《嵌入式系统设计》实验指导书Word文件下载.docx
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通过响应定时器中断,执行中断服务子程序使CPU板上的LED指示灯LED1、LED2
闪烁。
四.实验要求
该实验项目的流程是,按下程序启动后,初始化定时器1,设定定时器的中断时间,然后,等待定时器中断,当定时器中断到来时,就会进入定时器中断服务子程序,而中断服务子程序会把LED1和LED2灯熄灭或点亮,从现象中看到LED1和LED2灯忽闪一次,则说明定时器发生了一次中断。
最后,关闭中断请求,等待下一次的中断的到来。
五、实验仪器设备
1.EL-ARM-830教学实验箱,PentiumII以上的PC机,仿真调试电缆。
2.PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP,ADS1.2集成开发环境,
仿真调试驱动程序
六.调试及结果测试
1.本实验仅使用实验教学系统的核心CPU板。
在进行本实验时,LCD电源开关,音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。
2.在PC机并口和实验箱的CPU板上的JTAG接口之间,连接仿真调试电缆。
3.检查连接是否可靠,可靠后,接入电源线,系统上电。
4.打开ADS1.2开发环境,编译项目文件。
5.在ADS调试环境下全速运行映象文件。
观察LED1和LED2的变化!
LED1和LED2灯会由于定时中断的1秒钟发生一次,而一秒钟闪烁一次!
也可以改变闪烁的频率,即改变Startup2410\target.c文件内的voidTimer1_init(void)函数里的rTCNTB1=48828;
的赋值,数字量越小,闪烁频率越快。
编译全速运行,观看结果,看闪烁频率是否发生了改变!
这是对GPIO口操作的结果。
七.考核形式
1.实验预习回答提问占20%
2.实验操作能力及实验纪律占40%
3.实验报告占40%
八.实验报告要求
1.写出算法原理。
2.写出程序清单及注释。
3.写出调试过程及结果。
4.写出故障诊断与排除及实验体会。
5.实验报告认真书写不得抄袭。
实验二ARM的UART实验
1.了解并熟悉UART的概念及其工作原理;
2.掌握ARM相应的寄存器配置;
3.能够用C编写出相应的串口程序;
二、预习与参考
1.UART的工作原理
通用的串行I/O接口有许多种,最常见的一种标准是美国电子工业协会推荐的一种标准,即,RS—232C。
这种标准在PC系列中大量采用9针接插件。
在ARM的处理器中,也采用了这种标准。
具体的硬件机械、电气特性请参阅有关RS232串口通信的书籍。
S3C2410的UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter,通用异步收发器)单元提供3个独立的异步串行I/O口,都可以运行于中断模式或DMA模式。
也就是说,UART可以产生中断请求或DMA请求,以便在CPU和UART之间传递数据。
它最高可支持115200bps的传输速率。
S3C2410中每个UART通道包含两个用于接收和发送数据的16位FIFO队列。
S3C2410的每个UART都有波特率发生器、数据发送器、数据接收器,及控制单元。
内部数据通过并行数据总线到达发送单元后,进入FIFO队列,或不进入FIFO队列,通过发送移相器TXDn引脚发送出去,送出的数据通过一个电压转换芯片将3.3V的TTL/COMS电平转换成EIA(ElectronicindustriesAssociation)电平,送进PC的串口。
数据接收的过程刚好相反,外部串口信号需要先把EIA电平经电压转换芯片把电平转换3.3V的TTL/COMS电平,然后由RXDn管脚进入接收移相器,经过转换后放到并行数据总线上,由CPU进行处理或直接送到存储器中(DMA方式下)。
三。
设计指标
实现波特率为115.2kbs的串口通讯。
要求上位机为PC机,下位机是arm实验箱。
1.EL-ARM-830教学实验箱,PentiumII以上的PC机,仿真调试电缆,串口电缆。
2.PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP,ADS1.2集成开发环境,
仿真调试驱动程序。
六、调试及结果测试
1.本实验使用实验教学系统的CPU板,串口。
在进行本实验时,LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。
使用串口线连接PC机串口1和实验箱CPU板的串口,使用直连线连接底板串口2和PC机上的串口2之间的电缆。
4.打开ADS1.2开发环境,编译项目。
5.编译通过后,进入ADS1.2调试界面,加载映象文件程序映像。
6.打开超级终端0,超级终端1,进行设置(115200,8位数据,1位停止位,无奇偶校验);
7.在ADS调试环境下,全速运行映象文件。
激活超级终端0,敲键盘,观察超级终端0,超级终端1的内容显示!
所敲键盘的字符应该在两个超级终端上显示出来。
实验的原理就是把键盘敲击的字符通过PC机的串口发送给实验箱上的ARM的CPU板的串口0,ARM的CPU板上的串口得到字符后,通过ARM把它送给CPU板上的串口0输出给PC,以及通过底板上的串口1,送给PC机。
这样,就完成了串口间的收发数据。
实验三ARM的A/D接口实验
1.学习A/D接口原理
2.掌握S3C2410的AD相关寄存器的配置及编程应用方法;
A/D转换器是模拟信号和CPU之间联系的接口,它是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,以供计算机和数字系统进行分析、处理、存储、控制和显示。
在工业控制和数据采集及许多其他领域中,A/D转换是不可缺少的。
按照转换速度、精度、功能以及接口等因素,常用的A/D转换器有以下两种:
a.双积分型的A/D转换器
双积分型也称为二重积分式,其实质是测量和比较两个积分的时间,一个是对模拟信号电压的积分时间T,此时间常是固定的,另一个是以充电后的电压为初值,对参考电源Vn的反向积分,积分电容被放电至零,所需的时间Ti。
模拟输入电压Vi与参考电压Vref之比,等于上述两个时间之比。
由于Vref、T时间固定,而放电时间Ti可以测出,因而可以计算出模拟输入电压的大小。
b.逐次逼近型的A/D转换器
逐次逼近型也称为逐位比较式,它的应用比积分型更为广泛,通常主要有逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器以及时序和逻辑控制等部分组成。
通过逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压Vc与待转换模拟电压V0进行比较。
比较时,先丛SAR的最高位开始,逐次确定各位的数码应为‘1’还是‘0’,而得到最终的转换值。
其工作原理为:
转换前,先将SAR寄存器各位清零,转换开始时,控制逻辑电路先设定SAR寄存器的最高位为‘1’,其余各位为‘0’,此值经D/A转换器转换成电压Vc,然后将Vc与输入模拟电压Vx进行比较。
如果Vx大于等于Vc,说明输入的模拟电压高于比较的电压,SAR最高位的‘1’应保留;
如果Vx小于Vc,说明SAR的最高位应清除。
然后在SAR的次高位置‘1’,依上述方法进行D/A转换和比较。
如此反复上述过程,直至确定出SAR寄存器的最低位为止,此过程结束后,状态线改变状态,表明已完成一次转换。
最后,逐次逼近寄存器SAR中的数值就是输入模拟电压的对应数字量。
位数越多,越能准确逼近模拟量,但转换所需的时间也越长。
三.设计指标
A/D精度达到10位,最大转换速率:
500KSPS。
四、实验要求
在实验箱的CPU板上运行程序,在超级终端及LCD上显示采集到的数据值!
1.本实验使用实验教学系统的CPU板,串口、AD通道选择开关、LCD单元。
在进行本实验时,音频的左右声道开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。
拨码开关SW3为选中的A/D转换的通道,值得注意的是本实验系统八个通道可以同时采集一个信号源。
实验时要选中采集的通道号,即对应的SW3开关拨到ON状态。
例如SW3的1拨到ON状态,说明用AD转换器的通道1采集,如果,8个通道全部选择为ON,则表示用8个通道采集。
本实验程序使用通道1采集数据,所以,SW3的1应该拨到ON状态。
要给ADIN一个输入信号,可以是底板上的SQUARE信号和SINE信号,也可是外部信号,但是必须注意,接外部电压信号时,要共地,以及信号的电压范围为0—2.5V,切记!
!
6.在ADS调试环境下,全速运行映象文件。
打开LCD电源开关,检查SW3上选择的是通道几。
确认后,观察LCD上1通道当前采集的情况。
由于液晶的显示速度比波型慢许多,所以要暂停程序才会看到比较清楚的波形。
由于信号源输出后,电压经过缩放和偏置处理。
使得的ARMCPU板所采集到的电压值的变化范围不足0—2.5V,故而采集到的数字值,不能满程。
但这些不会影响实验原理的显示。
实验四键盘接口和七段数码管的控制实验
1.学习4X4键盘的与CPU的接口原理
2.掌握键盘芯片HD7279的使用,及8位数码管的显示方法;
键盘和7段数码管的控制实验,是通过键盘的控制芯片HD7279A来完成的。
它的信号线及控制线连接到S3C2410上,驱动线直接连到8位共阴的7段数码管上。
由于其芯片的接口电压是5V的,而S3C2410的接口电压是3.3V,所以,HD7279A的信号、控制线经过CPLD把电压转换到3.3V,然后送入CPU中。
HD7279是一片具有串行接口的可同时驱动8位共阴式数码管或独立的LED的智能显示驱动芯片。
该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成显示键盘接口的全部功能。
内部含有译码器可直接接受BCD码或16进制码并同时具有两种译码方式。
此外还具有多种控制指令如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等,具有片选信号可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
HD7279在与S3C2410接口中,它使用了4根接口线。
片选信号#CS(低电平有效),时钟信号CLK,数据收发信号DATA,中断信号#KEY(低电平送出),EL-ARM-830实验箱与其的接口中,使用了三个通用I/O接口,和一个外部中断,实现了与HD7279A的连接,S3C2410的外部中断接HD7279的中断#KEY,三个I/O口分别与HD7279A的其他控制、数据信号线相连。
HD7279的其他管脚分别接4X4按键和8位数码管。
当程序运行时,按下按键,平时为高电平的HD7279A的#KEY就会产生一个低电平,送给S3C2410的外部中断5请求脚,在CPU中断请求位打开的状态下,CPU会立即响应外部中断5的请求,PC指针就跳入中断异常向量地址处,进而跳入中断服务子程序中,由于外部中断4/5/6/7使用同一个中断控制器,所以,还必须判断一个状态寄存器,判断是否是外部中断5的中断请求,当判断出是外部中断5的中断请求,则程序继续执行,CPU这时,通过发送#CS片选信号选中HD7279A,再发送时钟CLK信号和通过DATA线发送控制指令信号给HD7279A,HD7279A得到CPU发送的命令后,识别出该命令,然后,扫描按键,把得到键值回送给CPU,同时,在8位数码管上显示相关的指令内容,CPU在得到按键后,有时,程序还会给此键值一定的意义,然后再通过识别此按键的意义,进而进行相应的程序处理。
要进一步开发显示功能,请参见关于HD7279芯片及相应的编程资料HD7279A.PDF的文档,其中有详细、完备的编程资料。
键盘识别以扫描方式进行。
通过4X4按键完成在数码管上的各种显示功能,以及LCD上显示。
五、实验设备
六、实验步骤
1.本实验使用实验教学系统的CPU板,键盘、8位数码管。
在进行本实验时、AD通道选择开关、LCD电源开关、音频的左右声道开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。
6.在ADS调试环境下全速运行映象文件。
按下任意键值,观察数码管的显示。
说明:
“0”键表示数码管测试,8个数码管闪烁,“4”键表示数码管复位,“1”键表示数码管右移8位,“2”键表示数码管循环右移,“9”键表示数码管左移8位,“A”键表示数码管循环左移。
其他按键在最右两个数码管上显示键值。
根据HD7279A.PDF文档可以进一步开发具体的相应的程序。
2.写出调试过程及结果。
3.写出故障诊断与排除及实验体会。
4.实验报告认真书写不得抄袭。
实验五触摸屏实验
1.了解触摸屏工作的基本原理;
2.理解LCD如何和触摸屏相配合;
3.通过编程实现对触摸屏的控制。
触摸屏附着在显示器的表面,与显示器相配合使用,如果能测量出触摸点在屏幕上的坐标位置,则可根据显示屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图。
触摸屏按其技术原理可分为五类:
矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波式,其中电阻式触摸屏在嵌入式系统中用的较多。
电阻触摸屏是一块4层的透明的复合薄膜屏,最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层,最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层,中间是两层金属导电层,分别在基层之上和塑料层内表面,在两导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开。
当手指触摸屏幕时,两导电层在触摸点处接触。
如图2-13-1。
触摸屏的两个金属导电层是触摸屏的两个工作面,在每个工作面的两端各涂有一条银胶,称为该工作面的一对电极,若给一个工作面的电极对施加电压,则在该工作面上就会形成均匀连续的平行电压分布。
当给X方向的电极对施加一确定的电压,而Y方向电极对不加电压时,在X平行电压场中,触点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极上反映出来,通过测量Y+电极对地的电压大小,通过A/D转换,便可得知触点的X坐标值。
同理,当给Y电极对施加电压,而X电极对不加电压时,通过测量X+电极的电压,通过A/D转换便可得知触点的Y坐标。
电阻式触摸屏有四线和五线两种。
四线式触摸屏的X工作面和Y工作面分别加在两个导电层上,共有四根引出线:
X+、X-、Y+、Y-,分别连到触摸屏的X电极对和Y电极对上。
五线式触摸屏把X工作面和Y工作面都加在玻璃基层的导电涂层上,但工作时,仍是分时加电压的,即让两个方向的电压场分时工作在同一工作面上,而外导电层则仅仅用来充当导体和电压测量电极。
因此,五线式触摸屏的引出线需为5根。
实现电阻式触摸屏。
在320X240的彩色LCD上显示触摸点的坐标。
1.本实验使用实验教学系统的CPU板,LCD,触摸屏。
3.把LCD电源开关附近的S2的2开关拨到ON状态。
4.检查连接是否可靠,可靠后,接入电源线,系统上电。
打开LCD的电源开关。
5.打开ADS1.2开发环境,编译项目。
6.编译通过后,进入ADS1.2调试界面,加载映象文件程序映像。
7.在ADS调试环境下全速运行映象文件。
用圆滑的笔头点击屏,观察液晶屏的显示结果。
具体的响应需要根据具体的应用程序进行开发。
8.实验完毕,先关闭LCD电源开关,S2的2开关复位,再关闭ADS开发环境,关闭电源。
实验六基于uCOSII的LCD驱动编写实验
1.掌握在UCOSII操作系统下添加LCD驱动程序的基本方法
参考UCOSII操作系统文档。
实现在UCOSII下,LCD应用任务的简单编程实例
在移植好的UCOSII项目中添加LCD的驱动程序
1.EL-ARM-830教学实验箱,PentiumII以上的PC机,仿真器调试电缆
1.本实验使用实验教学系统的CPU板,液晶显示器(LCD),在LCD下方,有一个可调电阻,标号为VR2,它用来调整LCD的对比度及亮度。
在LCD的右下方,有一个黄头的按键,它用来开关LCD,它的标号为LCD_ON/OFF。
在进行本实验时,音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。
在该实验例程中,既有在操作系统下的任务之间的通信,又有GUI任务的运行。
实验箱的CPU板上的LED1、LED2灯闪烁的同时,在LCD屏上也进行LED1、LED2灯的模拟闪烁。
2.在PC机并口和实验箱的CPU之间,连接仿真调试电缆。
3.检查线缆是否连接是否可靠,可靠后,给系统上电。
按下LCD电源开关。
4.打开ADS1.2开发环境,对项目文件并进行编译。
5.编译通过后,进入ADS1.2调试界面,加载映象文件。
在ADS调试环境下全速运行映象文件。
观察LCD屏上和CPU板上的同步显示。
实验完毕,先关闭LCD电源开关,再关闭ADS开发环境,再关闭电源。
实验七基于uCOSII的键盘驱动编写实验
1.掌握在UCOSII操作系统下添加键盘驱动程序的基本方法
对于键盘驱动,采集按下键的键值,并把得到的键值放在一个邮箱之中,同时使等待该邮箱的任务,切换到就绪状态,这是通过中断服务子程序实现的。
在我们的这个应用例程中,等待该邮箱的任务是任务1,它的优先级在几个任务中是最高的,也就是说,一有按键按下,该任务就会从等待键值的状态切换到就绪态,又由于它的优先级最高,所以,它会马上切换到运行态,几乎不需要等待,就会把键值从邮箱中取出,并赋予该键值一定的意义,然后存放到一个全局变量里,画图任务通过等待键值函数GUI_WaitKey(),等待已赋予意义的键值,一旦有键值了,画图任务切换到就绪态,等待运行。
当画图任务运行时,该任务会判断键值的意义,并执行相关的操作。
比如,点亮LCD屏上的模拟灯。
在UCOSII下,调用键盘指令以完成响应任务的简单编程
在移植好的UCOSII项目中添加键盘的驱动程序,键盘的扫描方式有编程扫描方式、定时扫描方式和中断扫描方式三种。
无论是编程扫描还是定时扫描,CPU经常处于空扫描状态,为了提高CPU利用效率,本实验采用中断扫描
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