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1、电信专业综合实践设计题目：在LPC2210 开发板的基本上-简易数字示波器设计学校： 班级： 姓名： 学号： 指引教师：11目 录第1章 设计内容与规定11.1设计内容11.2设计规定11.3系统功能11.4应用分析1第2章 系统总体设计32.1总体框图32.2总体设计分析3第3章 硬件构造73.15V电源电路73.2系统电源电路83.3复位电路103.4JTAG接口电路113.5系统存储器电路113.6TFT液晶接口电路123.7串口接口电路133.8ADC电路143.9按键控制电路153.10主芯片电路14第4章 软件分析144.1软件框图分析144.2任务的划分154.3任务的优先级设计
2、154.4液晶初始化设计164.5定期器设计164.6AD转换设计164.7数据解决174.8触发设计174.9周期设计174.10求最值设计184.11主函数与调用的TASK设计18拓展部分19参照文献20第一章 设计内容与规定1. 1 设计内容： 在LPC2210 开发板的基本上设计一简易数字示波器。1. 2 设计规定： 数字示波器的硬件系统的电路原理图设计 数字示波器的图形界面设计 数字示波器的信号触发、矢量显示、轨迹消隐实现 被测信号的周期、最大/最小值实现1. 3 系统功能： 以LPC2210开发板的液晶屏模拟数字示波器的显示屏，实现被测波形的显示。 1. 4 应用分析：本设计对基于
3、ARM（Advanced RISC Machine）的简易示波器的设计过程进行了简介。重要对系统的硬件设计部分和软件设计部分进行了分析。硬件设计部分一方面给出了系统框图，然后对各个构成模块进行了简介。并给出了各模块所使用的重要元器件。涉及电源部分、放大部分、控制部分、键盘功能及芯片的采集和显示部分。软件设计部分编写了使能部分、AD转换、显示部分、数值计算部分。 第二章 系统的总体设计2. 1 总体框图输入信号放大电路（模拟通道）采样和量化 ADCLCDARM KEY1 2-1 系统框图2. 2 总体设计分析本设计如果选择的是DSP，设计中用到芯片就会增多，并且由于DSP造价高于ARM并且小信号
4、的采集如果应用DSP放大芯片有诸多限制，不易选用。而应用ARM则减少了这方面的问题。在嵌入式解决器设计领域，RISC1已经成为解决器构造设计的必然选择。嵌入式微解决器嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基本，软硬可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格规定的专用计算机系统。并且该系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的，通过互相作用和内在指标评估的，嵌入到对象体系中的专用计算机系统。而嵌入式微解决器是嵌入式系统的核心部件，是决定嵌入式系统功能强弱的重要因素，也决定了嵌入式系统的应用范畴和开发复杂度。本设计需要解决的问题涉及硬件部分和软件部分。硬件部分的设计重要
5、是芯片选择，控件的选择，放大倍数的控制，衰减倍数 的选择。软件部分的设计重要是驱动程序的编译，主函数重要功能的实现，按键控制的选择。第三章 硬件构造3. 1 5V电源电路LPC2200系列ARM7微控制器均要使用两组电（LPC213x,LPC214x除外），I/O口供电电源为3.3V，内核及芯片外设供电电源为1.8V，因此系统设计为3.3V应用系统。一方面有CZ1电源接口输入9V直流电源，二极管D1避免电源反接，通过C42,C44滤波，然后通过LM2575将电源稳压5V，再使用LDO芯片（低压差芯片）稳压输出3.3V及1.8V电压。如图所示（1-1），所设计的5V电源电路的稳压芯片使用的是LM
6、2575开关电源芯片。 图3-1 （5V电源电路）3. 2 系统电源电路系统电源电路如图1-2所示，LDO芯片分别采用SPX1117M3-1.8和SPX1117M3-3.3，其特点为输出电流大，输出电压精度高，稳定性好。踌躇LPC2200系列ARM7微控制器具有独立的模拟电源和模拟地引脚，为了减少噪声和出错几率，模拟电源与数字电源应当隔离。这里使用10uH的电感L2L4实现电源隔离（将高频噪声隔离），并且在设计PCB板时采用大面积敷地，以减少噪声。 图3-2（系统电路）3. 3 复位电路由于ARM芯片的告诉、低功耗和的工作电压导致其噪声容限低，对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性和电源监
7、控可靠性等诸多方面也提出了更高的规定。如图1-3所示。 图3-3（系统复位电路）3. 4 JTAG接口电路采用RAM公司提出的原则20脚JTAG仿真调试接口，JTAG信号的定义以及与LPC2210的连接如图1-4所示。图中，JTAG接口上的信号nTRST连接到LPC2210芯片的TRST引脚，以达到控制LPC2210内部JTAG接口电路复位的目的（但不控制CPU复位）。 图3-4（JTAG接口电路）3. 5 系统存储器电路SartARM2200j教学实验开发平台上扩展了2MB NOR FLASH（型号为SST39VF160）和8MB PSRAM（芯片型号为MT45W4MW16），电路如图1-5
8、。为了以便程序调试及最后代码的固化应用，使用LPC2210外部存储接口的BANK0和BANK1地址空间，并且可以通过JP10跳线将片选信号CS0和CS1分别分派给SRAM或FLASH。在使用JTAG调试程序时，分派SPRAM为BANK0地址，由于BANK0可以进行异常向量表的重新映射操作。当最后代码固化到FLASH时，分派FLASH为BANK0地址，SRAM为BANK1地址。这是由于BANK0可以用来引导程序运营。若使用BANK0引导程序运营，将JP9短接到OUTSIDE端，使系统复位时BOOT1和BOOT0引脚的电平为0b01（即二进制值01）. 图3-5（系统存储器电路）3 . 6 TFT
9、液晶接口电路SmartARM2200教学实验开发平台标配有2.2英寸液晶屏-TF6758液晶模块，其电路原理如图1-6所示。TFT6758液晶模块的工作电压为3.3V，内带白光LED背光灯，可以直接使用8位、16位或18位总线方式与控制器连接（由于液晶模块内部涉及了HD66781和HD66783液晶控制驱动器）。为了得到更搞的数据传播速率，设计电路时采用16位总线接口，按照HD66781芯片阐明，需要IM3和IM0引脚0电平，16位数据分别为DB17DB10和DB8DB1引脚，为使用的DB0和DB9引脚应接地，电路连接如图1-6所示。由于不使用DMA传播功能，因此将DACK引脚接为高电平。图3
10、-6 （TFT6758液晶模块应用电路）3. 7 串口接口电路由于系统电源是3.3V，因此应使用SP3232E进行RS232电平转换，SP3232E是3V工作电源的RS232转换芯片。如图1-7所示图3-7 （串口接口电路）3. 8 ADC电路PC2114/2124/2119/2129/2194具有4路10位ADC转换器，LPC2210/2212/2214/2290/2292/2294具有8路10位ADC转换器，其参照电压为3.3V（由V3a引脚提供），参照电压的精度会影响ADC的转换成果。SmartARM2200教学实验开发平台提供了两路滞留电压测量电路如图1-8所示，可调电阻W1和W2用于
11、调节ADC的输出电压，可以在VINI和VIN2测试点上用万用表检查目前电压值。R36和R37为I/O口保护电阻，当ADC输入电压调节到3.3V或0V时，而P0.27或P0.28作为GPIO输出0或1，此刻，这两个电阻保证电路不产生短路故障。 图3-8 （ADC电路）3. 9 按键控制电路按键：在SmartARM2200教学实验平台上使用P0.20扩展一种独立按键KEY1，当需要使用此按键时，应将JP2跳线短接。当断开JP2跳线时，P0.20可以通过J5连接器（GPIO输出接口）与顾客板连接使用。图3-9 （按键控制电路）3. 10 主芯片电路 LPC2210是基于一种支持实时仿真和跟踪的16/
12、32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并带有0/128/256KB嵌入的高速片内Flash存储器，片内128位宽度的存储器接口和独特的加速构造使32位代码可以在最大时钟速率下运营。由于LPC2210具有较小的64个144脚封装，极低的功耗，多种32位定期器，4路10位ADC或8路10位ADC（64脚和144脚封装）以及多达9个外部中断。 图3-10 （主芯片电路）第四章 软件分析4. 1 软件框图分析 初始化 底层驱动 脉宽信号 发射 求最大 最小值 波形显示 数据解决 数据采集 4. 2 任务的划分对一种嵌入式应用系统进行“任务划分”，是实时操作系统应用软件设计的核心，任务划分与否合
13、理将直接影响软件设计的质量。任务划分原则如下: 以CPU为中心，将与多种输入/输出设备（或端口）有关的功能分别划分为独立的任务。 发现“核心”功能，将其最“核心”部分“剥离”出来，用一种独立任务（或ISR）完毕，剩余部分用另一种任务实现，两者之间通过通信机制沟通。 发现“急切”功能，将其最“急切”部分“剥离”出来，用一种独立的高优先级任务（或ISR）完毕，剩余部分用另一种任务实现，两者之间通过通信机制沟通。 对于既“核心”又“急切”的功能，按“急切”功能解决。 将消耗机时较多的数据解决功能划分出来，封装为低优先级任务。 将关系密切的若干功能组合成为一种任务，达到功能聚合的效果。 将由相似事件触发的若干功能组合成为一种任务，从而免除事件分发机制。 将运营周期相似的功能组合成为一种任务，从而免除时间事件分发机制。 将若干按固定顺序执行的功能组合成为一种任务，从而免除同步接力通信的麻烦。4. 3 任务的优先级设计为不同任务安排不同的优先级，其最后目的是使系统的实时性指标可以得到满足。在实际的产品开发中，应当在项目开始时，仔细思考和推敲。如果任务优先级的设定有误，对后来的开发和调试会带来极大的困扰，会让工程师花很长时间来查错误，并且浮现的错误不好排除。因此设计任务的优先级是很重要的。本次实验一共建立了五个任务，其优先级如下： OSTaskCreate (Task0,(void *)0,
