嵌入式课程设计(东北石油大学)

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1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计2009 年 7 月 10 日课 程 嵌入式系统课程设计 题 目 基于定时器的跑马灯设计 院 系 计算机与信息技术学院 专业班级 电子信息科学与技术 13-2 班 学生姓名 学生学号 指导教师 东北石油大学课程设计任务书课程 嵌入式数字信号处理课程设计题目 基于定时器的跑马灯设计专业 电子信息科学与技术 姓名 学号 主要内容、基本要求等一、主要内容： 利用 OK6410 开发板、微机和 RVDS2.2 开发环境，使用 C 语言并结合汇编语 言实现基于定时器的跑马灯程序。从开发板的电路图上可以看到，发光二极管 LED 的一端连接到了 ARM 的 GPIO，另一

2、端经过一个限流电阻接电源 VCC3。当 GPIO 口为低电平时，LED 两端产生电压降，这时 LED 有电流通过并发光。反之 当 GPIO 为高电平时，LED 将熄灭。采用定时器方式，需要设置一些寄存器，并 且在定时器中断处理函数中实现 LED 灯的定时花样显示。 二、基本要求： 1.要求熟练掌握裸机嵌入式开发的流程及方法。 2.要求熟悉 S3C6410 的 GPIO、定时器及中断的配置方法。 3.编程实现开发板上四个 LED 灯定时亮灭，定时时间及 LED 灯花样显示方式 自定。 4.LED 灯亮灭间隔，要求采用定时器的中断方式完成精确的定时。 三、扩展要求 要求通过查阅设备硬件手册，进一步

3、熟悉 S3C6410 的工作原理，掌握主 要接口技术。 按照规范写出论文，要求字数在 4000 字以上，并进行答辩。论文内容包括 概述（学习、调研、分析、设计的内容摘要） 、嵌入式数字信号处理技术的现状 和发展趋势、对 OK6410 开发板和 RVDS2.2 开发环境的介绍，跑马灯实验的设计 过程等（包括开发环境的建立、程序的编写、编译、调试、下载运行等） 。完成期限 指导教师 专业负责人 2016 年 7 月 日东北石油大学课程设计成绩评价表课程名称嵌入式数字信号处理课程设计题目名称基于定时器的跑马灯设计学生姓名学号指导教 师姓名职称序号评价项目指 标（优秀）满分评分1选题难度选题难度较高，

4、或者对原题目进行了相当程度的改进。102工作量、工作态度和出勤率工作量饱满，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。103课程设计质量按期圆满的完成了规定的任务，方案设计合理，思考问题全面，系统功能完善。354报告质量问题论述思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。305回答问题在进行课程设计程序系统检查时，能正确回答指导教师所提出的问题。106创新工作中有创新意识，对前人工作有改进或有应用价值。在进行系统检查时能对创新性进行说明，并在报告中有相应的论述。5总分评语：指导教师： 年 月 日摘 要本次实验的内容是基于定时器的跑马灯设计，一共包括五个章节。 报告最

5、开始对本次课程中所涉及到的一些简单工具的简要介绍，包括 OK6410 开发板、ARM 公司的 RVDS 和 DNW 串口工具等。然后对基于定时器的跑马灯系统做 了简要分析，包括实验的目的、原理、功能等。接下来详细介绍了系统的硬件模 块，包括定时器模块和 LED 模块。还有系统的软件模块，包括主函数模块、定时 器初始化模块、LED 初始化模块和中断服务函数。对课程设计的内容做完详细介绍后，就记录了系统的详细运行情况，最后是对课程设计的总结和参考文献的介绍。关键词：OK6410；ARM；RVDS；跑马灯目 录第 1 章 概 述 .11.1 嵌入式概述 .11.2 嵌入式的应用 .11.3 OK64

6、10 开发板.21.4 RVDS 开发工具.31.5 DNW 串口工具4第 2 章 认识开发环境及流程 62-1 实验目的 .62-2 实验设备 .62-3 实验内容 .62-4 实验原理 .62-5 实验电路 .72.6 实验代码 .82-7 实验步骤 .92-8 实验结果 .9第 3 章 基于定时器的跑马灯系统分析 .103.1 设计目的 103.2 功能说明 103.3 实验内容 103.4 开发工具 103.5 实验原理 10第 4 章 基于定时器的跑马灯的程序详解 .154.1 LED 初始化模块.154.2 定时器初始化模块 154.3 中断服务函数模块 164.4 主函数模块 1

7、6第 5 章 基于定时器的跑马灯程序的编译与下载 .175.1 程序的编译 175.2 程序下载 185.3 运行结果 20结 论 .21参考文献 221第 1 章 概 述1.1 嵌入式概述 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置“。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在 ROM 中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式

8、系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。从应用对象上加以定义，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。国内普遍认同的嵌入式系统定义为:以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。随着计算机与通信技术的融合、计算机的无处不在和多媒体信息随手可得的世界信息化发展大趋势的日益明朗，嵌入式系统得到了前所未有的蓬勃发展。嵌入式技术是现今非常流行的一项技术。嵌入式系统不能使用通用型计算机，而且运行的是固化的软件，用术语表示就是固件（firmware） ，终端用户很难或

9、者不可能改变固件。1.2 嵌入式的应用嵌入式软件技术广泛应用于国防、工控、家用、商用、办公、医疗等领域，几乎所有耳熟能详的创新产品都是用嵌入式软件技术对传统电子领域进行智能化改造的结果。这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持 TCP/IP 的嵌入式系统外，加点产品控制协议也需要定制和统一。同样道义，所有基于网络的远程控制期件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。1.工业控制:基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的28、16、32 位嵌入式微控制器在应

10、用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是 8位单片机。但是随着技术的发展，32 位、64 位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。2.交通管理:在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌 GPS 模块，GSM 模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前 GPS 设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。3.信息家电:这将称为嵌入式

11、系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。4.家庭智能管理系统:水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。5.POS 网络及电子商务:公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能 ATM 终端将全面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下

12、。6.环境工程与自然:水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。1.3 OK6410 开发板OK6410 是基于 ARM11 内核来设计的，它相对于 ARM9 不仅仅是速度性能的提升那么简单，而在其他先进功能上更具学习开发的价值，OK6410 内部集成了视频流编解码的功能，工程师可以对照研究其工作机理；2D/3D 加速的应用可以使学习者尝试这方面的探索；另外，只有在 OK6410 上才可以完美运行Android 等充满潜力的操作系统，当然，OK6410 还具有先进的 OTG 接口

13、，能支持 SLC/MLC 等主流的 NAND FLASH。ARM11 微处理器是一种高性能、低功耗的准 64 位微处理器。对于目前大多数嵌入式应用，一个真正的 64 位处理器仍然3被认为是不必要的，其巨大的功耗和面积让人难以接受。对此，ARM11 选择了一个折中的方案，以较小的代价，部分实现了一个 64 位微架构。ARM11 只在处理器整数单位和高速缓存之间，以及在整数单位和协处理器之间实现了 64 位数据总线。这些 64 位数据道路允许处理器在一个时钟周期中同时获取两条指令，还允许在一个时钟周期执行多个数据读写指令。2这使得 ARM11 在执行很多特定序列的代码时能够达到非常高的性能，特别是

14、那些允许数据搬移与数据处理并行处理的代码序列。OK6410 电路板如图 1-1 所示：1.4 RVDS 开发工具RVDS 是本次实验的编译工具，由 ARM 公司生产。ARM 公司是全球 32 位嵌入式芯片设计的领跑者，基于 ARM 内核的芯片已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于 ARM 技术的微处理器应用约占据了 32 位 RISC 微处理器 75以上的市场份额,ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。RVDS（RealView Development Suite）是 ARM 公司最新推出的面向 SOC 和大型复杂应用程序的高端开发工具，被业界

15、称为最好的 ARM 开发工具。图 1-1 OK6410 电路板4RVDS 包含有四个模块：IDE：RVDS 中集成了 Eclipse IDE，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。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+。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。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。有以下优点：1 编译后生成的代码小，执行效率高2 支持 Linux 操作系统RVDS 可以运行在 Linux 操作系统上，支持 Linux 应用程序的开发和调试。3 调试功能强大RVD 是 RVDS 内部集成的调试软件，具有以下 ADS 所不具备的重要功能：（1）条件断点（2）数据断点 （3）芯片外设描述文件（4）支持 Flash 烧写（5）可以实现连续调试（6）多核调试4 Tr