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1、大大 连连 科科 技技 学学 院院嵌入式系统设计与开发课程设计题目基于 ARM 的输入输出显示系统学生姓名学生姓名专业班级专业班级计算机计算机 08-208-2指导教师指导教师 王影王影 姜志明姜志明职职称称高工高工 副教授副教授所在单位所在单位信息科学系计算机教研室信息科学系计算机教研室教教学学部部主主任任孙孙辉辉完成日期完成日期20112011 年年 1212 月月 1616 日日课程设计报告单学号学号姓名姓名专业班级专业班级计算机计算机 08-208-2考考核核项项目目评分评分备注备注1平时工作态度及遵守纪律情况（10 分）2掌握基本理论、关键知识、基本技能的程度和 阅读参考资料的水平
2、（10 分）3独立工作能力、综合运用所学知识分析和解决 问题能力及实际工作能力提高的程度 （20 分）4完成课程设计说明书及软件的情况与水平（小 组分工情况、规范性、整洁清楚、叙述完整性、 思路清晰程度、工作量及实际运行情况和创新 性） （60 分）总评成绩总评成绩综综 合合评评 定：定：（优、良、中、及格、不及格）指导教师签字：指导教师签字：2011 年 12 月 22 日嵌入式系统设计与开发课程设计任务书一、课程设计任务及要求：一、课程设计任务及要求：任务：选择以下一个设计项目进行课程设计：嵌入式系统实验平台简介、Linux 的 安装和基本操作实验、交叉编译环境的建立和 bootloade
3、r 的使用、多线程应用程序设 计、A/D 接口实验、Qtopia2.1.1 在 2410-S 上的移植、无线通讯实验，除此之外，学生 可自行选择课题进行设计（课题必须经指导教师审题后合格） ，对于大型项目可进行团 队开发，但应制定详细的项目分工说明。完成从需求分析、系统设计、系统实现，软件 测试的全过程。 要求：要求：（1）培养学生查阅参考资料、手册的自学能力，通过独立思考深入钻研问题，学 会自己分析、解决问题。 （2）通过对所选题目方案分析比较，确立方案，编制程序与调试程序，掌握嵌入 式系统的设计方法。 （3）能够完成团队分工合作，在教师的指导下，完成课题任务。 （4）根据个人的设计调试过程
4、，撰写设计报告。 写出不少于 3000 字的课程设计说明书。其正文一般有如下几个方面的内容：需求 分析、概要设计、详细设计、调试分析、运行界面(附主要代码)、测试结果、附录或参 考资料。二、工作量二、工作量3 周（15 个工作日）时间三、计划安排三、计划安排第 1 个工作日第 3 个工作日：查阅相关资料、书籍，阅读示例文档，选择题目。第 4 个工作日第 5 个工作日：确定题目，进行结构设计、模块设计。第 6 个工作日第 11 个工作日：完成硬件的连接和程序的编码，并且进行调试、测试。第 12 个工作日第 14 个工作日：进行课程设计报告的撰写。第 15 个工作日：上交课程设计报告，由教师检查软
5、件测试效果、检查课程设计报告，给出学生成绩。指导教师签字：2011 年 11 月 28 日目目录录 大大 连连 科科 技技 学学 院院.1 1 1需求分析需求分析.11.11.1设计目的和意义设计目的和意义.11.21.2设计任务要求设计任务要求.11.31.3原理结构及分析原理结构及分析.1 2 2概要设计概要设计.2 3 3详细设计详细设计.3 4 4编码编码.4 5 5调试分析调试分析.6 6 6测试结果及运行效果测试结果及运行效果.76.16.1电源电路电源电路.76.26.2 晶体振荡器电路晶体振荡器电路.76.36.3 复位电路复位电路.86.46.4 存储模块存储模块.86.56
6、.5 JTAGJTAG 接口电路接口电路.106.66.6 输入输入/ /输出电路输出电路.11 7 7系统开发所用到的技术系统开发所用到的技术.12 参考文献参考文献.13 课程设计实践总结课程设计实践总结.14 附附录录.1511 1需求分析需求分析1.11.1设计目的和意义设计目的和意义设计出基于 ARM 的输入输出显示系统。将输入的信号送入主控芯片，经处理后送到显示系统显示。1.21.2设计任务要求设计任务要求设计几个输入端口如键盘、按键、温度采集、压力采集等将所采集信号送入主控芯片，经过处理后送到显示系统显示。根据设计题目的要求，选择确定 ARM 芯片型号、信号采集芯片型号，完成系统
7、硬件设计和程序设计。1.31.3原理结构及分析原理结构及分析ARM 最小系统是由保证微处理器可靠工作所必须的基本电路组成的。 S3C4510B 的最小系统由 S3C4510B、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路和 JTAG 接口电路组成。在系统 ARM 模块主要负责系统控制部分，其硬件体系结构灵活、接口丰富。核心包括嵌入式 ARM CPU 及必需的 SDRAM 和 Flash 等器件，通过表贴封装的双排插针将各信号线及控制线引出。这样，只需要设计不同的扩展板即可实现不同的系统功能，节约了开发成本并提高了平台的灵活性。嵌入式系统硬件平台结构主要分为 2 大部分：一部分为系统主板，为基于 ARM
8、的最小系统，包括 ARM CPU、Flash、SDRAM、串口、键盘等最基本部分；另一部分为系统扩展板，提供了用于完成各个不同硬件的功能模块。22 2概要设计概要设计设计几个输入端口如键盘、按键、温度采集、压力采集等将所采集信号送入主控芯片，经过处理后送到显示系统显示。根据设计题目的要求，选择确定 ARM 芯片型号、信号采集芯片型号，完成系统硬件设计和程序设计。ARM 嵌入式系统的大致开发流程是： 先在 PC 机上编写程序源代码；由 ARM 的交叉编译器编译、链接生成一个目标文件；然后将目标文件转化成可以下载到目标机运行的二进制代码，在目标机上调试运行；最终将调试成功的二进制文件固化在目标机中
9、。这一系列过程中，最关键的步骤就是在 PC 机上调试在目标机上运行的程序。这就需要采用远程调试的方式，即在 PC 机上运行调试器软件，被调试程序在目标机上运行。本文描述了这样一个远程调试系统： 利用 USB 批量传输的可靠性，将远程调试协议 EmRDI的报文封装在 USB 数据包中；协议转换器 EmJTAG 再根据接收到的 USB 数据包中的协议信息，转换成适当的 JTAG 信号来控制和调试 ARM 核。协议转换器 EmJTAG 由 ST 公司的ST72651 芯片外加一片接口驱动芯片 74LVC244 来实现。 ST72651 内部集成了 USB 模块和数据传输协处理器部件(DTC)，通过对
10、 DTC 的编程来产生控制 ARM 核的边界扫描序列，以产生相应的 JTAG 信号。文章最终实现了 PC 机对 ARM 核的目标机的调试功能： PC 机的调试器软件可以下载程序至目标机， 实时控制目标机上代码的单步/全速运行或停止，以及设置断点和观察点、读写寄存器/存储器等。1 系统组成及原理如图 1 所示，整个调试系统包括三部分： PC 机（调试器） 、协议转换器（EmJTAG）以及目标板（基于 ARM核） 。调试的目的是实现在 PC 机上控制目标板单步或全速运行，并可以实时地察看或修改寄存器及存储器的值。系统设计实现了一个远程调试协议 EmRDI，它采用点对点的连接方式，以请求响应的方式进行交互。调试请求由 PC 机上的调试器软件发出，经由 USB总线传输至协议转换器 EmJTAG；E
