(2021年整理)嵌入式系统设计实训报告

1、嵌入式系统设计实训报告嵌入式系统设计实训报告 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（嵌入式系统设计实训报告）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为嵌入式系统设计实训报告的全部内容。上海海洋大学嵌入式系统设计项目实训报告（2016 2017第_1_学期) 专业：_计算机科学与技术_实训项目:_嵌入式应用-电

2、子相册_ _实训时间:_2016_年_12_月_26_日实训成员：_孙嘉晨 1351127_ _周力 1351137_ _ _指导老师：_池涛_计算机科学技术系2015年11月制一、实训目的通过电子相册的制作，了解s3c2440芯片的构造，了解外围sdram及nandflash的存储结构。学会运用定时器中断及通过lcd显示图片，加强自身对嵌入式的理解,提升自身的实践能力。二、实训内容以s3c2440芯片为核心，通过外围sdram及nandflash存储实现照片的存储，结合定时器中断,实现lcd显示图片，完成简易电子相册的设计。三、实训设备硬件：mini2440硬件平台软件：bmp2h。exe软

3、件进行图片转换 codewarrior for arm developer suite软件四、实训设计方案（包括项目功能需求分析，方案设计，完成时间规划）需求分析：在上世纪末本世纪初,电子相册呈现迅速发展的势头，普及型数码相机的分辨率由200万象素增长到现在的800-1500万象素,价格也由300美元左右下降到现在的120美元左右。随着数码相机的日益普及，作为一种以数字照片的保存、回放和浏览为核心功能的产品电子相册自然迎合了消费者的需求。方案设计： 软件设计：代码包含2个模块,lcd模块包含两个文件，进行图片的显示与编辑；timer模块包含6个文件，其中timer.c和timer。h文件完成定

4、时器的初始化，interrupt。h和interrupt.c文件完成定时器中断函数的初始化,isrservice。h和isrservice。c文件完成定时器中断处理，pic。c和pic.h等文件是由图片生产的c语言数组文件 硬件方面选择了s3c2440为核心的架构。基于arm的微处理器具有低功耗、低成本、高性能等特点，arm采用risc（精简指令集计算机)架构和流水线结构,使用了大量的寄存器，具有极高的工作效率。其中,risc架构具有如下特点:固定长度的指令格式，指令归整、简单，基本寻址方式只有23种，使用单周期指令，便于流水线操作.因此选择此硬件方案的优势有如下：（1）系统芯片功能强大，实现

5、的功能多，对于新的多媒体格式支持性好，只需要安装更新的软件;（2）硬件电路简单，可采用标准电路，不需耗费过多的资源（人力，资金等）；（3)可以在硬件上增加模块，留作二次开发使用,极为方便；(4)s3c2440是一个比较成熟的芯片,技术积累齐全；（5）s3c2440支持丰富的存储卡接口。完成时间规划:第一天分析实训项目实现过程，完成软件方面内容，编写代码。 第二天实现硬件分析,完成硬件连接，对项目进行测试。 第三天完成实训内容，提交报告。 五、实训项目实现代码结构逻辑：main.c文件tft lcd模块timer模块pic.c文件pic.h文件lcd.c文件lcd.h文件time.c文件time

6、.h文件isrservice.c文件isrservice.h文件interrupt.c文件interrupt.h文件s3c2440简介：samsung 公司推出的32位risc处理器s3c2440a，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案.s3c2440为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。采用272脚fpga封装，内含一个arm920t内核。为了降低系统成本,s3c2440a 提供了以下丰富的片内外围.arm9s3c2440处理器，arm920t核由arm9tdmi、存储管理单元，mmu和高速缓存三部分组成.其中mmu

7、可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16kb地址和16kb数据高速cache组成。arm92t0有两个内部协处理器：cp14和cp15。cp14用于调试控制cp15用于存储系统控制以及测试控制.总的资源如下：内核工作电压为1.2v,内存工作电压兼容1.8v/2.5v/3。3v,外围i/o口使用3。3v，集成16kb的指令缓存和16kb的数据缓存,带mmu(memory management unit），支持sram和sdram等内存。lcd控制器接口（最高支持4k色的stn和256k色的tft）4通道dma控制器3通道uart2通道spi接口iic总线接口iis音频编解码数据接口ac97音频接口

8、mmc/sd存储卡接口2通道usb传输接口和1个复用的usb设备接口4通道pwm(脉宽调制）定时器和1个看门狗定时器8通道10位adc和一个触控屏接口实时时钟130个gpio口和24通道外部中断源接口片上pll时钟发生锁相环硬件系统框图如下：lcd显示arm芯片s3c2440sdramnandflash时钟电路电源sdram存储接口原理图:sdram:同步动态随机存储器，同步是指 memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写.sdram从发展到现在已经经历了四代

9、，分别是：第一代sdr sdram，第二代ddr sdram，第三代ddr2 sdram，第四代ddr3 sdram.（显卡上的ddr已经发展到ddr5) 第一代sdram采用单端（single-ended)时钟信号,第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快,所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。sdram之所以成为drarm就是因为它要不断进行刷新(refresh）才能保留住数据，因此它是dram最重要的操作。那么要隔多长时间重复一次刷新，目前公认的标准是，存储体中电容的数据有效保存期上限是64ms（毫秒,1/1000秒），也就是说每一行刷新的循环周期是64ms。这样刷新速度就是:行

10、数量/64ms。我们在看内存规格时，经常会看到4096 refresh cycles/64ms或8192 refresh cycles/64ms的标识,这里的4096与8192就代表这个芯片中每个bank的行数.刷新命令一次对一行有效，发送间隔也是随总行数而变化，4096行时为15。625s（微秒，1/1000毫秒），8192行时就为7。8125s.hy57v561620为8192 refresh cycles / 64ms。本设计采用32m的hy57v56162来设计sdram存储电路，它的单片内存规格为256mbit 4m16bit4 banks，即容量为32mb的16位sdram。使用s

11、3c2410的ngcs6片选信号hy57v56162的数据总线与上s3c2410的低16位相连。操作地址的最小值变为0x00000004，所以将s3c2410的addr2-addr14顺序与hy57v56162的a0-a12相连。为了能够正确访问hy57v56162高/低位字节数据，又将hy57v56162的ldqm和udqm分别与nbe0：nwbe0：dqm0和nbe1:nwbe1:dqm1相连, hy57v56162的ba0、ba1是sdram内部bank选择地址线，代表着sdram内存的最高地址，因为两片hy57v56162组成了64m的内存，也就是说要26根地址线来实现寻址，所以将ba

12、0、ba1分别与s3c2410的addr24和addr25引脚相连。原理图如下图所示：实验代码：nandflash存储接口原理图：nandflash内存是flash内存的一种,其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。nandflash存储器具有容量较大，改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、mp3随身听记忆卡、体积小巧的u盘等。nor和nand是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。intel于1988年首先开发出nor flash技术，彻底改变了原先由eprom和eeprom一统天下的局面。紧接

13、着，1989年,东芝公司发表了nand flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级.但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清nor和nand闪存。许多业内人士也搞不清楚nand闪存技术相对于nor技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时nor闪存更适合一些.而nand则是高数据存储密度的理想解决方案。nand flash的单元尺寸几乎是nor器件的一半，由于生产过程更为简单，nand结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。nandflash读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类

14、操作，很自然地，基于nand的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。nor flash占据了容量为116mb闪存市场的大部分，而nand flash只是用在8128m b的产品当中，这也说明nor主要应用在代码存 储介质中，nand适合于数据存储，nand在compactflash、secure digital、pc cards和m mc存储卡市场上所占份额最大。当前norflash价格比较昂贵，考虑到成本问题，本设计采用了64m的k9f1208u0b nand flash作为介质存储电路，将k9f1208u0b的i/o0-7与上s3c2410的数据总线data0-7相连，实现数据的读写.s3c2

15、410中nand flash控制器的r/nb与k9f1208u0b的r/nb相连，可以检查nfce/gpa22、nfre/gpa20、nfwe/gpa19分别与k9f1208u0b的cle、nce、nre、new是否相连。分别可以控制k9f1208u0b的地址锁存使能、命令锁存使能、片选使能、读使能和写使能。原理图如下图所示：lcd电路模块:lcd 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置tft（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过tft上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的.现在lcd已经替代crt成为主流

16、，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。lcd制造时选用的控制ic、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，一般而言，对比度能够达到350：1就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不够。相对crt显示器轻易达到500:1甚至更高的对比度而言，只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度。lcd是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管,但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式,最后一种是u型的摆放形式，其实是

17、两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，将三根灯管都弯成u型，然后平行放置,以达到六根灯管的效果。下2图是s3c2410x芯片内部集成的lcd控制器的外部管脚图和内部方框图，其中内部的寄存器作用如下：regbank有17个可编程寄存器组和25616的调色板存储器,用来设定lcd控制器。lcdcdma是一个专用dma，自动从帧存储器传输视频数据到lcd控制器,用这个特殊的dma,视频数据可不经过cpu干涉就显示在屏幕上。vidprcs接受从lcdcdma来的视频数据，并在将其改变到合适数据格式后，经vd23:0将之送到lcd驱动器，如4/8单扫描或4双扫描显示模式。lendlcd

18、-pwrenlcdvf0lcdvf1lcdvf2s3c2440lcd控制器vd23-0vm/vden/tpvframe/vsync/stvvline/vsync/cpvvclk/lcd hclktimegen 由可编程逻辑组成，以支持不同lcd驱动器的接口时序和速率的不同要求.timegen产生vframe、vline、vclk、vm信号等.数据流描述如下：fifo存储器位于lcdcdma。当fifo空或部分空时，lcdcdma要求从基于突发传输模式的帧存储器中获取数据，存入要显示的图像数据，而这个帧存储器是lcd控制器在ram中开辟的一片缓冲区。当这个传输请求被存储控制器中的总线仲裁器接收到

19、后，从系统存储器到内部fifo就会成功传输4个字。begbanklcdcdmavidprcsvideomuxlpc3600timegenvsynchsyncvclkvdenlcdvf0lcdvf1lcdvf2vd23-0由于s3c2410内部集成的lcd控制器如上所以设计的外接lcd电路模块如下图： 软件代码：main。c文件：include timer。h#include”isrservice.hinclude uart.h”include lcd。h”#include ”pic。h”include pic1。h”#include ”pic2。h”include ”pic3。h”#inclu

20、de ”pic4。hinclude led。h”void io_init(void) ；unsigned int flag = 0 ;int main（void)io_init() ；while(1)switch(flag）case 1：paint_bmp(pic) ；break ;case 2：paint_bmp(pic1） ;break ；case 3:paint_bmp（pic2） ;break ;case 4:paint_bmp（pic3） ；break ;case 5：paint_bmp(pic4） ；break ；default: break ; return 0;void io_

21、init(void) timer0_init() ; timer0_interrupt_init(） ;isr_init（) ;lcd_init（) ；lcd.c文件：include 2440addr。h#include ”lcd.h#define low21bits（n）(n) & 0x1fffff)/ to get lower 21bits#define lcd_enable() rlcdcon1 |= 1volatile unsigned short lcd_buffer240320；extern unsigned char _chs;static void lcd_config（voi

22、d） rgpccon = 0xaaaa02a9； rgpdcon = 0xaaaaaaaa； rlcdcon1 = (clkval_tft 8)（3 5 ）|（bppmode_tft 1) ； rlcdcon2 = （vbpd 24)|(lineval_tft 14）|(vfpd 6)(vspw)； rlcdcon3 = （hbpd 19)|(hozval_tft 8)|(hfpd)； rlcdcon4 = （hspw）； rlcdcon5 = (frm565_tft 11) （invvclk_tft 10） | (invvline_tft 22) 1)； rlcdsaddr2 = low21

23、bits( （(unsigned int）lcd_buffer + (lcd_ysize_tft lcd_xsize_tft *2） ） 1 ）； rlcdsaddr3 = (0 11) | (lcd_xsize_tft / 1)； void lcd_powerenable（int powerenable）rgpgcon = rgpgcon (38)） |（38)； rgpgdat = rgpgdat (14） ;rlcdcon5 = rlcdcon5 & (13）) (powerenable3)； void putpixel（unsigned int x,unsigned int y, un

24、signed short c )if ( （x 320） & (y 240） )lcd_buffer（y）(x） = c;void paint_bmp(const unsigned char bmp)int x,y;unsigned short c;int p = 0； for( y = 0 ; y 240 ; y+ ) for（ x = 0 ； x 320 ; x+ ） c = bmpp+1 | (bmpp8） ;if （ （ x 320) & ( y 240) ）lcd_bufferyx = c ;p = p + 2 ； void lcd_init（void)lcd_config（) ;l

25、cd_enable() ;lcd_powerenable（1）；lcd.h文件：ifndef _lcd_h_define _lcd_h_define mval （0）define invvden (1)/0=normal 1=inverted#define hwswp （1）/half word swap controldefine pnrmode (3）/ 设置为tft屏#define bppmode （12)/ 设置为16bpp模式define lcd_xsize_tft （320）#define lcd_ysize_tft （240）define clkval_tft （7） #defi

26、ne vbpd （14）#define vfpd (11）define vspw （2）define hbpd （37）define hfpd （19)#define hspw （29）define hozval_tft(3201)#define lineval_tft(2401）#define bppmode_tft (12)define frm565_tft (1） #define invvclk_tft (1)#define invvline_tft (1) #define invvframe_tft (1)define invvd_tft (0) #define invvden_tft （0）define pwren_tft (0）extern void lcd_init(void） ；extern void lcd_powerenable(int powerenable) ;extern void paint_bmp(const unsigned char bmp） ;endiftimer。h文件：ifndef _timer0_h_#define _timer0_h_void