《基于ARM929T内核的三星S3C240芯片的电子黑板的软件和硬件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM929T内核的三星S3C240芯片的电子黑板的软件和硬件设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第一章 绪论11.1 嵌入式系统11.2 ARM 微处理器简介2第二章 系统开发环境42.1 ADS1.2软件4第三章 系统设计选型93.1 ARM处理器选型9第四章 系统硬件电路设计124.1电源电路设计134.3字模函数144.4触摸屏驱动程序144.5 坐标点校准164.6画线函数算法174.7系统软件设计18第五章 系统测试结果与分析195.1系统概述195.2软件运行截图19第七章 设计总结与展望21参考文献22附录二27第一章 绪论1.1 嵌入式系统1、什么是嵌入式系统嵌入式系统一般指非 PC 系统，有计算机功能但又不能称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的
2、，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于 PC 中 BIOS 的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上 PDA 、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。嵌入式系统的硬件部分，包括处
3、理器/微处理器、存储器及外设器件和 I/O端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM 或闪存(Flash Memory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。2、什么是嵌入式处理器嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式处理器一般就具备以下4 个特点：（1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度。（2）具有功能
4、很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 （3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。1.2 ARM 微处理器简介ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对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，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM 技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM 微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通
5、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 公司是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从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。全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM 公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受
6、，更具有竞争力。1.3电子黑板的概念及功能概念：电子黑板是教师进行课堂辅助教学的场所，是对传统黑板的一个延伸和补充。传统的黑板是以黑板为场所，通过使用板书、挂图、标记等教学元素引导学生的学习。电子黑板提可以对标准的针对课程而设计的教学素材进行快速地组织，摆放到电子黑板上，达到课件知识的呈现，并可以对这些素材根据教学的需要进行进一步的调整、标记等，增强与学生交互学习的效果，借助背景、音乐、时钟营造良好的教学场景和氛围。功能：1、电子笔代替普通笔，直接在电子黑板上进行电子板书；2、不需要粉笔，直接在屏幕上写字、涂抹，3、文件所占空间很小，便于下载、保存、使用、交流；4、使用简单、反应快速、维护方便
7、，性能可靠；5、针对教师的课堂教学提供电子黑板功能，展示教学内容；6、教师可以利用软件所提供的丰富素材，制作个人的电子讲义，并可保存、交流课件。第二章 系统开发环境2.1 ADS1.2软件ARM ADS 全称为ARM Developer Suite，是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在ADS的最新版本是1.2,它取代了早期的ADS1.1和ADS1.0。它除了可以安装在WindowsNT4, Windows98和Windows95操作系统下,还支持Windows XP和Windows Me操作系统。ADS由命令行开发工具,ARM时实库,GUI开发环境(Code Warrior 和AX
8、D),实用程序和支持软件组成。现在重点介绍GUI开发环境(Code Warrior 和AXD)。CodeWarrior for ARM是一套完整的集成开发工具,充分发挥了ARM RISC 的优势,使产品开发人员能够很好的应用尖端的片上系统技术。该工具是专为基于ARM RISC的处理器而设计的，这可加速并简化嵌入式开发过程中的每一个环节,便得开发人员只需要通过一个集成软件开发环境就能研制出ARM产品,在整个开发周期中,开发人员无霜离开Code Warrior开发环境,因此节省了在操做工具上花的时间,使得开发人员有更多的精力投入到代码编写上来。1、Code Warrior集成开发环境Code Wa
9、rrior集成开发环境(IDE)为管理和开发项目提供了简单多样化的图形用户界面。用户可以使用ADS的Code Warrior IDE为ARM 和Thumb处理器开发用C,C+,或ARM汇编语言的程序代码。通过提供下面的功能Code Warrior IDE缩短了用户开发项目代码的周期。Code Warrior主要负责程序的编写和编译。软件的主界面如图2-1所示，图2-1 Code Warrior主界面在Code Warrior中，程序是通过工程管理的，每一个单独的工程中可以包含若干个程序文件首先得建一个工程文件，用来管理我们所要编写的程序文件，在主界面中，点击File-Open,弹出如图2-2所
10、示界面。图2-2 新建工程界面有时根据需要，我们还要对工程进行一定的设置，这时就需要点Edit-Debug Settings,将会弹出如图2-3的界面，我们通过此进行必要的设置。图2-3 Debug 设置界面2、AXD Debugger AXD（ARM eXtended Debugger）是ADS软件中独立于CodeWarrior的IDE的图形软件，用来仿真调试ARM组件，即作为一种常用的调试工具。可以直接点击AXD Debugger图标，打开AXD软件，默认是打开的目标是ARMulatoar；也可以选择CodeWarrior中的Project-Debug,并可以直接调用AXD Debugge
11、r并将当前编译的镜像文件加载到AXD Debugger中。通常先要对AXD进行一定的设置，Options-Configure Interface，会弹出图2-4所示的对话框。然后选择Session File选项，进行ARM2410文件配置,如图2-4所示，图2-4 Configure Interface界面 然后再对目标调试器进行配置，即点击Options-Configure Target，会弹出如图2-6所示的对话框，选择H-JTAG,点击OK即可。图2-5 Configure Target配置界面3、JIAG仿真调试器JTAG,英文名为Joint Test Action Group，即为联
12、合测试行动组，它是一种边界扫描标准，由于集成电路的集成度不断提高，芯片的引脚不断增加，常规的在线仿真方式已经不能满足需要，而JTAG只需要5根引脚就可以实现在线仿真的功能，该标准被批准为IEEE-1149.1标准，它不但能测试各种集成电路芯片，也能测试芯片内各类宏单元，还能测试相应的印刷电路板。而且JTAG 仿真器比较便宜，连接比较方便，通过现有的 JTAG 边界扫描口与 ARM CPU 核通信，属于完全非插入式 ( 即不使用片上资源 ) 调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口，而这些是驻留监控软件所必需的。我们采用的JTAG电路如图2-7所示。在图中，JTAG接口U8上的信号nTR
13、ST连接到S3C2410A芯片的TRST引脚，达到控制S3C2410A内部JTAG接口电路复位的目的。根据S3C2410A数据手册中说明，Ntrst、TDI、TMS和TCK引脚上需要连接一个10K的上拉电阻如图2-6所示。 图2-7 JTAG电路图第三章 系统设计选型3.1 ARM处理器选型1、处理器的分类如前文所述ARM 微处理器目前包括下面ARM7, ARM9,ARM9E, ARM10E,SecurCore, Xscale, StrongARM 等几个系列. 鉴于当前电子市场上的情况,在此我主要讨论一下ARM7 与ARM9 这两种主流处理器的特点及应用领域。 ARM7 系列微处理器为低功耗
14、的32 位RISC 处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7 微处理器系列具有如下特点：（1）具有嵌入式ICERT 逻辑，调试开发方便。（2）极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。（3）能够提供0.9MIPS/MHz 的三级流水线结构。（4）代码密度高并兼容16 位的Thumb 指令集。对操作系统的支持广泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS 等。（5）指令系统与ARM9 系列、ARM9E 系列和ARM10E 系列兼容，便于用户的产品升级换代。（6）主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。2、ARM9 微处理器
15、系列 ARM9 系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点：（1）级整数流水线，指令执行效率更高。（2）提供1.1MIPS/MHz 的哈佛结构。（3）支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。（4）支持32 位的高速AMBA 总线接口。（5）全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。（6）MPU 支持实时操作系统。支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。3、S3C2410的概述S3C2410是SAMSUNG 公司推出的16/32 位RISC 处理器（ARM920内核），适用于手持设备、POS机、数字多媒体播放设备等等，具有低价格、低功耗、高性能小等特点。为了降低整个系统的成本， S3C2410 提供了一下丰富的内部设备：分开的16KB 的指令Cache和16KB 数据Cache, MMU 虚拟存储器管理, LCD 控制器，支持NAND Flash 系统引导， 系统管理（片选逻辑和SDRAM 控制器），3 通道UART，4 通道DMA，4 通道PWM 定时器，I/O 端口，RTC，8 通道10 位ADC 和触摸屏接口，IIC-BUS 接口，USB 主机，USB 设备，SD
