bmp(pic3) ;break ;case 5:Paint_Bmp(pic4) ;bre

20、ak ;default: break ; return 0;void IO_Init(void) Timer0_Init() ; Timer0_Interrupt_Init() ;Isr_Init() ;Lcd_Init() ;Lcd.c文件：#include 2440addr.h#include lcd.h#define LOW21BITS(n)(n) & 0x1fffff)/ To get lower 21bits#define Lcd_Enable() rLCDCON1 |= 1volatile unsigned short LCD_BUFFER240320;extern unsigne

21、d char _CHS;static void Lcd_Config(void) rGPCCON = 0xaaaa02a9; rGPDCON = 0xaaaaaaaa; rLCDCON1 = (CLKVAL_TFT 8)|(3 5 )|(BPPMODE_TFT 1) ; rLCDCON2 = (VBPD 24)|(LINEVAL_TFT 14)|(VFPD 6)|(VSPW); rLCDCON3 = (HBPD 19)|(HOZVAL_TFT 8)|(HFPD); rLCDCON4 = (HSPW); rLCDCON5 = (FRM565_TFT 11) | (INVVCLK_TFT 10)

22、| (INVVLINE_TFT 9) | (INVVFRAME_TFT 22) 1); rLCDSADDR2 = LOW21BITS( (unsigned int)LCD_BUFFER + (LCD_YSIZE_TFT * LCD_XSIZE_TFT *2) ) 1 ); rLCDSADDR3 = (0 11) | (LCD_XSIZE_TFT / 1); void Lcd_PowerEnable(int powerEnable)rGPGCON = rGPGCON & (38) |(38); rGPGDAT = rGPGDAT | (14) ;rLCDCON5 = rLCDCON5 & (13

23、) | (powerEnable3); void PutPixel(unsigned int x,unsigned int y, unsigned short c )if ( (x 320) & (y 240) )LCD_BUFFER(y)(x) = c;void Paint_Bmp(const unsigned char bmp)int x,y;unsigned short c;int p = 0; for( y = 0 ; y 240 ; y+ ) for( x = 0 ; x 320 ; x+ ) c = bmpp+1 | (bmpp8) ;if ( ( x 320) & ( y 240

24、) )LCD_BUFFERyx = c ;p = p + 2 ; void Lcd_Init(void)Lcd_Config() ;Lcd_Enable() ;Lcd_PowerEnable(1);Lcd.h文件：#ifndef _LCD_H_#define _LCD_H_#define MVAL (0)#define INVVDEN (1)/0=normal 1=inverted#define HWSWP (1)/Half word swap control#define PNRMODE (3)/ 设置为TFT屏#define BPPMODE (12)/ 设置为16bpp模式#define

25、LCD_XSIZE_TFT (320)#define LCD_YSIZE_TFT (240)#define CLKVAL_TFT (7) #define VBPD (14)#define VFPD (11)#define VSPW (2)#define HBPD (37)#define HFPD (19)#define HSPW (29)#define HOZVAL_TFT(320-1)#define LINEVAL_TFT(240-1)#define BPPMODE_TFT (12)#define FRM565_TFT (1) #define INVVCLK_TFT (1)#define I

26、NVVLINE_TFT (1) #define INVVFRAME_TFT (1)#define INVVD_TFT (0) #define INVVDEN_TFT (0)#define PWREN_TFT (0)extern void Lcd_Init(void) ;extern void Lcd_PowerEnable(int powerEnable) ;extern void Paint_Bmp(const unsigned char bmp) ;#endifTimer.h文件：#ifndef _TIMER0_H_#define _TIMER0_H_void Timer0_Init(void) ;#