嵌入式课设基于ARM的输入输出显示系统

大连科技学院嵌入式系统设计与开发课程设计题目基于ARM的输入输出显示系统学生姓名专业班级计算机08-2指导教师王影姜志明职称高工副教授所在单位信息科学系计算机教研室教学部主任孙辉完成日期2011年12月16日课程设计报告单学号姓名专业班级计算机08-2考核项目评分备注1平时工作态度及遵守纪律情况（10分）2掌握基本理论、关键知识、基本技能的程度和阅读参考资料的水平（10分）3独立工作能力、综合运用所学知识分析和解决问题能力及实际工作能力提高的程度（20分）4完成课程设计说明书及软件的情况与水平（小组分工情况、规范性、整洁清楚、叙述完整性、思路清晰程度、工作量及实际运行情况和创新性）（60分）总评成绩综合评定：（优、良、中、及格、不及格）指导教师签字：2011年12月22日《嵌入式系统设计与开发课程设计》任务书一、课程设计任务及要求：任务：选择以下一个设计项目进行课程设计：嵌入式系统实验平台简介、Linux的安装和基本操作实验、交叉编译环境的建立和bootloader的使用、多线程应用程序设计、A/D接口实验、Qtopia2.1.1在2410-S上的移植、无线通讯实验，除此之外，学生可自行选择课题进行设计（课题必须经指导教师审题后合格），对于大型项目可进行团队开发，但应制定详细的项目分工说明。完成从需求分析、系统设计、系统实现，软件测试的全过程。要求：（1）培养学生查阅参考资料、手册的自学能力，通过独立思考深入钻研问题，学会自己分析、解决问题。（2）通过对所选题目方案分析比较，确立方案，编制程序与调试程序，掌握嵌入式系统的设计方法。（3）能够完成团队分工合作，在教师的指导下，完成课题任务。（4）根据个人的设计调试过程，撰写设计报告。写出不少于3000字的课程设计说明书。其正文一般有如下几个方面的内容：需求分析、概要设计、详细设计、调试分析、运行界面(附主要代码)、测试结果、附录或参考资料。二、工作量3周（15个工作日）时间三、计划安排第1个工作日－第3个工作日：查阅相关资料、书籍，阅读示例文档，选择题目。第4个工作日－第5个工作日：确定题目，进行结构设计、模块设计。第6个工作日－第11个工作日：完成硬件的连接和程序的编码，并且进行调试、测试。第12个工作日－第14个工作日：进行课程设计报告的撰写。第15个工作日：上交课程设计报告，由教师检查软件测试效果、检查课程设计报告，给出学生成绩。指导教师签字：2011年11月28日目录大连科技学院.............................................................................................11需求分析.........................................................................................................11.1设计目的和意义.......................................................................................11.2设计任务要求...........................................................................................11.3原理结构及分析.......................................................................................12概要设计.........................................................................................................23详细设计.........................................................................................................34编码.................................................................................................................45调试分析.........................................................................................................66测试结果及运行效果.....................................................................................76.1电源电路..................................................................................................76.2晶体振荡器电路..........................................................................................76.3复位电路....................................................................................................86.4存储模块...................................................................................................86.5JTAG接口电路..........................................................................................106.6输入/输出电路..........................................................................................117系统开发所用到的技术................................................................................12参考文献..............................................................................................................13课程设计实践总结..............................................................................................14附录..............................................................................................................1511需求分析1.1设计目的和意义设计出基于ARM的输入输出显示系统。将输入的信号送入主控芯片，经处理后送到显示系统显示。1.2设计任务要求设计几个输入端口如键盘、按键、温度采集、压力采集等将所采集信号送入主控芯片，经过处理后送到显示系统显示。根据设计题目的要求，选择确定ARM芯片型号、信号采集芯片型号，完成系统硬件设计和程序设计。1.3原理结构及分析ARM最小系统是由保证微处理器可靠工作所必须的基本电路组成的。S3C4510B的最小系统由S3C4510B、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路和JTAG接口电路组成。在系统ARM模块主要负责系统控制部分，其硬件体系结构灵活、接口丰富。核心包括嵌入式ARMCPU及必需的SDRAM和Flash等器件，通过表贴封装的双排插针将各信号线及控制线引出。这样，只需要设计不同的扩展板即可实现不同的系统功能，节约了开发成本并提高了平台的灵活性。嵌入式系统硬件平台结构主要分为2大部分：一部分为系统主板，为基于ARM的最小系统，包括ARMCPU、Flash、SDRAM、串口、键盘等最基本部分；另一部分为系统扩展板，提供了用于完成各个不同硬件的功能模块。22概要设计设计几个输入端口如键盘、按键、温度采集、压力采集等将所采集信号送入主控芯片，经过处理后送到显示系统显示。根据设计题目的要求，选择确定ARM芯片型号、信号采集芯片型号，完成系统硬件设计和程序设计。ARM嵌入式系统的大致开发流程是：先在PC机上编写程序源代码；由ARM的交叉编译器编译、链接生成一个目标文件；然后将目标文件转化成可以下载到目标机运行的二进制代码，在目标机上调试运行；最终将调试成功的二进制文件固化在目标机中。这一系列过程中，最关键的步骤就是在PC机上调试在目标机上运行的程序。这就需要采用远程调试的方式，即在PC机上运行调试器软件，被调试程序在目标机上运行。本文描述了这样一个远程调试系统：利用USB批量传输的可靠性，将远程调试协议EmRDI的报文封装在USB数据包中；协议转换器EmJTAG再根据接收到的USB数据包中的协议信息，转换成适当的JTAG信号来控制和调试ARM核。协议转换器EmJTAG由ST公司的ST72651芯片外加一片接口驱动芯片74LVC244来实现。ST72651内部集成了USB模块和数据传输协处理器部件(DTC)，通过对DTC的编程来产生控制ARM核的边界扫描序列，以产生相应的JTAG信号。文章最终实现了PC机对ARM核的目标机的调试功能：PC机的调试器软件可以下载程序至目标机，实时控制目标机上代码的单步/全速运行或停止，以及设置断点和观察点、读写寄存器/存储器等。1系统组成及原理如图1所示，整个调试系统包括三部分：PC机（调试器）、协议转换器（EmJTAG）以及目标板（基于ARM核）。调试的目的是实现在PC机上控制目标板单步或全速运行，并可以实时地察看或修改寄存器及存储器的值。系统设计实现了一个远程调试协议EmRDI，它采用点对点的连接方式，以请求响应的方式进行交互。调试请求由PC机上的调试器软件发出，经由USB总线传输至协议转换器EmJTAG；EmJTAG解读该协议请求，在执行相应的操作之后，以USB数据包的形式发送回PC机（即响应过程）。EmRDI协议定义了如下一些调试请求：读/写核寄存器、读/写存储器、设置/清除硬件断点、设置/清除软件断点、设置/清除数据观察点、复位、停止运行、全速/单步运行和返回处理器状态/设备标识符。经验证，这些请求的组合，可以实现PC机对目标机上ARM核的调试和控制功能。EmRDI协议请求格式(16字节)如下：命令前导字节。33详细设计ARM最小系统是由保证微处理器可靠工作所必须的基本电路组成的。S3C4510B的最小系统由S3C4510B、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路和JTAG接口电路组成。在系统ARM模块主要负责系统控制部分，其硬件体系结构灵活、接口丰富。核心包括嵌入式ARMCPU及必需的SDRAM和Flash等器件，通过表贴封装的双排插针将各信号线及控制线引出。这样，只需要设计不同的扩展板即可实现不同的系统功能，节约了开发成本并提高了平台的灵活性。嵌入式系统硬件平台结构主要分为2大部分：一部分为系统主板，为基于ARM的最小系统，包括ARMCPU、Flash、SDRAM、串口、键盘等最基本部分；另一部分为系统扩展板，提供了用于完成各个不同硬件的功能模块。电源电路输入电压5V，经过变换给嵌入式微处理器提供3.