《嵌入式系統設計與應用》綜合實驗題目基于ARM9的LED跑馬燈設計小組成員王堅孫海濤吳燁 學號201313250012013132500320131325009 學院信息與控制 專業信息工程〔系統工程方向〕 指導教師 孫偉二Ｏ一六年五月二十九日摘要 1一、設計內容 31.1設計任務 31.2設計目的 31.3設計要求 3二、設計方案 42.1系統組成 42.2系統工作原理 5三、硬件設計 83.1設計思路 83.2系統電路設計 9四、軟件設計 94.1設計思路 94.2程序清單 10五、實驗調試及結果 135.1硬件連接 135.2USB驅動安裝 135.3并口驅動安裝 135.4DNW配置 145.5ADS1.2集成開發環境的使用 145.6系統調試和測試 145.6.1

調試環境 145.6.2

硬件調試 145.7實驗效果圖 15六、課程設計總結15七、參考文獻15題目作者南京信息工程大學信息與控制學院，南京210044摘要：隨著嵌入式技術的飛速開展，嵌入式系統已經在各個領域有廣泛的應用。本設計采用嵌入式ARM9模塊化設計實現LED跑馬燈。通過FL2440開發板、JTAG調試板、PC機相連接構成硬件系統，使用軟件CodeWarriorIDE、AXDDebugger經過一系列的設置建立ADS開發環境來編寫和調試LED跑馬燈程序，最終生成二進制文件，燒寫到FL2440的Flash中，實現對開發板上發光二極管LED的跑馬燈控制。關鍵詞：ARM9，FL2440開發板，ADS開發環境TitleAuthorsSchoolofInformationandControl,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044Abstract：withtherapiddevelopmentofembeddedtechnology,embeddedsystemhasinvariousfieldshaveawiderangeofapplications.ThisdesignadoptsmodularizationdesignofembeddedARM9ledmarquee.Throughfl2440developmentboard,JTAGdebugboard,PCconnectedtoconstituteasystemofhardware,usingsoftwareofCodeWarriorIDE,AXDdebuggerafteraseriesofsettingssetupadsdevelopmentenvironmenttowriteanddebugledMarqueeprocedures,andultimatelygeneratebinaryfile,burnwrotefl2440flashtoachievethedevelopmentboardonlightemittingdiodeLEDmarqueecontrol.keywords：ARM9,fl2440developmentboard,adsDevelopmentEnvironment一、設計內容1.1設計任務本課程設計是基于ARM9的LED跑馬燈設計，本課程設計的根本任務，是著重提高學生在嵌入式系統開發方面的實踐技能，樹立嚴謹的科學作風，培養學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。學生通過電路設計、程序調試、整理資料等環節，熟悉ADS開發環境和在ARM裸機環境下的C語言編程，掌握S3C2440A內部相關存放器的操作方法，最終實現對外部設備的控制。1.2設計目的〔1〕注重培養綜合運用所學知識、獨立分析和解決實際問題的能力，培養創新意識和創新能力，并獲得科學研究的根底訓練。〔2〕了解所選擇的ARM芯片各個引腳功能，工作方式，計數/定時，I/O口，中斷等的相關原理，并穩固學習嵌入式的相關內容知識。〔3〕通過軟硬件設計實現利用ARM芯片對LED跑馬燈的顯示。1.3設計要求通過綜合實驗各環節的實踐，應使學生到達如下要求：〔1〕初步掌握電子電路分析和設計的根本方法。〔a〕先分析FL2440開發板的原理圖；〔b〕選擇元器件，安裝電路，獨立進行試驗，并通過調試改良方案；〔c〕分析實驗結果，寫出設計總結報告。〔2〕培養一定自學能力和獨立分析問題、解決問題能力。包括：〔a〕學會自己分析跑馬燈、找出解決問題的方法；〔b〕對設計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案。〔c〕掌握一些測試電路的根本方法，實驗中出現一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗、再判斷〞的根本方法獨立解決；〔d〕能對實驗結果進行分析和評價。〔3〕掌握安裝、布線、調試等根本技能，穩固常用儀器的正確使用方法。〔4〕通過嚴格的科學訓練和工程設計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風，并培養學生具有一定的生產觀點、經濟觀點、全面觀點及團結協作的精神。二、設計方案2.1系統組成系統結構系統由FL2440開發板、串口線、JTAG板及并口連接線以及PC〔硬件〕和ADS開發環境和各種驅動程序,如圖2.1和圖2.2所示。為降低開發難度,方便二次開發,系統采用核心板加底板的設計方案,核心板和底板之間通過連接器相連。這樣可以在核心板不變動的情況下,更改底板的功能組成,以適用不同的功能。同時,由于核心板采用多層PCB板設計,而底板采用雙層板即可,從而大大的降低了系統的本錢。軟件在ADS中直接生成bin文件，然后通過串口線燒寫到芯片中。圖2.1系統結構圖圖2.2S3C2440結構框圖2.2系統工作原理2.2.1系統實現原理從電路圖上我們可以看到，發光二極管LED的一端連接到了ARM的GPIO，另一端經過一個限流電阻接電源VCC。當GPIO口為低電平時，LED兩端產生電壓降，這時LED有電流通過并發光。反之當GPIO為高電平時，LED將熄滅。注意亮滅之間要有一定的延時，以便人眼能夠區分出來。2.2.2GPIO擴展口引腳及定義擴展口共30針，其中有2路SPI接口、1路IIC接口、4路AD(另外4路通過CON5引出)，其他為IO口。 圖2.3GPIO擴展口引腳布局 表2.1GPIO擴展口引腳及功能引腳功能引腳功能1GPE112GPE123GPE134GPG2/EINT105GPG3/EINT116GPG5/EINT137GPG6/EINT148GPG7/EINT159GPG11/EINT1910GPG15/EINT2311GPG13/EINT2112GPG14/EINT2213GPB514GPB615GPB816GPB1017NRSTOUT/GPA2118GPB719AIN020AIN121AIN222AIN323EINT0/GPF024EINT2/GPF225EINT3/GPF326EINT4/GPF427IICSDA28IICSCL29VDD33V30GND實驗相應存放器：端口數據存放器:端口上拉電阻時能存放器:端口配置存放器:三、硬件設計3.1設計思路1.將JTAG調試板25針接口與PC的并口相連，右邊20針接口需要通過排線連接到開發板的JTAG接口〔在串口0附近〕；2.將串口線的一端插在PC的串口上，另一端插在開發板的‘COMO’上。翻開DNW.EXE軟件，給開發板上電。使Bootloader停在菜單處〔在系統引導時按空格鍵〕。3.翻開軟件‘ADSCodeWarrior’,新建工程‘led.mcp’，并添加兩個程序文件‘led.c’和‘init.s’〔匯編文件〕。4.對工程文件進行相應設置〔參考《開發板準備實驗》1.7節〕5.編譯該工程，成功后將生成映像文件‘led.axf’。翻開AXD，裝載映像文件‘led.axf’。6.運行程序，觀察結果。PCPC調試板25調試板開發板20COMO開發板圖3.1硬件連接圖3.2系統電路設計 圖3.2連線圖四、軟件設計4.1設計思路開始熄滅LED0，點亮LED1開始熄滅LED0，點亮LED1設置GPB端口為輸出狀態延時設置GPB端口為輸出狀態延時熄滅LED1，熄滅LED1，點亮LED2熄滅所有LED燈延時關閉蜂鳴器延時關閉蜂鳴器熄滅LED2，熄滅LED2，點亮LED3設置GPB端口使用內部上拉點亮LED0延時點亮LED0延時延時延時圖4.1程序流程圖4.2程序清單led.c/* 本實驗接口說明GPB5LED0 GPB6LED1 GPB8LED2 GPB10LED3*//*地址聲明*/#defineGPBCON(*(volatileunsigned*)0x56000010)#defineGPBDAT(*(volatileunsigned*)0x56000014)#defineGPBUP(*(volatileunsigned*)0x56000018)#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/*定義全局變量*//*函數聲明*/voidDelay(intx);/*/函數名稱： Delay功能描述： 延時函數傳參： intx返回值： 無*/voidDelay(intx){ intk,j; while(x) { for(k=0;k<=0xff;k++) for(j=0;j<=0xff;j++); x--; }}/*函數名稱： ledMain功能描述： 入口程序 初始化后，進入跑馬燈死循環傳參： 無返回值： int0*/intledMain(void){ GPBCON=0x1dd7fc; //GPB5,GPB6,GPB8,GPB10設置為輸出 GPBDAT=((1<<5)|(1<<6)|(1<<8)|(1<<10)); //使LED全滅 GPBDAT&=0xffe; //關閉蜂鳴器GPBUP=0x00; while(1) //死循環 { GPBDAT=~(1<<5); //LED0亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<6); //LED1亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<8); //LED2亮 Delay(500); GPBDAT=~(1<<10); //LED3亮 Delay(500); } return0;}init.s〔匯編文件〕AREA|DATA|,CODE,READONLYENTRYldrr13,=0x1000IMPORTledMainbledMainEND五、實驗調試及結果5.1硬件連接1.將電源模塊的連接線插在開發板左上角的黑色電源插孔內；2.串口線應連接在開發板右上角的‘COM0’口〔當前默認，也可以修改〕,另一端與計算機的串口相連；3.JTAG板左邊25針接口應接連接到PC機的并口上，而右邊20針接口需要通過排線連接到開發板的JTAG接口。5.2USB驅動安裝1.用串口線連接好開發板〔默認用串口0〕和PC機。翻開DNW進行相應配置,開發板上電，待Bootloader啟動之后使其停在菜單處〔在系統引導并讀秒時按回車鍵〕。2.用USB線將PC機和開發板的USBDEVICE口相連，此時PC機系統會提示發現新硬件，下面按提示安裝USB驅動。3.好USB驅動后可以看到在設備管理器中的“通用串行總線控制器〞下多了“SECSOCTestBoard〞一項，到此USB驅動就安裝好了。重啟開發板，停在菜單處時，DNW的標題欄會提示：【USB:OK】。5.3并口驅動安裝1.將光盤中“FL2440\windows下驅動\GIVEIO〞文件夾中的“GIVEIO.SYS〞拷貝到WINDOWS的系統驅動目錄下〔例如：C:\WINNT\system32\drivers〞〕；2.在WINDOWS的“控制面板〞中選擇“添加硬件〞；3.選擇“添加新的硬件設備〞點擊“下一步〞；4.選擇“安裝我手動從列表選擇的硬件〞，點擊“下一步〞；5.選擇“端口〞，點擊“下一步〞；6.選擇“從磁盤安裝〞；在“廠商文件復制來源〞中選擇光盤中GIVEIO.inf所在的目錄，點擊“確定〞接下來的步驟一直選擇“下一步，〞最后GIVEIO將成功安裝到系統中。5.4DNW配置1.翻開DNW.EXE軟件，在第一個下拉菜單〔SerialPort〕中選擇connect，此時在軟件的標題欄會顯示[COM1,115200bps]；2.點擊Configuration,會彈出如下對話框，在這里可以選擇波特率和串口；3.‘DownloadAddress’地址要選擇‘0x30800000’(此參數為下載到內存的地址：0x30000000~0x34000000，Bootloader用了0x30200000之前的內存地址，注意不要與之沖突)；4.插好USB，給板子上電，在COM1后邊會跟著顯示[USB:OK],假設沒有顯示可將USB重新插拔。〔前提是PC機已安裝USB驅動程序〕。此時就可以利用boot程序來進行串口或USB下載了。5.5ADS1.2集成開發環境的使用1.使用ADS創立工程2.編譯和鏈接工程3.Linker設置5.6系統調試和測試5.6.1

調試環境PCB板制作好后,進行系統調試需要進行硬件調試和軟件調試兩個過程。其中,硬件調試需要使用示波器、萬用表、穩壓電源等工具;軟件調試則使用SJF2440軟件或H-Jtag軟件燒寫系統引導程序和測試程序。焊接PCB時應首先焊接電源模塊,只有在電源模塊測試正常時才能焊接其它的模塊,否則在通電測試時會損壞其它模塊的芯片;另外,在進行測試時還要注意防止人為造成的短路現象。5.6.2

硬件調試(1)加電前的檢查:加電調試之前要對照電路原理圖和實際線路進行檢查,看PCB板是否有短路、斷路情況,看在元器件焊裝過程中是否有錯裝、短路、錯接、多接、少接等現象;用萬用表檢測焊接和接插件是否良好;各焊點之間有無短路,焊點是否存在虛焊;集成電路芯片是否焊裝正確,二極管、三極管、電解電容等有極性的器件的極性是否正確;電源的極性連接是否正確、正負極間是否存在短路的情況。(2)加電檢測和調試:做完加電前的檢查,確認無誤后,電源輸入端接入5V電壓。觀察有無異味、冒煙、器件發燙等現象。當發現有異常情況時要立即切斷電源,并根據故障現象分析故障原因,然后排除。如無異常,用萬用表分別測量個關鍵點和各集成芯片的電源端的電壓值,各輸入和輸出端的高、低電平值及邏輯關系等是否正常。如假設這些都沒有問題,就通