嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計方案任務(wù)書

1、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書三2011-2012學年第一學期 理工科軟件機電專業(yè)適用一、目的嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計為學生提供了一個理論與實踐相結(jié)合的機會。既鍛 煉了學生動手能力，又會加深理解學生在課堂所學習的理論知識。 通過課程設(shè)計 可以將課本上的理論知識和實際應(yīng)用有機的結(jié)合起來， 培養(yǎng)學生又動腦，又動手, 獨立思考分析問題的能力，提高學生運用所學知識解決實際問題的綜合素質(zhì)。嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計的主要目標是：（1）掌握構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)軟硬件平臺的基本技能；（2）具備基本嵌入式系統(tǒng)下C語言編程能力、嵌入式操作系統(tǒng)基本調(diào)試的 能力；（3）了解應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)一套嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的方法。二、設(shè)計題目基于AR

2、M的滾屏LED廣告牌開發(fā)三、設(shè)計原理1、點陣LED屏硬件原理EMBES實驗平臺設(shè)計了一個16 X 16的點陣屏。點陣屏由發(fā)光LED矩陣塊組 成。16X 16點陣屏即屏上有16 X 16個LED發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管可理 解為一個像素點，它們被按著行與列的形式整齊地排列，通過控制每個LED （像素點）的亮滅，點陣屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形。本實驗平臺 的點陣屏電路如下圖：LSTRDATACLKLLILULL31X4-zxQtlom 字 dQSII5TRLACLKLO mi LXJI LL12 CM)11fl I TJfcr i3u1JC LJKQ1u:6HQ3LO、Q43D:5

3、酥LOELUILLULUSLll圖1點陣屏的行掃描信號RSTR BATACUZ UU UU LKJ LR4GXDB11OE審Q*bQSwLOE LRffLROQS1二1一LOE LEUJ LR14 UU審 LEU岳圖2點陣屏的列掃描信號Q3I圖3點陣屏的行驅(qū)動信號|g圖4點陣屏的接口電路本實驗平臺使用的16X16點陣屏上，每一行16個LED它們采用共陽極的 接法；每一列16個LED它們采用共陰極的接法。如上圖4中，QL1QL16是點 陣屏的行驅(qū)動信號，每一個信號控制一行；LR1LR16是點陣屏的列驅(qū)動信號，每一個信號控制一列。故通過利用相應(yīng)行線輸出高電平，相應(yīng)列線輸出低電平， 就可以點亮點陣屏

4、上相應(yīng)的LED如果按著一定的控制或掃描方法，就可以實現(xiàn)漢字、圖形的顯示。 為了能夠穩(wěn)定地控制點陣屏的顯示，本實驗平臺采用了CD4094作為行線和列線掃描信號的控制芯片。CD4094芯片簡單來說就是一串入 并出的功能，將CPU勺串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)輸出。如上圖1與圖2,行（列）掃描信號分別采用了兩片CD4094級連的方式來構(gòu)成，第一片的數(shù)據(jù)溢出信號LQS 連接到第二片的串行數(shù)據(jù)輸入口。在圖 1中，當CPU通過DATA引腳串行輸入16 位的行掃描信號時，第一片CD4094（標號U1101）存儲先輸入的8位數(shù)據(jù)，后輸 入的8位數(shù)據(jù)通過引腳LQS溢出，然后輸入并存儲到第二片CD4094標號U1102

5、。 CLK信號是時鐘信號，當時鐘信號為高電平時，CD4094允許串行輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生變化。LL1LL8是并行輸出信號。LOE為全局輸出使能信號，當LOE輸入高 電平時，CD4094上鎖存的并行數(shù)據(jù)全部輸出。列線掃描信號也是同樣的方式， 如圖 2。在圖 3 與圖 4 中，行線掃描信號 LL1LL16 分別外接電阻（限流）后接至 NPN型三極管，最后引出行線驅(qū)動信號 QL1QL16三極管提高了行線輸出信號 的驅(qū)動能力。在圖 4 中，如果 RQx（x 為 116的整數(shù)）輸出低電平，那么相應(yīng) 的三極管導通，行驅(qū)動信號 QLx （x為116的整數(shù)）將輸出高電平。2. 軟件設(shè)計本實驗要求編寫點陣屏驅(qū)動程序以

6、及點陣屏應(yīng)用程序。 驅(qū)動程序要求實現(xiàn)字 符、圖形顯示；應(yīng)用程序可以調(diào)用驅(qū)動接口，在點陣屏中顯示字符與圖形。要在點陣屏上顯示字符、圖形，只需要按照字符 / 圖形的編碼，點亮矩陣屏 上相應(yīng)的LED即可。在本實驗平臺上，矩陣屏為 16 X 16點陣，每屏顯示兩個 字符，只需要把16 X 8點陣的字庫碼送到可容納兩個字符字庫碼（2X 16字節(jié)） 的顯示緩沖區(qū)，然后根據(jù)顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容控制點陣屏上 LED燈的亮滅。字庫碼 表明了顯示某個字符時點陣屏上的 LED 的亮滅布局，每一個 LED 燈的狀態(tài)用一 位二進制表示，1表示該LED亮，0表示該LED滅，對于16 X 8點陣的字庫碼， 每個字符的字庫碼所占

7、用的存儲容量為 16*8/8 = 16 Byte 。在點陣屏顯示驅(qū)動程序中， 開辟一個顯示緩沖區(qū)用來接受字庫碼， （字庫碼 是由應(yīng)用程序傳遞過來的） ，然后采用動態(tài)掃描的方法來實現(xiàn)字符、圖形的顯 示。每次掃描一行，這樣依次循環(huán)掃描 16 行，經(jīng)過一定的延時處理，就可以實 現(xiàn)字符、圖片的靜態(tài)顯示。 為了實現(xiàn)字符和圖片的動態(tài)流動顯示， 還需要一個大 小為可容納3個字符字庫碼（3X 16字節(jié)）的緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)中每次保存3個 字符的字庫碼。 在顯示過程中， 為了達到流動效果， 每次將該緩沖區(qū)中的前兩個 字符字庫碼的各字節(jié)左移 i 位與其后第 16 字節(jié)右移 8-i 位相或的結(jié)果復制 到顯示緩沖區(qū)中顯

8、示， 直到第一個字符完全移出、 第三個字符完全移入時， 更新 緩沖區(qū)。如此循環(huán)即可實現(xiàn)字符的流動顯示。在顯示時，根據(jù)字庫碼，對點陣屏逐行動態(tài)掃描。掃描時，行線的數(shù)據(jù)與列線的數(shù)據(jù)都通過CD4094鎖存起來，然后經(jīng)過片選使能再同時輸出。在本設(shè)計中， 使用到的通用端口有 GPIOB4/5， GPIOC0/7， GPIOD10， GPIOG，8 因此對它們的工作模式應(yīng)配置為輸出模式。四、設(shè)計要求（1）分析矩陣LED屏模塊硬件原理圖，了解矩陣LED屏塊基本的構(gòu)成及其硬 件電路的基本工作原理。（2）使用ULINK2仿真器連接Embest EduKit-IV 實驗平臺上使用 Keil軟件 編寫矩陣LED屏模

9、塊的驅(qū)動程序并調(diào)試，使得矩陣LED屏模塊可以正常工作運行。（注：代碼要求條理清晰，并在主要程序代碼部分添加注釋說明）（3）編寫相應(yīng)的嵌入式程序，要求實現(xiàn)在EMBES開發(fā)箱矩陣LED屏左滾屏、 右滾屏顯示廣告內(nèi)容信息的子程序。（4）按下開發(fā)箱上KEY1開發(fā)箱ADC01道的轉(zhuǎn)換數(shù)值滾屏顯示在LED廣告 屏上，按下開發(fā)箱上KEY2 LED廣告屏滾屏顯示自己名字的拼音。五、課程設(shè)計進度表（17周）序號階段內(nèi)容所需時間1任務(wù)分析、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計17周（周一）2系統(tǒng)調(diào)試及報告撰寫17周（周二一周四）3提交課程設(shè)計報告（電子版和打印版）17周（周五之前）合計1周六、考核評估1 課程設(shè)計評分標準評定項目評

10、分成績1 選題合理，目的明確20分2 實驗平臺搭建合理，MDK代碼成功調(diào)試，嵌入式開發(fā)箱 演示正常無誤，程序代碼達到設(shè)計要求。40分3軟件設(shè)計的總體思想、模塊圖、流程圖，代碼準確無誤。20分4.設(shè)計報告的規(guī)范化、內(nèi)容充實、參考文獻充分。20分總分100分2 課程設(shè)計報告要求：（1）不少于25頁，電子稿及打印稿（A4）。（注：電子稿請在17周周五前發(fā)送至電子郵箱打印稿統(tǒng)一交至機電系辦公室）（2）主要內(nèi)容及裝訂順序：封面（統(tǒng)一提供）、目錄、正文、參考文獻、附錄：嵌入式開發(fā)設(shè)計主要程序源代碼。（注：附錄為課程設(shè)計報告樣稿）（3）正文部分應(yīng)該包括：需求分析；總體設(shè)計；詳細設(shè)計；系統(tǒng)測試；系 統(tǒng)的不足及

11、需改進的部分等。（4）設(shè)計報告嚴禁抄襲，否則按不及格論。嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告題 目系、部：學生姓名：指導教師：專 業(yè)：班 級：完成時間：目錄 （3 號，黑體，居中）（空 1 行，以小 4 號黑體設(shè)置字體及大小，行間距22、字間距標準）1 XXXXXX1.1 XXXXXX1.2 XXXXXX III2 XXXXXX2.1 XXXXXX2.2 XXXXXX II I參考文獻附錄第一章 XXXX （ 3號，黑體，居中，行距 30）（標題下空一行）1.1 XXXXXX （小3號，黑體，左起，行距30）1.1.1 XXXXXX （4號，黑體，左起，行距26）（1） XXXXXX（小4號，黑體，左起，行

12、距20）正文：空4格左起以小四號宋體打印正文，行距 20。圖：圖題采用中文，中文字體為五號黑體。引用圖應(yīng)在圖題右上角標出文獻 來源。圖號以章為單位順序編號。圖1.1XXXXX（五號黑體）圖 1.2 xxxxx表格：按章順序編號，表內(nèi)必須按規(guī)定的符號標注單位表1.1 XXXXX （五號黑體）公式：公式書寫應(yīng)在文中另起一行，居中排列。公式序號按章順序編號1.1S=ab參考文獻 （三號、黑體、居中）（標題下空一行，以小四號宋體打印參考文獻。行距20）參考文獻格式示例：1專著著錄格式序號著者書名M 版本（第一版不寫）.出版地：出版者，出版年起止頁碼例：1 孫家廣，楊長青計算機圖形學M北京：清華大學出版

13、社，1995.2628Sun Jiaguang, Yang Changqing. Computer graphics M .Beijing: Tsinghua University Press,1995.2628（in Chin ese）例：2 Skolink M I. Radar handbook M . New York: McGraw-Hill, 19902期刊著錄格式序號作者.題名J 刊名，出版年份，卷號（期號）：起止頁碼例：3 李旭東，宗光華，畢樹生，等.生物工程微操作機器人視覺系統(tǒng)的研究J.北京航空航天大學學報，2002, 28（3）: 249252Li Xudong, Zong

14、Guanghua, Bi Shusheng, et al. Research on global vision system for bioengineering-oriented micromanipulation robot system J . Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2002,28（3）:249 252（in Chinese）3論文優(yōu)著錄格式序號作者.題名A.見（英文用In）：主編.論文集名C.出版地：出版者，出版年.起 止頁碼例：4 張佐光，張曉宏，仲偉虹，等.多相混雜纖維復合材料拉

15、伸行為分析A .見：張為民編.第九屆全國復合材料學術(shù)會議論文集（下冊）C 北京：世界圖書出版公司，1996.410 416例：5 Odoni A R. The flow man ageme nt problem in air traffic con trol A .In: Odoni A R, SzegoGeds. Flow Control of Congested Networks C . Berlin: Springer-Verlag,1987.269 2984學位論文著錄格式序號作者.題名D .保存地點：保存單位，年例：6 金 宏.導航系統(tǒng)的精度及容錯性能的研究D.北京：北京航空航天大學

16、自動控制系，19985科技報告著錄格式序號作者.題名R.報告題名及編號，出版年例：7 Kyungmoon Nho. Automatic landing system desig n using fuzzy6國際或國家標準著錄格式序號標準編號，標準名稱S例：:8: GB/T 16159 1996,漢語拼音正詞法基本規(guī)則S7專利著錄格式序號專利所有者專利題名P 專利國別：專利號，出版日期例：:9姜錫洲一種溫熱外敷藥制備方案P 中國專利：881056073, 1989-07-068電子文獻著錄格式序號作者題名電子文獻/載體類型標識電子文獻的出處或可獲得地址，發(fā)表或更新 日期/引用日期例：:10 :王明亮關(guān)于中國學術(shù)期刊標準化數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程的進展EB/OL 0-04說明： 參考文獻應(yīng)是公開出版物，按在論著中出現(xiàn)的先后用阿拉伯數(shù)字連續(xù)排序 參考文獻中外國人名書寫時一律姓前，名后，姓用全稱，名可縮寫為首字母（大寫），不加縮寫點（見例2）. 參考文獻中作者為3人或少于3人應(yīng)全部列出，3人以上只列出前3人，后加“等”或“et al”（見例