嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)總結(jié)報(bào)告.doc

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)題報(bào)告學(xué) 生1：學(xué) 生2：學(xué) 生3：組 長(zhǎng)：組長(zhǎng)電話：指導(dǎo)老師：完成時(shí)間：目錄目錄2摘 要3一、 課題概述4二、 課題實(shí)施方案42.1 方案說(shuō)明42.1.1 LCD圖像顯示模塊設(shè)計(jì)方案42.1.2 觸摸屏模塊設(shè)計(jì)方案52.1.3 音樂(lè)播放模塊設(shè)計(jì)方案52.1.4 鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)方案62.2 工程規(guī)范6三、 課題實(shí)施過(guò)程詳述6四、 系統(tǒng)測(cè)試方法9五、 結(jié)果分析10六、總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附錄11摘 要隨著智能手機(jī)和平板電腦等便攜式設(shè)備的興起，ARM已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供商，全世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。ARM技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。本文旨在初步接觸嵌入式ARM技術(shù)。我們使用了天嵌TQ2440開(kāi)發(fā)板以及ADS1.2來(lái)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，主要制作了一個(gè)帶背景音樂(lè)、可以使用觸摸屏和鍵盤(pán)進(jìn)行前后照片切換的數(shù)碼相框。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)ARM技術(shù)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也掌握了一些編程和調(diào)試技術(shù)。關(guān)鍵詞：嵌入式，LCD圖像顯示，觸摸屏AbstractWith the development of the smartphone and tablet computer, ARM has already become a leading semiconductor intellectual property provider in global market. More than 95% of the smartphone and tablet computer use the ARM framework. ARM has the advantages in performance, cost and efficiency. This paper aim at having a rough contact with embedded ARM and we use TQ2440 and ADS1.2 to conduct relevant experiments. Generally, we have made a digital album which can be controlled by touch panel. Through this experiment, we have grown a general acknowledge of ARM technology and master some coding and debugging technology.Keywords：embedded system, LCD display, touchpanel一、 課題概述本文展示了一個(gè)使用ARM技術(shù)制作而成的帶有背景音樂(lè)并且可以通過(guò)觸摸屏和鍵盤(pán)控制的數(shù)碼相框。數(shù)碼相框在當(dāng)今市面上也有銷售，其功能主要是放映照片，絕大部分能夠通過(guò)無(wú)線或藍(lán)牙與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行連接，以達(dá)到實(shí)時(shí)放映的效果。我們所制作的數(shù)碼相框總體而言功能并不是很強(qiáng)大，但也符合數(shù)碼相框的基本原理并且實(shí)現(xiàn)了基本功能。本課題的核心問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)觸摸屏精確地點(diǎn)擊、圖像切換顯示還有音樂(lè)播放功能。二、 課題實(shí)施方案本課題的基本設(shè)計(jì)方案分為四個(gè)模塊，LCD圖像顯示模塊、觸摸屏模塊、音樂(lè)播放模塊以及鍵盤(pán)模塊。整體的設(shè)計(jì)流程為首先完成在TQ2440開(kāi)發(fā)板液晶顯示屏上顯示出六張自定義圖像；然后實(shí)現(xiàn)按鍵控制圖像的切換；再加入對(duì)觸摸屏的操作，使得能夠使用觸摸屏切換圖像；最后加上PWM蜂鳴器播放音樂(lè)的功能。 2.1 方案說(shuō)明2.1.1 LCD圖像顯示模塊設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)帶有背景音樂(lè)并且能夠使用觸摸屏控制的數(shù)碼相框，我們首先要能夠在開(kāi)發(fā)板的顯示屏上顯示用戶自定義的照片。由于我們所使用的開(kāi)發(fā)板配備的是4.3寸的顯示屏，所以圖片尺寸要設(shè)定為480*272才能完美適應(yīng)屏幕大小。在程序代碼中，顯示圖片的功能由Paing_Bmp定義，具體為Paint_Bmp (0, 0, 480, 272, TQ_LOGO)，其中，480、272對(duì)應(yīng)的是要顯示的照片的尺寸，因?yàn)槲覀冇玫氖?.3寸屏，所以設(shè)定為480、272；而TQ_LOGO是圖片的名稱，名稱由用戶自己定義，這里的TQ_LOGO對(duì)應(yīng)的是開(kāi)發(fā)板開(kāi)機(jī)顯示的第一張LOGO照片。照片的顯示本質(zhì)上是對(duì)屏幕上每一個(gè)像素點(diǎn)賦值的過(guò)程，不斷賦值的一個(gè)過(guò)程其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)LCD的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行逐行掃描寫(xiě)入不同像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖片的不同位置的顏色值的過(guò)程。圖 1. 像素掃描原理因此，只要將圖片的每一個(gè)像素點(diǎn)的值寫(xiě)入程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)照片顯示的功能。這里我們使用了天嵌科技光盤(pán)附帶的bmp2h程序，將一個(gè)BMP圖片文件轉(zhuǎn)換為帶有每行像素值的C文件，然后將C文件中的代碼復(fù)制到LCD顯示程序代碼下，即可實(shí)現(xiàn)照片顯示功能。另外，由于480*272照片文件容量較大，缺省的內(nèi)存設(shè)置無(wú)法滿足顯示6張照片的功能，會(huì)導(dǎo)致顯示花屏。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們是在nand.c文件中修改RdNF2SDRAM( )函數(shù)中的U32 size = 0x100000，我們改成U32 size = 0x800000，這樣就滿足了照片顯示的內(nèi)存需求。2.1.2 觸摸屏模塊設(shè)計(jì)方案四線電阻式觸摸屏硬件工作原理按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)不同，觸摸屏分為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。由于電阻式觸摸屏具有工作面與外界完全隔離，受環(huán)境影響較小，具有不怕灰塵和水汽、穩(wěn)定性高、不漂移等優(yōu)點(diǎn)，特別適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。因此我們選擇了四線電阻式觸摸屏。我們使用觸摸屏進(jìn)行相冊(cè)的前進(jìn)和后退，具體來(lái)說(shuō)，就是觸摸屏幕上半部分，就跳轉(zhuǎn)到前一張照片；反之，觸摸下半部分，就跳轉(zhuǎn)到下一張照片。實(shí)現(xiàn)該功能的關(guān)鍵在于設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位來(lái)判斷當(dāng)前放映的是6張照片中的哪一張，當(dāng)xdata500時(shí)，判斷為下半部分；xdata7)/freq 中的freq 的值來(lái)間接實(shí)現(xiàn)修改rTCNTB0 的值）。2.1.4 鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)方案我們知道有時(shí)觸摸屏?xí)惶糜茫热缡譂窳嘶蛘叽魇痔椎臅r(shí)候，這時(shí)有了按鍵功能，就能起到很好的替換效果。我們主要用按鍵功能實(shí)現(xiàn)照片的前后切換，其原理和之前觸摸屏切換類似，這里不多撰述。2.2 工程規(guī)范在本次課題實(shí)施中我們就TQ2440開(kāi)發(fā)板實(shí)際開(kāi)發(fā)操作方面總結(jié)出規(guī)范如下：（1）不要著急寫(xiě)代碼，首先要將設(shè)計(jì)思路、功能模塊等規(guī)劃完成，然后才能進(jìn)行下一步的工作。這樣做有助于實(shí)際操作過(guò)程中的條理性，并且可以使項(xiàng)目處于可控、可實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。（2）在編寫(xiě)代碼的時(shí)候一定要添加上相應(yīng)的注釋，增加代碼的可讀性，方便自己以后的修改和別人的理解。（3）硬件上，接線時(shí)一定要仔細(xì)。注意串口線連接的位置，因?yàn)檫@涉及到燒錄程序時(shí)端口的選擇。（4）從直觀上看問(wèn)題。每次修改程序之后先錄入開(kāi)發(fā)板，從顯示屏實(shí)際顯示效果上看是否實(shí)現(xiàn)功能而不是糾結(jié)于程序是否修改正確。三、 課題實(shí)施過(guò)程詳述 1、實(shí)現(xiàn)六張圖像的鍵盤(pán)控制切換；在keyscan.c的static void _irq Key_ISR(void)中加入以下代碼：if( key = 0xff )flag3=0;Uart_Printf( Interrupt occur. Key is released!n) ;elseflag3+;if(flag3 = 8)flag3 = 2;if(flag3 = 1)if(key = 2 & flag4=6)flag4+; if(flag4=7)flag4=1;else if(key = 1 & flag4500 & flag1=6) flag1+; if(flag1=7)flag1=1;else if (xdata500 & flag1=6)flag1-;if(flag1=-1)flag1=6;else flag1=0;switch(flag1)case 1:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu1_320240);break;case 2:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu2_320240);break;case 3:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu3_320240);break;case 4:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu4_320240);break;case 5:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu5_320240);break;case 6:Paint_Bmp(0, 0, 480, 272, tu6_320240);break; （2）編譯修改好的程序生成所需要的bin文件，錄入開(kāi)發(fā)板并觀測(cè)圖像顯示。3、 PWM蜂鳴器音樂(lè)播放功能。這部分功能就是在原先功能基礎(chǔ)上加入了蜂鳴器的播放功能。四、 系統(tǒng)測(cè)試方法本文所使用的硬件環(huán)境為天嵌TQ2440 ，是由廣州天嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司所制造。軟件環(huán)境為WINDOWS 10，帶有2.40 GHz Core i5 處理器以及4GB RAM。編譯環(huán)境為ARM Developer Suite（ADS）1.2版。五、 結(jié)果分析由于無(wú)法體現(xiàn)觸控功能和音樂(lè)播放功能，這里只展示了照片顯示功能。數(shù)碼相框顯示的照片如下，從圖片中可以看到照片顯示功能十分完好：六、總結(jié)本文展現(xiàn)了我們制作的數(shù)碼相框，雖然總的來(lái)講功能比較簡(jiǎn)陋，但也是我們的一片心血。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)于ARM嵌入式開(kāi)發(fā)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，也熟悉了整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。最為重要的是，這次的實(shí)驗(yàn)為我們未來(lái)的學(xué)習(xí)與工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，我們不僅體驗(yàn)了當(dāng)今最為流行的嵌入式技術(shù)，更是懂得了嵌入式開(kāi)發(fā)的思想核心。在這里，我們要感謝負(fù)責(zé)嵌入式實(shí)驗(yàn)相關(guān)工作的王建敏老師，以及教授嵌入式課程的韓軍老師、薛雷老師以及陸小峰老師，他們?yōu)檫@門(mén)課付出了自己的心血，傳授給我們無(wú)價(jià)的知識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，這次實(shí)驗(yàn)難度并不大，但學(xué)到的東西并不少，相信未來(lái)我們也許也將走上嵌入式開(kāi)發(fā)的道路，為嵌入式領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的一份力量。參考文獻(xiàn)1 裸奔三部曲.廣州天嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司.2012：1-592 TQ2440開(kāi)發(fā)板使用手冊(cè).廣州天嵌計(jì)算機(jī)科技有限公司.2012：271-298附錄（1） 觸摸屏ADC 中斷初始化的程序段rADCDLY=50000; /Normal conversion mode delay about (1/3.6864M)*50000=13.56msrADCCON=(114)+(ADCPRS6); /ADCPRS En, ADCPRS ValueUart_Printf(nTouch Screen testn);rADCTSC=0xd3; /Wfait,XP_PU,XP_Dis,XM_Dis,YP_Dis,YM_EnpISR_ADC = (int)AdcTsAuto;rINTMSK=BIT_ADC; /ADC Touch Screen Mask bit clearrINTSUBMSK=(BIT_SUB_TC);（2） 觸摸屏中斷程序斷void _irq AdcTsAuto(void)U32 saveAdcdly;if(rADCDAT0&0x8000)/Uart_Printf(nStylus Up!n);rADCTSC&=0xff; / Set stylus down interrupt bit/else/Uart_Printf(nStylus Down!n);rADCTSC=(13)|(12); /Pull-up disable, Seq. X,Y postion measure.saveAdcdly=rADCDLY;rADCDLY=40000; /Normal conversion mode delay about (1/50M)*40000=0.8msrADCCON|=0x1; /start ADCwhile(rADCCON & 0x1); /check if Enable_start is lowwhile(!(rADCCON & 0x8000); /check if EC(End of Conversion) flag is high, This line is necessary!while(!(rSRCPND & (BIT_ADC); /check if ADC is finished with interrupt bitxdata=(rADCDAT0&0x3ff);ydata=(rADCDAT1&0x3ff);/check Stylus Up Interrupt.rSUBSRCPND|=BIT_SUB_TC;ClearPending(BIT_ADC);rINTSUBMSK=(BIT_SUB_TC);rINTMSK=(BIT_ADC);rADCTSC =0xd3; /Waiting for interruptrADCTSC=rADCTSC|(18); / Detect stylus up interrupt signal.while(1) /to check Pen-up stateif(rSUBSRCPND & (BIT_SUB_TC) /check if ADC is finished with interrupt bit/Uart_Printf(Stylus Up Interrupt!n);break; /if Stylus is up(1) stateUart_Printf(count=%03d XP=%04d, YP=%04dn, count+, xdata, ydata);/X-position Conversion datarADCDLY=saveAdcdly;rADCTSC=rADCTSC&(1719 & ydata800) Paint_Bmp(0,0,480,272,tu3_480272); freq=220 ;Buzzer_Freq_Set( freq ) ;