嵌入式课程设计报告

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1、成绩指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院课程设计报告设计题目：LCD显示实验学校：重庆邮电大学移通学院名：专业：电气工程与自动化班级：学号：指导教师：设计时间：2015年 10月重庆邮电大学移通学院目录嵌入式系统课程设计任务书3摘要5一、绪论61.1 ARM的含义61.2 ARM微处理器的特点及应用61.3嵌入式系统的定义71.4 S3C2440微处理器概述7二、系统分析及硬件设计82.1 S3C2440芯片介绍82.2系统电路设计112.3电路原理图13三、系统软件设计153.1系统流程图153.2系统程序设计16四、系统调试184.1 LCD汉字显示实验步骤184.2显示字母和

2、汉字18五、总结19参考文献20附录21嵌入式系统课程设计任务书引言：嵌入式系统课程设计是自动化专业的一个重要教学环节，既有别于 毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学各个专业的基本理论、 基本方法对现实生活中的实际问题进行设计和调试。一、设计题目：LCD显示实验本次设计LCD显示汉字和字母，要求掌握嵌入式系统设计的基本方法，巩 固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。二、设计内容（1）编写图形显示函数，在LCD上显示图形（2）编写HZK16读取函数，在LCD上显示汉字三、设计目的（1）了解LCD显示的基本原理（2）了解LCD的接口与控制方法（3）掌握LCD显示

3、图形的方法（4）掌握LCD显示字符的方法（本次实验显示汉字）四、实验设备（1）JXARM9-2440教学实验箱（2）ADT1000仿真器和ADT IDE集成开发环境（3）串口连接线五、设计步骤：（1）对系统进行需求分析；（2）初始化配置（各种寄存器）；（3）编写各种相关的中断程序并在主函数中调用这些程序；（4）编译程序；（5）使用仿真器进行调试。六、设计要求1. 作业由两人一组完成，作业完成时要提交设计报告书、固化在教学平台 中的可执行代码（附录）。2. 设计报告书要求：（1）对设计题目的描述。（2）设计思路说明，包括功能实现方法要点，硬件资源的使用，显示符 号的约定说明等。（3）软件总体结构

4、，层次，功能划分等，核心代码注解。（4）软件的调试修改过程，其中遇到的问题如何解决的，有什么技术难点 问题。（5）对完成的设计进行总结，说明哪些地方没有达到设计要求，是什么原 因；哪些地方超过了设计要求，有什么优点和特色；有哪些改进设想和建议。3. 程序代码固化在平台的片内flash中，上电后可以自动运行。4. 结课时收纸质版作业。摘要LCD液晶显示器由于具有体积小、重量轻、低电压、低功耗等特点，因此适 合于结合大规模集成电路开发出各种便携式显示产品，具有十分广阔的市场前 景。LCD显示器是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达 到显示的目的。因此，LCD的驱动控制归于对每个液

5、晶单元通断电的控制，每个 液晶单元都对应着一个电极，对其通电，便可使用光线通过。S3C44B0中具有内 置的LCD控制器，它具有将显示缓存中的图象数据传输到外部LCD驱动电路的逻 辑功能。在嵌入式系统中，数据和命令通过网络接口或串行口经过ARM程序处理后， 或显示在LCD上，或传输到远端PC上，LCD是实现人机交互的一个重要通道。关键词：嵌入式系统 ARM 液晶屏 LCD一、绪论随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，嵌入式系统在工农 业等诸多领域得到了广泛的应用。传统的8位单片机已经暴露了本身资源有限 的缺点，越来越不能适应日渐复杂的应用需求，而随着32位处理器价格的不断 下降，采用

6、更高性能的32位处理器作为嵌入式系统的核心成为更加合理的选 择。ARM处理器是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC微处理器，已成为 许多行业嵌入式解决方案的RISC标准1。开发一个集嵌入式控制、高速数据 采集和网络通信于一体，并提供友好的人机操作界面的硬件平台和多种总线接 口，对于提高智能嵌入式系统可靠性、组网灵活性很有意义。据此本文主要完 成了以太网接口，USB接口，UART接口，含触摸屏的LCD显示接口，IIS音频 接口以及电源管理单元电路的嵌入式系统的硬件设计。1.1 ARM的含义ARM是Advanced RISC Machines的缩写，既可以认为是一个公司的名字， 也可以认为是对

7、一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年 ARM公司成立于英国剑桥，本身不直接从事芯片生产，主要出售芯片设计技术 的授权半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同 的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市 场。目前，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。1.2 ARM微处理器的特点及应用ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，除了 RISC的一 些特点外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽 量

8、缩小芯片的面积，并降低功耗。ARM微处理器具有体积小、低功耗、低成本、 高性能；支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集；大量使用寄存器，指令执行 速度更快；大多数数据操作在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高;指令长度固定等特点。ARM微处理器主要应用在工业控制、无线通讯、网络应用、消费电子、成像产 品、安全产品、存储产品、汽车行业等八个领域。1.3嵌入式系统的定义嵌入式系统被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础、软件硬件可裁 剪、适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计 算机系统1。嵌入式系统的最大特点是其所具有的目的性或针对性，即每一套 嵌入式系

9、统的开发设计都有其特殊的应用场合与特定功能，这也是嵌入式系统 与通用计算机系统最主要的区别。1.4 S3C2440微处理器概述S3C2440是Samsung公司设计的一款高性价比16/3 2位ARM9系列微处理器， 内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器核，采用五级流水 线和哈佛体系结构，工作频率最高可达533MHz；同时还具备体积小、成本低、 功耗低、资源众多等诸多特点。内部集成的常用资源4主要有：外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；LCD控制器（最大支持 4K色STN和256K色TFT屏），提供1通道LCD专用DMA； 4通道DMA并有外部 请求引脚；

10、3通道UART（IrDA1.0，64字节TxFIFO和64字节RxFIFO） ； 2通道 SPI； 1通道IIC-BUS接口（支持多主机）；1通道IIS-BUS音频编码解码器接口； AC 97解码器接口；兼容SD卡接口协议1. 0版和MMC卡2.11版；2端口 USB 主机和1端口 USB设备；4通道PWM定时器和1通道内部定时器，看门狗定时 器；8通道10比特ADC和触摸屏接口；具有日历功能的RTC；相机接口（最大 支持4096*4096像素）；130个通用I/O 口和24通道外部中断源等资源4。这 些资源大大的方便了应用系统的开发，同时节约开发成本，缩短开发周期，提 高了系统的性价比。二、

11、系统分析及硬件设计2.1 S3C2440芯片介绍2.1.1工作原理LCD显示器是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而 达到显示的目的。因此，LCD的驱动控制归于对每个液晶单元通断电的控制， 每个液晶单元都对应着一个电极，对其通电，便可使用光线通过（也有刚好相 反的，即不通电时光线通过，通电时光线不通过）。光源的提供方式有两种：透射式和反射式。笔记本电脑的LCD显示屏即为 透射式，屏后面有一个光源，因此外界环境可以不需要光源。而一般微控制器 上使用的LCD为反射式，需要外界提供光源，靠反射光来工作2.1.2 LCD的驱动控制（1）总线驱动方式一般带有驱动模块的LCD显示屏使用总线

12、驱动方式，这种LCD可以方便地 与各种低档单片机进行接口，如8051系列单片机。由于LCD已经带有驱动硬件 电路，因此模块给出的是总线接口，便于与单片机的总线进行接口。驱动模块 具有八位数据总线，外加一些电源接口和控制信号。而且还自带显示缓存，只 需要将要显示的内容送到显示缓存中就可以实现内容的显示。由于只有八条数 据线，因此常常通过引脚信号来实现地址与数据线复用，以达到把相应数据送 到相应显示缓存的目的。（2）扫描器控制方式扫描器控制方式LCD显示屏没有驱动电路，需要与驱动电路配合使用。这 种LCD体积小，但需要另外的驱动芯片。通常可以使用带有LCD驱动能力的高 档MCU驱动，如ARM系列的

13、S3C2440OS3C2440中具有内置的LCD控制器，它具有将显示缓存中的图象数据传输 到外部LCD驱动电路的逻辑功能。S3C2440中内置的LCD控制器可支持灰度LCD 和彩色LCD。可以支持单色、4级灰度和16级灰度模式的灰度LCD以及256级 彩色。对于不同尺寸的LCD，具有不同数量的垂直和水平象素、数据接口的数据宽度、接口时间及刷新率，而LCD控制器可以进行编程控制相应的寄存器值， 以适应不同的LCD显示板。2.1.3 S3C2440 LCD控制器逻辑框图S ten Bus2.1.4 S3C2440 LCD控制器外部接口信号表 5-4T S3C2410X LCD 控制器接口 1信号，

14、说明YMEPLCD控制器和LCD驱动 器Z间的帧同步信号r它通知LCD屏新的一帧的显示，LCD控制器在一个完整帧的显示后哀出甲VFRAME 信号 FLCD控制隔和LCD驱动 器间的行同步豚冲信号LCD驱动器通过它来将水平移位寄存器中的内春显示到LCD屏上.LCD控制早 器在一整行数据全部传输到LCD驱动器后发出VUNE信号PVCLE 1刷新时钟此信号为LCD控制耦和LCD驱动耦之间的象素时钟信号，LCD控制黯在F 祢的上升沿发送数据1 LCD驱动器在VCEK的下降沿采祥数据PLCD驱动器所使用的交 席信号LCD驱动器使用VM信号来改变用于打开或关闭象索的行和列电压的极性 F 哪信号在每一帧触发

15、，也可在编程位指定数量的VUNE信号后触发。/VD3：0 P数据瀚LCD貌素数据输出端口，应扫描时的低4位数据输人1FVI 7:4卜数据察ED象素数据输出端口，双扫描时的高4位数据输入，F2.1.4 JXARM9-2440 LCD 图形显示方式JXARM9-2440的LCD显示模块由S3C2440的LCD控制器和256色彩色LCD 显示器组成。其显示方式以直接操作显示缓冲区的内容进行，LCD控制器会通过DMA从 显示缓冲区中获取数据，不需要CPU干预。本系统采用的LCD分辨率为320X240，工作在256色彩色显示模式，在该 模式下，显示缓冲区中的一个字节数据代表LCD上的一个点的颜色信息，因此，所需要的显示缓冲区大小为320X240X1字节。其中每个字节的彩色数据格式如 下图所示Bit 7:5 Bit 4:2 Red。汩1Plum2.1.5 JXARM9-2440 LCD 控制器初始化初始化LCD端口，由于LCD控制端口与CPU的G