嵌入式系统课程设计方案任务书

1、嵌入式系统课程设计任务书三2011-2012 学年第一学期理工科软件机电专业适用一、目的嵌入式系统 课程设计为学生提供了一个理论与实践相结合的机会。 既锻炼了学生动手能力， 又会加深理解学生在课堂所学习的理论知识。 通过课程设计可以将课本上的理论知识和实际应用有机的结合起来， 培养学生又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的综合素质。嵌入式系统课程设计的主要目标是：（1）掌握构建嵌入式系统软硬件平台的基本技能；（2）具备基本嵌入式系统下 C 语言编程能力、嵌入式操作系统基本调试的能力；（3）了解应用嵌入式系统技术开发一套嵌入式系统设备的方法。二、设计题目基于

2、ARM的滚屏 LED广告牌开发三、设计原理1、点阵 LED屏硬件原理EMBEST实验平台设计了一个16 16 的点阵屏。点阵屏由发光 LED矩阵块组成。 16 16 点阵屏即屏上有16 16 个 LED发光二极管，每个发光二极管可理解为一个像素点，它们被按着行与列的形式整齐地排列，通过控制每个LED（像素点）的亮灭，点阵屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形。本实验平台的点阵屏电路如下图：图 1点阵屏的行扫描信号图 2点阵屏的列扫描信号图 3点阵屏的行驱动信号图 4点阵屏的接口电路本实验平台使用的 1616 点阵屏上，每一行 16 个 LED，它们采用共阳极的接法；每一列 16 个 LED，

3、它们采用共阴极的接法。如上图 4 中，QL1QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行； LR1 LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现汉字、图形的显示。 为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。 CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将 CPU的串行数据转化为并行数据输出。 如上图 1 与图 2，行（列）扫描信号分别采用了两片 CD4094级连的方式来构成，第一片的数据溢出信号 LQS 连接到

4、第二片的串行数据输入口。在图 1 中，当 CPU通过 DATA引脚串行输入 16 位的行扫描信号时，第一片 CD4094（标号 U1101）存储先输入的 8 位数据，后输入的 8 位数据通过引脚 LQS溢出，然后输入并存储到第二片 CD4094（标号 U1102）。CLK 信号是时钟信号，当时钟信号为高电平时， CD4094 允许串行输入的数据发生变化。 LL1LL8 是并行输出信号。 LOE为全局输出使能信号，当 LOE输入高电平时， CD4094 上锁存的并行数据全部输出。列线扫描信号也是同样的方式，如图 2。在图 3 与图 4 中，行线扫描信号 LL1 LL16 分别外接电阻（限流）后接

5、至NPN型三极管，最后引出行线驱动信号 QL1QL16。三极管提高了行线输出信号的驱动能力。在图 4 中，如果 RQx（x 为 1 16 的整数）输出低电平，那么相应的三极管导通，行驱动信号 QLx（x 为 1 16 的整数）将输出高电平。2. 软件设计本实验要求编写点阵屏驱动程序以及点阵屏应用程序。 驱动程序要求实现字符、图形显示；应用程序可以调用驱动接口，在点阵屏中显示字符与图形。要在点阵屏上显示字符、图形，只需要按照字符 / 图形的编码，点亮矩阵屏上相应的 LED 即可。在本实验平台上，矩阵屏为 16 16 点阵，每屏显示两个字符，只需要把 16 8 点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码

6、（ 2 16 字节）的显示缓冲区， 然后根据显示缓冲区的内容控制点阵屏上LED灯的亮灭。字库码表明了显示某个字符时点阵屏上的 LED 的亮灭布局，每一个 LED 灯的状态用一位二进制表示， 1 表示该 LED 亮， 0 表示该 LED灭，对于 16 8 点阵的字库码，每个字符的字库码所占用的存储容量为 16*8/8 = 16 Byte。在点阵屏显示驱动程序中， 开辟一个显示缓冲区用来接受字库码， （字库码是由应用程序传递过来的） ，然后采用动态扫描的方法来实现字符、图形的显示。每次扫描一行，这样依次循环扫描 16 行，经过一定的延时处理，就可以实现字符、图片的静态显示。 为了实现字符和图片的动

7、态流动显示， 还需要一个大小为可容纳 3 个字符字库码（316 字节）的缓冲区，该缓冲区中每次保存 3 个字符的字库码。 在显示过程中， 为了达到流动效果， 每次将该缓冲区中的前两个字符字库码的各字节左移 i 位与其后第 16 字节右移 8-i 位相或的结果复制到显示缓冲区中显示， 直到第一个字符完全移出、 第三个字符完全移入时， 更新缓冲区。如此循环即可实现字符的流动显示。在显示时，根据字库码，对点阵屏逐行动态扫描。扫描时，行线的数据与列线的数据都通过 CD4094锁存起来，然后经过片选使能再同时输出。在本设计中， 使用到的通用端口有 GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GP

8、IOG8，因此对它们的工作模式应配置为输出模式。四、设计要求（ 1）分析矩阵 LED屏模块硬件原理图， 了解矩阵 LED屏块基本的构成及其硬件电路的基本工作原理。（ 2）使用 ULINK2仿真器连接 Embest EduKit-IV 实验平台上使用 Keil 软件编写矩阵 LED屏模块的驱动程序并调试， 使得矩阵 LED屏模块可以正常工作运行。（注：代码要求条理清晰，并在主要程序代码部分添加注释说明）（ 3）编写相应的嵌入式程序， 要求实现在 EMBEST开发箱矩阵 LED屏左滚屏、右滚屏显示广告内容信息的子程序。（ 4）按下开发箱上 KEY1，开发箱 ADC0通道的转换数值滚屏显示在 LED

9、广告屏上，按下开发箱上 KEY2，LED广告屏滚屏显示自己名字的拼音。五、课程设计进度表（17 周）序号阶段内容所需时间1任务分析、需求分析、系统设计17 周（周一）2系统调试及报告撰写17 周（周二周四）3提交课程设计报告（电子版和打印版）17 周（周五之前）合计1 周六、 考核评估1课程设计评分标准评定 项 目评分成绩1选题合理，目的明确20 分2实验平台搭建合理， MDK 代码成功调试，嵌入式开发箱40 分演示正常无误，程序代码达到设计要求。3软件设计的总体思想、模块图、流程图，代码准确无误。20 分4设计报告的规范化、内容充实、参考文献充分。20 分总分100 分2课程设计报告要求：（

10、1）不少于 25 页，电子稿及打印稿（ A4）。（注：电子稿请在17 周周五前发送至电子邮箱6559603，打印稿统一交至机电系办公室）（2）主要内容及装订顺序：封面（统一提供）、目录、正文、参考文献、附录：嵌入式开发设计主要程序源代码。（注：附录为课程设计报告样稿）（3）正文部分应该包括：需求分析；总体设计；详细设计；系统测试；系统的不足及需改进的部分等。（4）设计报告严禁抄袭，否则按不及格论。嵌入式系统课程设计报告题目系、部：学生姓名：指导教师：专业：班级：完成时间：目录 （ 3 号，黑体，居中）（空 1 行，以小4 号黑体设置字体及大小，行间距22、字间距标准）1 XXXXX

11、X1.1 XXXXXX1.2 XXXXXX2 XXXXXX2.1 XXXXXX2.2 XXXXXX第一章 （3 号，黑体，居中，行距30）（标题下空一行）1.1 XXXXXX （小 3 号，黑体，左起，行距30）1.1.1 XXXXXX （ 4 号，黑体，左起，行距26）（1） XXXXXX（小 4 号，黑体，左起，行距20）正文：空 4 格左起以小四号宋体打印正文，行距20。图：图题采用中文， 中文字体为五号黑体。 引用图应在图题右上角标出文献来源。图号以章为单位顺序编号。图 1.1（五号黑体）图 1.2表格：按章顺序编号，表内必须按规定的符号标注单位。表 1.1 ( 五号黑体 )公式：公式

12、书写应在文中另起一行，居中排列。公式序号按章顺序编号。S=ab1.1V=abh1.2参考文献 （三号、黑体、居中）（标题下空一行，以小四号宋体打印参考文献。行距20）参考文献格式示例：1 专著著录格式序号著者 .书名 .版本 (第一版不写 ).出版地：出版者，出版年.起止页码例 :孙家广，杨长青.计算机图形学.北京：清华大学出版社，1995.2628Sun Jiaguang, Yang Changqing. Computer graphics .Beijing: Tsinghua University Press,1995.2628(in Chinese)例 : 2 Skolink M I.

13、Radar handbook . New York: McGraw-Hill, 19902 期刊著录格式序号作者 .题名 J .刊名，出版年份，卷号(期号 )：起止页码例 : 3李旭东，宗光华，毕树生，等 .生物工程微操作机器人视觉系统的研究.北京航空航天大学学报， 2002， 28(3) ：249 252Li Xudong, Zong Guanghua, Bi Shusheng, et al . Research on global vision system forbioengineering-oriented micromanipulation robot system . Journa

14、l of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2002,28(3):249 252(in Chinese)3序号作者 .题名 A .见 (英文用 In)：主编 .论文集名 C .出版地：出版者，出版年 .起止页码例 :张佐光，张晓宏，仲伟虹，等.多相混杂纤维复合材料拉伸行为分析见：张为民编 .第九届全国复合材料学术会议论文集(下册 )北京：世界图书出版公司，1996.410 416例 :Odoni A R. The flow management problem in air traffic control. In: Odon

15、i A R, SzegoG,eds. Flow Control of Congested Networks . Berlin: Springer-Verlag,1987.269 298 4 学位论文著录格式序号作者 .题名 D .保存地点：保存单位，年例 : 6金 宏 .导航系统的精度及容错性能的研究 .北京：北京航空航天大学自动控制系，19985 科技报告著录格式序号作者 .题名 .报告题名及编号，出版年例 :KyungmoonNho.AutomaticlandingsystemdesignusingfuzzylogicR.AIAA-98-4484,19986 国际或国家标准著录格式 序号

16、标准编号，标准名称S例 :8 GB/T 16159 1996，汉语拼音正词法基本规则S7 专利著录格式序号专利所有者.专利题名.专利国别：专利号，出版日期例 :9姜锡洲 .一种温热外敷药制备方案中国专利： 881056073， 1989-07-068 电子文献著录格式序号作者 .题名电子文献 /载体类型标识 .电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期 / 引用日期例 : 10王明亮.关于中国学术期刊标准化数据系统工程的进展 EB/OL /pub/wm1.txt/980810-2.html,1998-08-16/1998-10-04说明：参考文献应是公开出版物，按在论著中出现的先后用阿拉伯数字连续排序.参考文献中外国人名书写时一律姓前，名后，姓用全称，名可缩写为首字母(大写 )，不加缩写点 (见例 2).参考文献中作者为3 人或少于3 人应全部列出，3 人以上只列出前3 人，后加“等”或“