ARM课程设计Word文件下载.docx
- 文档编号:20056182
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:163.07KB
ARM课程设计Word文件下载.docx
《ARM课程设计Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《ARM课程设计Word文件下载.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
指导教师签字:
教研室主任签字:
张庆辉2012年12月29日
说明:
本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页
前言
近年来,随着计算机技术及集成电路技术的发展,嵌入式技术日渐普及,在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。
嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
通过显示器同步显示元器件的状态可以更深刻地理解控制的原理。
通过Proteus模拟ARM7芯片设计,可以增强我们的自学能力和思考能力,掌握科学研究的方法,提高信息检索的能力以及获取与时俱进知识的能力。
同时,使我们深刻学习了ARM的相关知识,增强对实际电路的感性认识,提高了分析问题,处理问题的能力。
1.系统设计
1.1涉及的软硬件简介
设计中软件主要用到了模型仿真软件Proteus和编译套件RVDS(RealViewDevelopmentSuite),硬件主要采用了NXP公司的LPC2106微控制器。
1.1.1Proteus7.8简介
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。
在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
在Proteus绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:
*.hex(或者*.axf),可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:
元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
1.1.2RVDS简介
RealViewDevelopmentSuite(RVDS)是ARM公司继SDT与ADS1.2之后主推的新一代开发工具。
RVDS集成的RVCT是业内公认的能够支持所有ARM处理器,并提供最好的执行性能的编译器。
RealViewDeveloperSuite支持所有ARM系列核心,并与众多第三方实时操作系统及工具商合作简化开发流程。
RVDS包含有四个模块:
(1)IDE:
RVDS中集成了EclipseIDE,用于代码的编辑和管理。
支持语句高亮和多颜色显示,以工程的方式管理代码,支持第三方Eclipse功能插件。
(2)RVCT:
RVCT是业界最优秀的编译器,支持全系列的ARM和XSCALE架构,支持汇编、C和C++。
(3)RVD:
是RVDS中的调试软件,功能强大,支持Flash烧写和多核调试,支持多种调试手段,快速错误定位。
(4)RVISS:
是指令集仿真器,支持外设虚拟,可以使软件开发和硬件开发同步进行,同时可以分析代码性能,加快软件开发速度。
RVDS具有代码小执行效率高、支持Linux操作系统、调试功能强大、可虚拟外设等优点,同时还具有内容丰富的在线文档。
1.1.3芯片LPC2106简介
LPC2106/2105/2104包含一个支持仿真的ARM7TDMI-SCPU、与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线(AHB)和连接片内外设功能的VLSI外设总线(VPB,ARMAMBA总线的兼容超集)。
LPC2106/2105/2104将ARM7TDMI-S配置为小端(little-endian)字节顺序。
AHB外设分配了2M字节的地址范围,它位于4G字节ARM存储器空间的最顶端。
每个AHB外设都分配了16k字节的地址空间。
LPC2106/2105/2104的外设功能(中断控制器除外)都连接到VPB总线。
AHB到VPB的桥接将VPB总线与AHB总线相连。
VPB外设也分配了2M字节的地址范围,从3.5GB地址点开始。
每个VPB外设在VPB地址空间内都分配了16k字节地址空间。
它拥有以下特性:
◆ARM7TDMI-S处理器
◆128k字节片内Flash程序存储器,具有ISP和IAP功能。
◆Flash编程时间:
1ms可编程512字节,扇区擦除或整片擦除只需400ms。
◆64/32/16K字节静态RAM(LPC2106/2105/2104)
◆向量中断控制器
◆仿真跟踪模块,支持实时跟踪
◆RealMonitor模块支持实时调试
◆标准ARM测试/调试接口,兼容现有工具
◆极小封装:
TQFP48(7×
7mm2)
◆双UART,其中一个带有完全的调制解调器接口
◆I2C串行接口
◆SPI串行接口
◆两个定时器,分别具有4路捕获/比较通道
◆多达6路输出的PWM单元
◆实时时钟
◆看门狗定时器
◆通用I/O口
◆CPU操作频率可达60MHz
◆双电源
-CPU操作电压范围:
1.65V~1.95V(1.8V±
8.3%)
-I/O电压范围:
3.0V~3.6V(3.3V±
10%)
◆两个低功耗模式:
空闲和掉电
◆通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒
◆外设功能可单独使能/禁止,实现功耗最优化
◆片内晶振的操作频率范围:
10MHz~25MHz
◆片内PLL允许CPU以最大速度运行,可以在超过整个晶振操作频率范围的情况下使用。
由于拥有以上特性,LPC2106适用于nternet网关、串行通信协议转换器、访问控制、工业控制、医疗设备及其它各种类型的应用。
1.2LCD显示原理和初始化流程图
1.2.1LCD显示简介
①液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
②液晶显示器的分类
液晶显示的分类方法有很多种,通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。
除了黑白显示外,液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。
如果根据驱动方式来分,可以分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(SimpleMatrix)和主动矩阵驱动(ActiveMatrix)三种。
③液晶显示器各种图形的显示原理:
◆线段的显示
点阵图形式液晶由M×
N个显示单元组成,假设LCD显示屏有64行,每行有128列,每8列对应1字节的8位,即每行由16字节,共16×
8=128个点组成,屏上64×
16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应,每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。
例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定,当(000H)=FFH时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为8个点;
当(3FFH)=FFH时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;
当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=00H时,则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。
这就是LCD显示的基本原理。
◆字符的显示
用LCD显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由6×
8或8×
8点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。
◆汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占32B,分左右两半,各占16B,左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加1,送第二个字节,换行按列对齐,送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。
1.2.2LCD相关参数
◆1602LCD主要技术参数:
显示容量:
16×
2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA(5.0V)
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×
4.35(W×
H)mm
◆引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如下表所示:
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
第1脚:
VSS为地电源。
第2脚:
VDD接5V正电源。
第3脚:
VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚:
E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据线。
第15脚:
背光源正极。
第16脚:
背光源负极。
◆1602LCD的指令说明及时序
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令,如下表所示:
序号
指令
清显示
光标返回
*
置输入模式
I/D
S
显示开/关控制
D
C
B
光标或字符移位
S/C
R/L
置功能
DL
N
F
置字符发生存贮器地址
字符发生存贮器地址
置数据存贮器地址
显示数据存贮器地址
读忙标志或地址
BF
计数器地址
写数到CGRAM或DDRAM)
要写的数据内容
从CGRAM或DDRAM读数
读出的数据内容
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
(说明:
1为高电平、0为低电平)
指令1:
清显示,指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2:
光标复位,光标返回到地址00H。
指令3:
光标和显示模式设置I/D:
光标移动方向,高电平右移,低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效,低电平则无效。
指令4:
显示开关控制。
D:
控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示C:
控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标B:
控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。
指令5:
光标或显示移位S/C:
高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标。
指令6:
功能设置命令DL:
高电平时为4位总线,低电平时为8位总线N:
低电平时为单行显示,高电平时双行显示F:
低电平时显示5x7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符。
指令7:
字符发生器RAM地址设置。
指令8:
DDRAM地址设置。
指令9:
读忙信号和光标地址BF:
为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙。
指令10:
写数据。
指令11:
读数据。
与HD44780相兼容的芯片时序表如下所示:
读状态
输入
RS=L,R/W=H,E=H
输出
D0—D7=状态字
写指令
RS=L,R/W=L,D0—D7=指令码,E=高脉冲
无
读数据
RS=H,R/W=H,E=H
D0—D7=数据
写数据
RS=H,R/W=L,D0—D7=数据,E=高脉冲
读写操作时序如下图所示:
读操作时序图
写操作时序图
◆1602LCD的RAM地址映射及标准字库表
液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。
要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符,下图所示为1602的内部显示地址。
例如第二行第一个字符的地址是40H,那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢?
这样不行,因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。
在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,无需人工干预。
每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。
1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,如图10-58所示,这些字符有:
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”
1.3Proteus仿真电路
使用Proteus进行仿真电路设计,下面依次介绍仿真细节。
1.3.1Proteus仿真元件清单
元件名称
规格型号
单位
数量
ARM7芯片
LPC2106
片
LCD1602
LM016L
个
瓷片电容
CAP-ELEC
电源
+3.3V
+1.8V
电阻
10K欧姆
只
1.3.2Proteus仿真电路图截图
1.4程序代码分模块介绍
实验的C语言程序代码如下所示(附注释):
//main.c
/****************************************************************************
*File:
main.c
*功能:
向LCD输出HelloWorld
****************************************************************************/
#include"
config.h"
#definers(1<
<
8)
#definerw(1<
9)
#defineen(1<
10)
#definebusy(1<
7)
uint8txt[]={"
HelloWorld"
};
*名称:
ChkBusy()
检查总线是否忙
voidChkBusy()
{
IODIR=0x700;
while
(1)
{
IOCLR=rs;
IOSET=rw;
IOSET=en;
if(!
(IOPIN&
busy))break;
IOCLR=en;
}
IODIR=0x7ff;
}
WrOp()
写函数
voidWrOp(uint8dat)
ChkBusy();
IOCLR=rs;
//全部清零
IOCLR=rw;
IOCLR=0xff;
//先清零
IOSET=dat;
//再送数
IOSET=en;
IOCLR=en;
WrDat()
写数据函数
voidWrDat(uint8dat)
IOSET=rs;
lcd_init()
lcd初始化函数
voidlcd_init(void)
WrOp(0x38);
WrOp(0x06);
//光标加1
WrOp(0x0c);
//开显示
DisText()
显示文本函数
voidDisText(uint8addr,uint8*p)
WrOp(addr);
while(*p!
='
\0'
)WrDat(*(p++));
main()
显示文本
intmain(void)
{
lcd_init();
//设置为输出
IOCLR=0x7ff;
DisText(0x86,txt);
while
(1);
//LPC2106.h
/*ExternalInterrupts*/
/*外部中断控制寄存器*/
#defineEXTINT(*((volatileunsignedchar*)0xE01FC140))//外部中断标志寄存器
#defineEXTWAKE(*((volatileunsignedchar*)0xE01FC144))//外部中断唤醒,是否从处理器掉电中唤醒
/*SMemorymappingcontrol.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ARM 课程设计