嵌入式课程设计基于SCBOX电子词典软件开发

1、 嵌入式系统课程设计说明书 基于S3C44BOX电子词典软件开发系 、 部： 计算机与信息科学系 组 成 员： 指导教师： 职称 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计本0801班 完成时间： 2011年12月12日 摘 要随着电子系技术的发展，以ARM微处理器为核心的电子应用系统已经进入人们日常生产生活的各个方面，ARM以其出色的性能优势赢得了广大电子产品开发者的认可。本文作者根据自己的课程学习，掌握了 ARM系统微处理器相关的基础知识和基本技术，而这些技术需要实地的实验设计来帮助巩固和深入。本案例属于日常生活当中和学习研究中比较常见和熟悉的应用，不但有比较强的综合性，而且有很高的趣味性。

2、在我们系统学习了嵌入式系统开发与应用实践课程之后，结合对ARM微处理器的基础知识和基本技术的掌握，实现了简单电子词典设计。本设计主要解决了基于S3C44B0X 通过I/O控制发光二极管的电子词典。关键词：ARM微处理器；词典设计；S3C44B0X ABSTRACTAlong with the electronic technology development, with ARM microprocessor as the core of the electronic application system has entered people's daily production in

3、all aspects of life, ARM with its excellent performance advantages to win the majority of electronic product developers recognized. In this paper the authors according to their course of study, master of the ARM system related to the basic knowledge and technology, and these technologies require fie

4、ld experiments designed to help consolidate and development. This case belongs to the daily life and study in the more common and familiar with the application, not only have strong comprehensive, but also have high interest.In our system, learning embedded system development and application practic

5、e of course, according to the ARM microprocessor basic knowledge and basic technical mastery, the realization of a simple directory design. The design of the main solution based on S3C44B0X through I / O control led flashing.Key words: ARM microprocessor; directory; S3C44B0X目 录1 前 言11.1课题研究背景11.2课程研

6、究目的和意义21.3 S3C44BOX处理器介绍42 基于S3C44BOX电子词典开发概述52.1电子词典系统定义与需求分析52.2电子词典方案设计72.2.1硬件设计方案82.2.2软件设计方案83 基于S3C4BOX电子词典的硬件开发93.1基于S3C4BOX的最小系统软件93.2显示模块103.3触摸屏及键盘模块104 基于S3C44BOX电子词典软件开发环境的建立104.1开发环境105 基于S3C44BOX电子词典的软件开发115.1电子词典各模块测试软件设计115.2电子词典应用软件开发135.3无操作系统电子词典硬件驱动程序设计155.3.1Uart驱动程序165.3.2LCD驱

7、动程序165.3.3键盘驱动程序175.3.4触摸屏驱动程序175.4电子词典系统应用软件个功能模块设计实现185.4.1键盘接口功能软件185.4.2触摸屏接口功能软件185.4.3LCD显示接口功能软件185.4.4输入键值识别功能软件185.4.5英译汉功能软件215.4.6已查单词记忆功能软件235.4.7汉语词库编写和英语词库编写246 总结267 参考文献271 前 言1.1课题研究背景 随着3C融合进程和我国传统产业结构升级的加速，人们对设备越来越高的应用需要已经无法满足当前和未来高性能的应用与发展需求。显然，嵌入式系统的软、硬件技术和开发手段，正日益受到重视，成为各领域技术创新

8、的重要基础。目前，嵌入式系统是近年来发展很快的计算机方面的学科方向，并迅速渗透到控制、自动化、仪器仪表等学科。嵌入式方向包括了软硬件协同设计、嵌入式体系结构、实时操作系统、嵌入式产品设计等方面的知识，大于当代大学生，更需要掌握嵌入式系统设计的典型开发工具和开发核心技术。对于嵌入式市场的发展来说，中国市场的意义更加重大。中国市场对于嵌入式互联网这场革命来说非常关键。勃勃的生机，很好的产业互动，良好的协作精神，中国现在正在形成-个健康的嵌入式的发展模式和转型模式。中国可能是-个引发点，嵌入式市场先在中国蓬勃发展，然后辐射到全球其他地区。嵌入式系统是近年来发展很快的计算机方面的学科,并迅速渗透到控制

9、、自动化、仪器仪表等学科。浙江大学从2002年开设嵌入式课程以来,一直关注嵌入式系统领域的课程开发与建设,收集了国内外相关专业的嵌入式课程教学资料,总结并提高课程对嵌入式系统快速发展的适应性。在英特尔公司的支持下,嵌入式中心从2003年以来嵌入式举办了多次嵌入式课程研讨班,与国内各高校多次探讨了嵌入式课程的知识点与课程安排,并与C M U一同开发嵌入式课程资料。嵌入式方向包括软硬件协同设计、嵌入式体系结构、实时操作系统、嵌入式产品设计等方面的知识,需要掌握嵌入式系统设计的典型开发工具,培训学生具备嵌入式系统软、硬件的开发能力,对于特定行业领域(例如移动终端、数字家庭、信息家电以及对传统产业信息

10、化改造)已经逐步形成了特定的嵌入式开发方法与手段。随着软硬件技术快速发展,嵌入式系统不再是一门课程就可以介绍清晰,而逐步成为一个课程群,该方向的专业课程可划分为:嵌入式系统原理、嵌入式操作系统、实时系统、嵌入式软件设计、软硬件协同设计、嵌入式系统软件工程、嵌入式系统中间件、数字信号处理等。1.2课程研究目的和意义 Linux操作系统是-个开放源代码的免费操作系统，它不仅安全、稳定、成本低，而且很少发现有病毒传播，越来越的服务器、工作站和个人电脑开始使用Linux软件，基于Linux具有稳定、可靠和强大的网络功能这些优点。在Linux环境下实现-个boa web服务器。嵌人式系统是当前最热门最有

11、发展前景的IT应用领域之一，我们平常用的手机、可视电话、数码相机、摄像机、机顶盒、路由器、数控设备或仪表、医疗仪器、航天航空设备等都是嵌入式系统，各个行业对嵌人式技术人才的需求日益旺盛。下面就由卓跃教育为您做一个介绍。        对于嵌入式开发工程师来说，在技术上需要逾越三道关卡，分别是"硬件"开发、操作系统开发和应用软件开发，三者缺一不可（如果缺一环，在工作中的技术发展会受限）。逾越三个堡垒的最佳途径是通过平台级的应用软件开发，锻造良好的应用软件编程思维；在这个软件编程思维和一定的编程经验基础上，能

12、够更好得看透操作系统，理解操作系统的各个子系统工作原理和构成要素；从而在具备了一定"硬件"开发基础后，能够在开发板或者公司设计的板子上从容得搭建起满足成本、性能或其他要求的嵌入式系统，并在这个嵌入式系统上完成设备应用的软件开发。        嵌入式课程体系应该按照如上的最佳途径来设计的：        (1) 基础阶段：与高校的课程进行衔接，并为学员打下扎实得语言基础；另外需要熟悉我们后期开发系统的环境即WINDOW和Linux操作系

13、统         (2) 平台系统软件：以软件应用项目为主导，在项目中熟练掌握以GUI、数据库、网络通讯等上位机的主流开发技术，建立起良好的编程思维和项目模块化思想，熟悉了基于操作系统以上的开发技术，积累一定的项目开发经验和文档能力。        (3) 嵌入式设备：以ARM裸机开发为起点，让学员掌握基于芯片级的开发技术，理解计算机系统一步一步如何从底层被搭建起来。以一款UCOS-II的嵌入式设备为例，让学员明白了嵌入式系统工作原理和整个过程中需要完成

14、的各类开发技术。最后让学员搭建起以基于嵌入式Linux操作系统的另外一款设备，从中更加了解嵌入式Linux的总体工作原理以及总体架构，理解驱动开发过程，更加有助于学员理解应用开发技术。        嵌入式是近几年发展最为迅速的IT领域之一,与我们所熟悉的通用计算机系统一样,嵌入式系统也属于计算机系统的一种,但其应用领域之广、系统形态之多、与多种技术结合之紧密,是通用计算机系统所不及的。1.3 S3C44BOX处理器介绍S3C44BOX简介S3C44BOX微处理器片类集成ARM7TDMI核，采用0.25mCMOS工艺制造，并

15、在ARM7TDMI核的基础上集成了丰富的外围功能模块，便于低成本设计嵌入式系统应用系统。片上集成的主要功能如下：在ARM7TDMI基础上增加至8KB的Cache。外部扩充存储器控制器。LCD控制器，并带有一个LCD专用DMA通道。2个通用DMA通道2个带外部请求引脚的DMA通道。2个带有握手协议的UART，1个SIO。1个多主的I*I*C总线控制器。1个I*I*S总线控制器。5个PWM定时器及1个内部定时器。看门狗定时器。71个通用可编程I/O口，8个外部中断源。功耗控制模式：正常，低速，休眠和停止。8路10位ADC。具有日历功能的RTC。PLL时钟发生器。2 基于S3C44BOX电子词典开发

16、概述2.1电子词典系统定义与需求分析电子词典系统应具备以下功能要求：1. 能够通过键盘输入英文。键盘作为本系统中最主要的输入设备，需要完成26个英文字母的输入，并且需要上翻页，下翻页，上一行，下一行，翻译，退格等功能。要求键盘至少要有32个按键，每个按键都可以被处理器及时，准确地读入。键盘具体布局设计如图所示。按键分别具有如下功能：Ø az：实现字母输入；Ø Page up/down：显示上/下一个被查询过的单词；Ø Line up/down：光标移至上/下一行，在单词输入过程中，在单词翻译区会有拼写相近单词显示，用Line up/down按键可以上下选择这些单词

17、；Ø Enter：翻译，将当前单词与词库中内如相比较，若一致则显示其内容，否则给出提示；Ø Back space：退格，删除单词最末尾的字母并将光标前移一位。本电子词典系统还需要提供触摸输入，在触摸屏上划分出6个区域，分别对应键盘上的6个功能键。2. 提供友好的人机界面，将输入的内容和翻译的结果显示在LCD的相应区域内。LCD显示窗口布局如下：add_ add ad Vi 增加，计算 A bill that didnt add upBack spacePage upLive up EnterLine down Page down最上面输入框内为单词输入区，中间区域为翻译区，

18、最下面6个方框是触摸屏按键区。单词输入过程中，翻译区会有相近单词显示，按下翻译键后会在此区域内显示翻译内容。3. 对输入的单词即时翻译。4. 可以记忆3个已经查询过的的单词。2.2电子词典方案设计 子词典功能需求，结合嵌入式系统软硬件协同设计技术，采取以下设计方案。2.2.1硬件设计方案 ARM芯片的选择原则，此处选择集成了丰富的外围功能模块，便于低成本设计嵌入式应用系统的S3C44BOX处理器作为系统的主控制器。利用其内置的LCD控制器实现LCD控制接口；利用I²C总线控制器实现键盘控制接口；利用A/D转换器实现触摸屏控制接口；利用UART实现调试接口；利用GPIO连接LED灯显示

19、有关状态。2.2.2软件设计方案本电子词典软件只要完成键盘操作，菜单操作及LCD显示功能。根据软件模块化设计方法将系统软件分为3个模块；词库编写，功能控制软件设计，人机交互接口功能设计。软件总体设计如图：3 基于S3C4BOX电子词典的硬件开发3.1基于S3C4BOX的最小系统软件基于ARM的嵌入式最小系统基本组成主要包括：基于ARM核的微处理器，电源电路，复位电路，时钟电路，存储器电路，UART接口电路和JTAG调试接口。 在电子词典系统中，基于S3C44BOX最小系统的构成如图3.2显示模块本设计中的输出设备为液晶显示屏。LCD屏主要用于显示文本及图形信息，具有轻薄，体积小，功耗低，无辐射

20、危险，平面直角显示及影像稳定不闪烁等特点，因此，在许多电子应用系统中，常使用液晶屏最为显示界面。3.3触摸屏及键盘模块 输入设备是将外界信息以某种形式输入到系统内部的设备，通常包括键盘，鼠标，麦克风，触摸屏，传感器，摄像头等。由于适用场合的不同，输入设备可分为以下4大类：Ø 字符信息采集设备：如键盘，鼠标，触摸屏等；Ø 音频信息采集设备：如麦克风；Ø 图像采集设备：如摄像头；Ø 感知系统周边环境的设备：如温度传感器，湿度传感器，加速度传感器等。4 基于S3C44BOX电子词典软件开发环境的建立4.1开发环境 电子词典硬件模块测试软件和无操作系统电子词典应

21、用软件的开发采用了相同的交叉开发环境。宿主机PC机上运行ARM公司为方便用户在基于ARM内核处理器上进行软件开发而推出的集成开发工具ARMADS(ARM Developer Suite)最新版本1.2在Codewarrior IDE(Integrate Development Environment)集成开发环境中编辑电子词典软件程序，通过交叉编译器和交叉链接器对软件进行编译，链接。最终生成可执行文件，通过在线仿真器Multi-ICE将此可真行文件下载到目标板运行。在线仿真器通过并口链接宿主机，通过JTAG接口链接目标机。串口线直接链接宿主机和目标板，在宿主机PC机上显示吊饰信息。为加快软件开

22、发的进度，在电子词典硬件平台未建立起来以前先使用Embest EDUKIT 实验板作为目标本吊饰各功能模块软件。5 基于S3C44BOX电子词典的软件开发5.1电子词典各模块测试软件设计（1） 存储器模块测试目的：测试CPU能否正常对SDRAM HY57V651620B按字、半字、字节读/写。会变程序测试函数：sRWramtestC语言程序函数：voidcRWramtest(void)(2)通用GPIO模块测试目的：测试能否通过GPIO的GPC8、GPC9、GPF3、GPF4控制电子词典硬件板上4个LED正常点亮和熄灭。GPIO的测试函数如下：Void GPIO_Test(void)Port_

23、init();Led1_on();Led1_off();Led2_on();Led2_off();Led3_on();Led3_off();(3)UART串口模块测试目的：测试串口能否正常通信。测试带码：Void UART_Test(void)Char c1;Target_init();While(1)While(!(Rurastat0&0X2)UART_PRINTF(“n input a char”);Uart_sendbyte(0xa);Uart_sendbyte(0xD);C1=uart_getch();Uart_sendbyte(c1);(4)LCD显示模块测试目的：测试LCD

24、能否正常显示文本及图形。测试具体代码：Void LCD_Test(void)IntI;Lcd_clr();Lcd_disp_hz16(10,10,BLUE,”欢迎使用电子词典“)；Set_font(&GUI_Font8x16);Set_color(GUI_WHITE);Disp_string(“welcome”,10,24);/*绘制背景图案*/Lcd_draw_box(10,40,310,320,GREEN);Lcd_draw_box(20,45,300,225,GREEN);Lcd_draw_box(30,50,290,220,GREEN);Lcd_draw_box(40,55,2

25、80,215,GREEN);(5)键盘模块测试目的：测试电子测点的键盘能否正常输入相应的字符。测试代码：Void keyboard_Test(void)Char ucChar=0;Target_init();While(1)Rinemsk&=(BIT_GLOBAK|BIT_EINT2);While(f_nkeypress=0);F_nkeypress=0;Rinemsk&=(BIT_GLOBAK|BIT_IIC);Iic_read (0x7,0x1,&ucchar);Uart_printf(0,”input key is 0x% x”,ucchar);(6)触摸屏模块测

26、试目的：测试电子词典的触摸屏能否正常工作。测试代码：略。5.2电子词典应用软件开发（1） 电子词典应用软件结构1. 启动代码2. 驱动程序3. 应用程序无操作系统应用程序通常由一个协调所有模块功能的死循环主函数和若干功能子函数组成，其代码示意性结构如下：Void main(void)/*定义变量*/*系统初始化*/*以下为具体的功能实现*/While(1) /*功能子函数*/(2)电子词典系统软件流程电子词典应用软件主要完成约定键盘，菜单操作及LCD显示功能，根据软件模块化设计方法将系统软件分成3个模块：词库编写、功能控制软件设计、人机交互接口功能设计。电子词典软件流程如图：5.3无操作系统电

27、子词典硬件驱动程序设计 电子词典中主要涉及的硬件驱动有：Uart驱动程序，LCD驱动程序，键盘驱动程序，触摸屏驱动程序。在电子辞典硬件模块测试软件时，我们已经积累了许多代码，这里只需要将 的代码稍加修改，就可快速开发出各硬件的驱动程序，即：建立.h头文件：声明外部函数，定义数据结构。修改.c源文件：驱动程序源文件中仅包含功能实现而不需要对功能加以应用。5.3.1Uart驱动程序void Uart_Init(int mclk,int baud,char port);char Uart_Getch(char port);char Uart_GetKey(char port);int Uart_Ge

28、tIntNum(char port);void Uart_SendByte(int data,char port);void Uart_Printf(char port,char *fmt);void Uart_SendString(char *pt,char port);5.3.2LCD驱动程序extern U32 GUI_Init(void);extern void Draw_Point(U16 x,U16 y);extern U32 Get_Point(U16 x,U16 y);extern void Draw_HLine(U16 y0, U16 x0, U16 x1);extern v

29、oid Draw_VLine(U16 x0, U16 y0, U16 y1);extern void Draw_Line(S32 x1,S32 y1,S32 x2,S32 y2);extern void Draw_Circle(U32 x0,U32 y0,U32 r);extern void Fill_Cricle(U16 x0,U16 y0,U16 r);extern void Fill_Rect(U16 x0,U16 y0,U16 x1,U16 y1);extern void Set_Color(U32 color);extern void Set_BkColor(U32 color);e

30、xtern void Set_Font(GUI_FONT *pFont);extern void Disp_String(const S8 *s,S16 x,S16 y);extern void lcd_disp_hz16(U16 x0,U16 yo,U32 ForeColor,S8 *s);extern void Dis_Chinese(U16 x0,U16 y0,U32 ForeColor,S8 *s);extern void LCD_SetColor(U16 PhyColor);extern void LCD_SetBkColor(U16 PhyColor);extern U16 LCD

31、_Init(U8 Lcd_Bpp);extern void LCD_DrawPixel(U16 x,U16 y);extern void LCD_DrawHLine(U16 x0,U16 y,U16 x1);extern void LCD_DrawVLine(U16 x,U16 y0,U16 y1);extern void LCD_FillRect(U16 x0,U16 y0,U16 x1,U16 y1);extern void LCD_L0_DrawBitmap(U16 x0,U16 y0,U16 xsize,U16 ysize,U16 BitsPerPixel,U16 BytesPerLi

32、ne,const U8 *pData,U16 Diff,const U16 *pTrans);void word_clear(void);void Trans_Clear(void);5.3.3键盘驱动程序void keyboard_read(U32 unSlaveAddr,U32 unAddr,S8 *pData);void keyboard_init(void);U8 key_set(U8 ucChar);void iic_int(void);void iic_init(void);void iic_write(U32 unSlaveAddr,U32 unAddr,U8 ucData);v

33、oid iic_read(U32 unSlaveAddr,U32 unAddr,S8 *pData);5.3.4触摸屏驱动程序void touchscreen_init(void);void touchscreen_load(void);void touchscreen_cood(S8 *pData);void touchscreen_close(void);void touchscreen_int(void);5.4电子词典系统应用软件个功能模块设计实现无操作系统电子词典系统应用软件功能模块包括以下部分：键盘接口功能软件，触摸屏接口功能软件，LCD显示接口功能软件，输入键值识别功能软件，英译

34、汉功能软件，已查单词记忆功能软件，汉语词库编写和英语词库编写功能软件。5.4.1键盘接口功能软件键盘接口软件主要实现键盘输入功能。5.4.2触摸屏接口功能软件触摸屏接口功能软件实现触摸屏输入功能。5.4.3LCD显示接口功能软件LCD显示接口功能软件实现输入字符，翻译结果的显示功能。5.4.4输入键值识别功能软件本电子词典设计中共有26个字母键和6个功能键。26各字母键的键值对应于英文小写字母az的ASCII值97122. 6个功能键的键值如表所示： 电子词典功能键键值表当有系统软件获取键值后，将根据当前的键值做相应的处理。具体代码实现如下：/*输入是字母键时的相应处理*/if(ucChar&

35、gt;0x60) if(t=0)|(t>19) t=0; word_clear(); Trans_Clear(); *(&ucChar)+1)=_;*(&ucChar)+2)=0;Disp_String(&ucChar,(8*t+English_area.x0+5),English_area.y0+2);Wordt+=ucChar;f_LineD=Word_List(word);/*输入是功能按键时的相应处理是*/ElseucChar-=14;switch(ucChar) case BACKSPACE: wordt=0; word-t=_; word_clear(

36、); Trans_Clear(); Disp_String(word,English_area.x0+5,English_area.y0+2); f_LineD=Word_List(word); f_Word=TRUE; Count_line=0; break; case PAGEUP: word_clear(); Trans_Clear(); if(old=0) old=MAX_OLD; strcpy(word,oldword-old); Disp_String(word,English_area.x0+5,English_area.y0+2); f_LineD=Word_List(word

37、); f_Word=TRUE; t=strlen(word); break; case LINEUP: if(t!=0) if(Count_Line!=0) Count_line-; LineMove(Count_line,UP); f_Word=FALSE;break ; case ENTER: wordt+1=0; translate(word.f_Word,(f_lineD+Count_Line-1); if(old=MAX_OLD) old=0; strcpy(oldwordold+,word); f_LineD=0; Count_line=0; f_Word=TRUE; for(;t

38、>0;-t) wordt=0; break; case LINEDOWN: if(t!=0) if(Count_line<(ALL_WNo-f_LineD) Count_line+; LineMove(Count_line,DOWN); f_Word=FALSE;break; case PAGEDOWN: word_clear(); Trans_Clear(); If(old=MAX_OLD) old=0; strcpy(word,English_area.x0+5,English_area.y0+2); f_LineD=Word_List(word); f_Word=TRUE;

39、t=strlen(word); break; default: Uart_Printf(0,”error %d”,ucChar); break;5.4.5英译汉功能软件 由于要查的英文单词有两种输入方式：一种是通过在输入框中输入字母；另一种是通过上一行/下一行键在选择框里显示的单词中进行选择，所以用参数Position表示输入方式（TRUE：输入框，FALSE：选择框查找）。具体实现流程如图所示：/*-函数名称： translate(U8* word);-函数说明： 翻译功能实现程序-输入参数： S8* word指向被翻译单词的指针 U8 Position指输入单词所在位置（TRUE为输入框，

40、FALSE为选择框） U8 No所在单词结构体的第几位-输出参数： 无*/U8 transate(S8* word,U8 Position,U8 No) U8 k=0; Trans_Clear(); Dis_Chinese(20,55,Gui_WHITE,”正在查找，请等待！”); if(!Position) strcpy(word,vocabNo.c); Disp_String(word,English_area.x0+5,English_area.y0+2);for(k=0;k<ALL_WNo;k+) if(strcmp(word,vocabk.c)=0) Trans_Clear()

41、; Disp_String(vocabk.d,20,55); Disp_chinese(20,75,GUI_WHITE,vocabk.e); Disp_String(vocabk.f,20,95); Return k;Trans_Clear()Dis_Chinese(20,55,GUI_WHITE,”查无此词！”);return (k=ALL_WNo);5.4.6已查单词记忆功能软件 当按下翻译键以后，将翻译的单词放入数组oldword中。MAX_OLD表示最多可记忆的单词数量。要记忆的单词数量若超过MAX_OLD，则将最早记忆的单词覆盖。具体实现如下：···If

42、 (old=MAX_OLD)Old=0;Strcpy(oldwordold+,word);···5.4.7汉语词库编写和英语词库编写 为了简单起见，词库用结构体实现。此结构中包括4项：英文单词，词性，汉语释意以及英文例句。具体实现如下： Typedef struct char c20: /英文的单词 char d10; /词性 char e20; /汉语意思 char f50; /例句 str_word;Str_word vocab16= “a”,”indef.art”,”不定冠词:,”a bit more rest”, “add”,”v.”,”增加，计算”,”a bit that didnt add up.”, “age”,”n.”,”年龄，时代”,”the age of adplescence.” “aid”,