嵌入式課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上武漢華夏理工學院課 程 設(shè) 計課程名稱 嵌入式技術(shù)與應(yīng)用課程設(shè)計題 目 基于ARM9的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計專 業(yè) 自動化 班 級 自動化 1133 學 號 姓 名 成 績 指導(dǎo)教師 2016年11 月14日專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名： 專業(yè)班級： 自動化1133 指導(dǎo)教師： 工作單位：信息工程學院設(shè)計題目：基于ARM9的數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計初始條件：1、硬件平臺為博創(chuàng)經(jīng)典UP-NETARM2410實驗箱（S3C2410處理器）。2、軟件平臺為eclipse+keil+PUTTY（串口調(diào)試助手）。設(shè)計任務(wù)：（在規(guī)定的時間內(nèi)完成下列任務(wù)）1、通過S3C2410X(AR

2、M9)的ADC采集實驗箱三個電位器的值，旋轉(zhuǎn)電位器時可在屏幕上看到當前采集值的變化。2、中斷功能：按下中斷按鍵觸發(fā)中斷，中斷時三個LED燈閃爍一次，且屏幕上打印正在中斷的提示。3、報警功能：設(shè)定一個臨界值（如500），當采集的值超過此臨界值時，燈閃爍報警，三個電位器與三個燈一一對應(yīng)。時間安排：各時間段的任務(wù)可以交替進行課程設(shè)計安排在第10-11周，地點在532實驗室，設(shè)計步驟及時間進度如下：時間階段內(nèi)容第一周星期一介紹題目，查找相關(guān)資料第一周星期二需求分析第一周星期三硬件總體設(shè)計、軟件總體設(shè)計，畫出硬件原理圖和程序流程圖第一周星期四星期五編寫、調(diào)試、修改程序第二周星期一星期三軟硬件聯(lián)調(diào)第二周星

3、期四撰寫設(shè)計報告第二周星期五檢查、答辯后修改設(shè)計報告設(shè)計報告撰寫格式要求：（按提供的設(shè)計報告統(tǒng)一格式撰寫）報告內(nèi)容應(yīng)包括：（1）實現(xiàn)的功能 （2）軟硬件平臺（3）硬件原理分析及原理圖（4）硬件驅(qū)動的實現(xiàn)步驟及分析（5）程序流程圖代碼及注釋（6）工程樹形結(jié)構(gòu)截圖（7）運行及調(diào)試的步驟（圖文并茂） （8）總結(jié)體會指 導(dǎo) 教 師 簽 名：2016年 11 月 7 日系主任（或責任教師）簽名： 2016年 11月7日目錄第1章 需求分析.1第2章硬件及驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn).2 2.1原理圖與引腳.2 2.1.1LED引腳.2 2.1.2 UART.22.1.3 中斷開關(guān)INTKEY.2 2.1.4 ADC驅(qū)

4、動引腳.3 2.2配置.3 2.2.1 LED燈分析配置.32.2.2 UART分析 配置.32.2.3 中斷分析配置.72.2.4 ADC及其驅(qū)動分析配置.10 2.3驅(qū)動.122.3.1 相關(guān)寄存器定義.142.3.2 實現(xiàn)驅(qū)動.152.3.3 編寫main函數(shù).172.3.4修改兩個makefile.17第3章系統(tǒng)運行及調(diào)試.183.1啟動串口調(diào)試助手.183.2啟動H-JTAG.183.3運行eclipse工程.193.4添加文件到工程.193.5調(diào)試工程.193.6 實驗現(xiàn)象.21第.23參考文獻 .24附錄 .25第1章需求分析1.1 考核要求1通過S3C2410X(ARM9)的A

5、DC采集實驗箱三個電位器的值，旋轉(zhuǎn)電位器時可在屏幕上看到當前采集值的變化。2中斷功能：按下中斷按鍵觸發(fā)中斷，中斷時三個LED燈閃爍一次，且屏幕上打印正在中斷的提示。3報警功能：設(shè)定一個臨界值（如500），當采集的值超過此臨界值時，燈閃爍報警，三個電位器可與三個燈一一對應(yīng)，并且發(fā)出聲音警報。1.2 軟硬件平臺1.2.1硬件平臺 博創(chuàng)經(jīng)典UP-NETARM2410實驗箱（S3C2410處理器）。1.2.2軟件平臺eclipse+keil+PUTTY（串口調(diào)試助手）。第2章硬件及驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)2.1原理圖與引腳2.1.1 LED引腳1 LED燈及報警因為要實現(xiàn)三個LED燈閃爍，涉及到LED，通過搜索

6、Database第6章Device找到如圖2所示的引腳圖，找到了GPC5，GPC6，GPC7引腳。當中斷開關(guān)按下時，LED閃爍一次，同時，LED作為報警器，當超過臨界阻值時（實驗中為500），燈閃爍報警。2.1.2 UART圖2 RS232引腳定義因為要接收數(shù)據(jù)（電位器的阻值），所以必然涉及到串行數(shù)據(jù)傳輸接口。如上圖所示，可以看到各個引腳的信息，由于只需要接收數(shù)據(jù)，實驗時接RS232-0。 2.1.3中斷開關(guān)INTKEY圖3 INTKEY引腳原理圖 因為要實現(xiàn)按下中斷按鍵觸發(fā)中斷，所以通過搜索Database第6章Device找到如圖2所示的引腳圖，找到了EINT5引腳。2.1.4 ADC驅(qū)動

7、引腳圖4 ADC驅(qū)動引腳原理圖 因為是采集實驗箱電位器的值，要把模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，這其中涉及到AD/DA轉(zhuǎn)換。所以通過搜索Database第10章AD/DA 找到圖1的引腳圖。首先實現(xiàn)是采集3個電位器的值，找到了AINT0,AINT1,AINT2引腳。2.2 具體配置 2.2.1 LED燈分析配置 (1)通過到第九章I/O搜索發(fā)現(xiàn)該引腳是多功能引腳，如下表，需要進行配置，即作如下配置： GPCCON11:10=0b01;GPCCON13:12=0b01;GPCCON15:14=0b01; 表1 Port C控制寄存器表2 PORT C控制寄存器表3 GPCDAT的描述 （2）無需用到時

8、鐘，故無需分頻。 （3）因為要控制燈的點亮和熄滅，故要對GPCDAT進行配置，配置見led程序。2.2.2 UART分析配置 （1）通過到第九章I/O搜索RXD0和TXD0，找到了該引腳，是多功能引腳。 （2）因需要接收更新的數(shù)據(jù)，uart沒有時鐘，故需要給它配置時鐘。在CLOCK章搜索uart得到下表表4 CLK控制寄存器 由于使用的是uart0,故應(yīng)作如下配置：CLKCON10=0b1,即設(shè)置PCLK到串口。 （3）其它參數(shù)配置與相關(guān)寄存器在uart一章搜索uart有：UART行控制寄存器（ULCONn),其功能及位描述如下表所示表5 uart行控制寄存器 UART控制寄存器（UCONn)

9、,其功能及位描述如下表所示表6 UART控制寄存器 UART FIFO控制寄存器（UFCONn),其功能及位描述如下表所示表7 UART FIFO控制寄存器 UART modem控制寄存器（UMCONn),其功能及位描述如下表所示表8 UART modem寄存器 UART TX/RX狀態(tài)寄存器（UMCONn),其功能及位描述如下表所示 表9 UART TX/RX狀態(tài)寄存器 此寄存器系統(tǒng)已經(jīng)配置好，用來判斷發(fā)送或者接收是否完成的寄存器。 UART 波特率因子寄存器（UBRDIVn),其功能及位描述如下表所示 表10 UART 波特率因子寄存器 2.2.3 中斷配置 （1）到第九章I/O搜索發(fā)現(xiàn)E

10、INT5是多功能引腳，需要進行配置，即EXTINT022：20=0b01；即設(shè)置的是下降觸發(fā)。表11 外部中斷控制寄存器表12 外部中斷掛起寄存器 即中斷請求，清除外部中斷請求。引腳設(shè)置見表13。表13 PORT F控制寄存器 （2）無需用到時鐘，無需分頻。 （3）參數(shù)配置與相關(guān)寄存器在第十四章Interrupt controller搜索EINT有： 表14為EINTMASK寄存器，其功能及位描述如下表所示 ，這是多功能管腳中斷使能，即外部中斷使能，使用時配置為EINTMASK5=0b0。表14 外部中斷屏蔽寄存器 表15為SRCPND寄存器，其功能及位描述如下表所示，這是清除中部的中斷源，使

11、用時配置為SRCPND4=0b1。表15 SRCPND（中斷源掛起）寄存器 表16為INTMOD寄存器，其功能及位描述如下表所示，這是指示中斷源為irq類型，使用時配置為INTMOD4=0b0。 表16 INTMOD（中斷模式）寄存器 表17為INTMSK寄存器，其功能及位描述如下表所示，表內(nèi)部中斷使能，使用時配置為INTMSK4=0b0。表17 INTMSK（中斷屏蔽）寄存器 表18為INTPND寄存器，其功能及位描述如下表所示。用來清除內(nèi)部中斷請求，使用時配置為INTPND4=0b1。表18 INTPND（中斷掛起）寄存器 表19是中斷偏移寄存器，指示IRQ中斷源。表19 INTOFFSE

12、T（中斷偏移）寄存器 2.2.4 ADC及其驅(qū)動分析配置 （1）通過到第9章I/O 一章搜索沒找到，發(fā)現(xiàn)AINT0,AINT1,AINT2引腳并不是多功能引腳。 （2）因為要及時對數(shù)據(jù)進行更新且系統(tǒng)的頻率過高，所以要對時鐘進行分頻，搜索CLOCK章表20 CLK控制寄存器表21 ADCCON 從表20和21中可以看出需要做如下配置：CLKCON15=1,以便把系統(tǒng)時鐘給ADC；READ_START1=1,因為已經(jīng)使用了READ_START，因而可不用ENABLE_START。 （3）參數(shù)配置與相關(guān)寄存器在ADC一章搜索表22 ADC控制寄存器位描述 在通道選擇上，可通過SEL_MUX5:3進行

13、選擇；通過配置PRSCVL13:6可進行分頻，如PRSCVL13:6=1111 1111b表示256分頻；配置A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)標志，ECFLG15=1。有關(guān)ADC啟動延時寄存器如下表表23 ADCDLY 有關(guān)ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器如下表表24 ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器 對于普通的A/D轉(zhuǎn)換，使用ADCDAT0來保存轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。其中XPDATA（正常ADC）是X位置的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值，也是正常A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)值，取值范圍為03FF。2.3驅(qū)動 2.3.1相關(guān)寄存器的定義（1）工程-include-gpio-led.h,向其中添加如下代碼圖5 led.h（2）工程-include-uart-uart.h,向其

14、中添加如下代碼圖6 uart.h（3）工程-include-key-key.h,向其中添加如下代碼圖7 key.h（4）工程-include-adc-adc.h,向其中添加如下代碼圖8 adc.h2.3.2實現(xiàn)驅(qū)動（1）在工程中新建drivers文件夾，在其中新建gpio文件夾，在gpio中新建led.c文件，在 led.c中添加如下代碼圖9 led.c（2）在工程中新建drivers文件夾，在其中新建uart文件夾，在uart中新建uart.c文件，在 uart.c中添加如下代碼圖10 uart.c（3）在工程中新建drivers文件夾，在其中新建key文件夾，在key中新建key.c文件，

15、在 key.c中添加如下代碼圖11 key.c（4）在工程中新建drivers文件夾，在其中新建adc文件夾，在adc中新建adc.c文件，在 adc.c中添加如下代碼圖12 adc.c2.3.3編寫main函數(shù)編寫main.c：common-main.c,向其中添加圖13 main.c2.3.4修改兩個Makefile將common文件夾中的Makefile復(fù)制到drivers-adc中,找到 “COBJS:=”改為 COBJS:=adc.o找到 “LIB:=”改為 LIB:=libadc.a并在工程中的Makefile,LIB+=common/libcommon.a后面加LIB+=driv

16、ers/libadc.a;第三章系統(tǒng)運行及調(diào)試3.1啟動串口調(diào)試首先連接串口線，一端連試驗箱的RS232-0,另一端連電腦主機的串口。（1) 雙擊桌面的PUTTY.EXE，會出現(xiàn)如下界面，選中serial，將9600改為，圖14 putty進入界面 （2)點中左邊樹形列表中的serial，將左邊最后一項改為None 。圖15 putty修改參數(shù)界面（3)點擊open 按鈕并撥動實驗箱電源開關(guān)，使實驗箱處于通電狀態(tài)，若串口調(diào)試界面顯示如下，表示串口通了，配置好了。按電腦任意鍵，光標停在vivi 處，等待eclipse 程序運行。圖16 putty主界面3.2啟動H-JTAG先確定實驗箱電源打開，

17、并口線連接好，然后直接點擊桌面上的H-JTAG圖標（若沒有可從開始菜單中搜索找到），可以自動檢測到CPU的類型。圖20 H-JMP3.3 運行eclipse 工程（1）創(chuàng)建eclipse 工程。點擊桌面的eclipse 圖標，直接點擊OK進入eclipse（電腦默認為D盤下的eclipse中），單擊File -New- C Project新建一個project_s3c2410 工程，然后點擊 Finish 即可。如下圖：（2）創(chuàng)建keil 工程。在eclipse 界面上，點擊uvision-creat new project ,即出現(xiàn)如下界面：選擇GCC 圖21 創(chuàng)建keil工程(3) 點ne

18、xt ,選擇S3C2410A設(shè)備，點擊Finish按鈕，這時會打開keil軟件，關(guān)閉keil工程即可。3.4 添加文件到工程在之前新建的工程目錄下粘貼已經(jīng)寫好的project_s3c2410文件夾，可直接替換原先的空文件夾。再在eclipse 下，刷新工程目錄，最后，按之前的步驟添加程序。3.5 調(diào)試工程（1）在eclipse下點run -Debug Congigurations -uvision project(雙擊)，出現(xiàn)如下界面圖22 調(diào)試工程（2）分別點兩個Browse，選擇對應(yīng)的project_s3c2410及project_s3c2410.uvproj。（3）點擊Target Op

19、tions-output-Select Folder for objects然后返回上一級（紅色標記處），出現(xiàn)如下界面圖23 調(diào)試工程(4)點擊OK后回到之前界面，再點Debug，會看到電腦默認的是H-JTAG。(5)點擊OK-Debug ,開始調(diào)試程序，如下圖圖24debug（6）出現(xiàn)下面的對話框時點Yes，圖25 調(diào)試成功界面綠色按表示“運行”，看現(xiàn)象；紅色方塊表示“停止”；點擊右上角紅色下劃線可返回程序頁面進行改進。圖26運行3.6 實驗現(xiàn)象按下中斷按鈕，顯示打印doirq圖27 結(jié)果顯示界面 當三個電位器大于500時，燈會閃爍報警圖28 報警led燈閃爍第4章總結(jié)與體會 通過此次的課程

20、設(shè)計，加深了ARM課程中所學到的基本理論知識，也加深了通過使用數(shù)據(jù)手冊來查找相關(guān)信息。剛拿道題目時，覺得還比較簡單，想想無非是課本上的知識，算一算就好了，可真正開始進行設(shè)計時便遇見了困難。課本上的知識都是在理想情況下求出的，且由于教材將的側(cè)重點不同，并未給出明確的算法，經(jīng)過很長時間的翻閱資料也為能找出明確的方案，最后根據(jù)自己新找到的資料再結(jié)合老師平時教授的知識，最后再回歸到教材上進行總結(jié)。看似一個很簡單的設(shè)計，如果自己沒有親自動手做，便永遠不知道它是不是真的很簡單。在做課程設(shè)計期間，我?guī)缀跆焯炫軋D書館，最后確定了設(shè)計方案。這次課程設(shè)計，我充分鍛煉了自己的能力，包括查閱資料的能力，設(shè)計能力，與同

21、學相互探討的能力。也從課程設(shè)計中體會到了書本的知識真的很局限，它只是老師將我們帶進去的一門工具，真要達到了學以致用必須要不斷的充實自己，學習各方面的知識，不要局限在一本書上，從而真正達到理論聯(lián)系實際的目的參考文獻1 沈文斌，嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例詳解.北京：電子工業(yè)出版社，20052 張景璐，杜輝，吳友蘭編著.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用案例. 北京：中國電力出版社.20083 熊茂華、楊震倫.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)應(yīng)用.北京：清華大學出版社.20094 程克非，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，20105 馬忠梅等，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.北京：北京航空航天大學出版社，2007.6李

22、新峰、何廣生?；贏RM9的嵌入式Linux開發(fā)技術(shù)。電子工業(yè)出版社，2008 7孫天澤。嵌入式Linux操作系統(tǒng)。人民郵電出版社。2009 8楊水清、張劍。ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)詳解。電子工業(yè)出版社，2008 9俞建新、王健、宋健建。嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程。機械工業(yè)出版社，2009 設(shè)計者： 湯立爭 日 期： 2016年 11 月 14 日附錄Led.h：#ifndef _LED_H_#define _LED_H_void led_init(void);void led_on(void);void led_off(void);void led2_on(void);void led1_

23、on(void);void led0_on(void);void led0_off(void);void led1_off(void);void led2_off(void);#endif / _LED_H_Uart.h：#ifndef UART_H_#define UART_H_#endif /* UART_H_ */#define CLKCON (*(volatile unsigned int *)0x4C00000C)#define UCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UBRDIV0 (*(volatile unsigned int *

24、)0x)#define ULCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UMCON0 (*(volatile unsigned int *)0xC)#define UFCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UTXH0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define URXH0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define GPHCON (*(volatil

25、e unsigned int *)0x)void uart_init(void);void putc(char c);void puts(const char *str);char getc(void);key.h：#ifndef KEY_H_#define KEY_H_#define SRCPND (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTMOD (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTMSK (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTPND (*

26、(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTOFFSET (*(volatile unsigned int *) 0X4A)#define GPFCON (*(volatile unsigned int *) 0x)#define EXTINT0 (*(volatile unsigned int *) 0x)#define EINTMASK (*(volatile unsigned int *) 0xA4)#define EINTPEND (*(volatile unsigned int *) 0xA8)void key_init(void);void

27、 key_isr(void);#endif /* KEY_H_ */adc.h：#ifndef adc_H_#define adc_H_#define CLKCON (*(volatile unsigned int *) 0x4C00000C )#define ADCCON (*(volatile unsigned int *) 0x )#define ADCDAT0 (*(volatile unsigned int *) 0xC )void adc_init0(void);void adc_init1(void);void adc_init2(void);int adc_read(void)

28、;#endif /* adc_H_ */led.c：#include gpio/led.hvoid led_init(void) / led1 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 10); *(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 10; / led2 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 12); *(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 12; / led3 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 14); *(v

29、olatile unsigned int *)0x) |= 0x1 14;void led0_off(void)/ led1 置1熄滅*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 5;void led1_off(void)/ led2*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 6;void led2_off(void)/ led3*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 7;void led_off(void)/ led1 置1熄滅*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1

30、5;/ led2*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 6;/ led3*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 7;void led0_on(void)/ led1清0點亮*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 5);void led1_on(void)/ led2*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 6);void led2_on(void)/ led3*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 7);void led_

31、on(void)/ led1清0點亮*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 5);/ led2*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 6);/ led3*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 7);uart.c：#include uart/uart.hvoid putc(char c)UTXH0 = c;while (!(UTRSTAT0 & (1 1);char getc(void)while (!(UTRSTAT0 & 1);return URXH0 & 0xff;void puts

32、(const char *str)int i = 0;while (stri != 0) if (stri = n) putc(r);putc(stri);i += 1;void uart_init(void)/muxed，GPHCON5:4=10， GPHCON7:6=10 GPHCON&=(0x34); GPHCON|=(0x24); GPHCON&=(0x36); GPHCON|=(0x26);/時鐘配置,搜索UART, CLKCON10 = 0b1(設(shè)置PCLK到串口) CLKCON|=(0x110);/設(shè)置數(shù)據(jù)位(5-8 bit),ULCON01:0 = 0b11(8位數(shù)據(jù)位) UL

33、CON0|=(0x3);/設(shè)置停止位,ULCON02 = 0b0(一位停止位) ULCON0&=(0x12);/設(shè)置校驗位(奇/偶校驗/不/強制0/1),ULCON05:3 = 0b000(不校驗) ULCON0&=(0x73);/設(shè)置不為紅外模式？(No Infrared),ULCON06 = 0b0 ULCON0&=(0x16);/接收模式設(shè)置？UCON01:0 = 0b01(polling輪詢) UCON0&=(0x3); UCON0|=(0x1);/發(fā)送模式設(shè)置？UCON03:2 = 0b01(polling輪詢) UCON0&=(0x32); UCON0|=(0x12);/設(shè)置loo

34、p-back回送,UCON05 = 0b0(非Loop-back模式) UCON0&=(0x15);/實現(xiàn)錯誤檢測,UCON06 = 0b0(不產(chǎn)生錯誤報告) UCON0&=(0x16);/設(shè)置接收超時,UCON07 = 0b0(關(guān)閉超時) UCON0&=(0x17);/選擇PCLK時鐘,UCON010 = 0b0(選擇PCLK為串口時鐘) UCON0&=(0x110);/設(shè)置fifo,UFCON00 = 0b0(關(guān)閉，因用輪詢而不是中斷) UFCON0|=(0x1);/關(guān)閉發(fā)送請求RTS,不使用Modem,UMCON00 = 0b0 UMCON0|=(0x1);/設(shè)置自動流控,UMCON04

35、 = 0b0(關(guān)閉自動流控) UMCON0&=(0x14);/設(shè)置波特率,UBRDIV0 = / / 16 - 1 = 26 UBRDIV0 = 26; key.c：#include key/key.hvoid key_init(void) /muxed,GPFCON11:10=0x10 GPFCON&=(310);GPFCON|=(0x210);/下降沿觸發(fā)EXTINT022:20=0b010EXTINT0&=(0x720);EXTINT0|=(0x220);/irq類型INTMOD4=0b0INTMOD&=(14);/外部中斷使能 EINTMASK5=0b0EINTMASK&=(15);/ 內(nèi)部中斷使能INTMSK4INTMS