大作业设计报告书嵌入式系统原理与开发

1、大作业设计报告书 题 目： 院（ 系）： 专 业: 班 级： 姓 名： 指导老师： 设计时间： 嵌入式系统原理与开发 物联网工程学院 10-11 学年 2 学期 20XX年 5 月 目录 1目的和要求 3 2题目内容 3 3设计原理 4 4设计步骤 5 4.1 交通指示灯设计 5 4.2 S3C44B0X I/O控制寄存器 6 4.3 红绿灯过渡代码： 8 4.4 电源电路设计 10 4.5 系统复位电路设计 11 4.6 系统时钟电路设计 11 4.7 JTAG 接口 电路设计 12 4.8 串口 电路设计 12 5引脚分类图 13 6参考文献 13 1目的和要求 ARM 技术是目前嵌入式应

2、用产业中应用十分广泛的先进技术，课程开设的目 的在于使学生在了解嵌入式系统基础理论的前提下能够掌握 ARM 处理器的汇编语 言和 c语言的程序设计方法，掌握 S3C44B0X 芯片的基本硬件结构特点和接口设计 方法，同时熟悉 ARM 开发环境，学习 ARM 的硬件设计和软件编程的基本方法， 为今后从事相关的应用与研究打下基础。通过大作业要达到如下目的： 一、掌握 ARM 的开发工具使用和软件设计方法。 二、掌握 ARM 处理器 S3C44B0X 的原理和 GPIO 接口设计原理。 三、掌握 C 语言与的 ARM 汇编语言的混合编程方法； 四、培养学生选用参考，查阅手册及文献资料的能力。培养独立

3、思考，深入研 究，分析问题、解决问题的能力。 五、通过课程设计，培养学生严肃认真的工作作风。 2题目内容 题目：交通指示灯系统设计 功能描述： 1 用 S3C44B0X 的 GPIO 设计相关电路； 2 设计相关的软件并注释； 3 实现十字路口 2 组红、黄、绿交通灯交替显示。 编程提示： 1 交通灯可用发光二极管代替； 2 电路可部分参照实验电路； 3 时间控制可以使用软件循环编程解决。 3设计原理 交通指示灯， 需要东西南北四个方向的红绿灯配合交替显示。 以上海交通指 示灯为例，绿灯向黄灯过渡时，绿灯会闪几下，然后绿灯灭，黄灯亮。红灯向绿 灯过渡时，红灯亮，黄灯也一起亮，然后红、黄灯灭，绿

4、灯亮。 （红灯向绿灯过 度过程如下图所示） 4设计步骤 4.1 交通指示灯设计 绿灯 黄灯 红灯 东 PB4 PC0 PE0 西 PB5 PC1 PE3 南 PF3 PC2 PE4 北 PF4 PC3 PE5 交通指示灯端口分配 交通灯电路布线图 13 GPB4 GPC0 118 GPE0 49 GPB5 14 GPC1 117 GPE3 68 S3C44BG0PFX3 31 GPC2 116 GPE4 69 GPF4 30 GPC3 115 GPE5 70 VDD33 47 如图 4-4 所示，发光二极管红黄绿灯正极与芯片的 47 脚VDD33 连接， VDD33 可以输出 3.3V 的电压

5、，负极通过限流电阻和芯片的 13 脚（GPB4 ）、 14 （GPB5 ）等脚连接。 这些管脚分别属于端口 B 、端口 C 、端口 E、端口 F，已经配置为输出口。通过向 PDATB 、PDATC 、PDATE 、PDATF寄存器中相应的位写入 0 或1 可以使管脚 13 、14等输出低电平或高电平。当 13、14 等管脚输出低电平时，灯点亮；当 13 、14 等管脚输出高电平时，灯熄灭。 4.2 S3C44B0X I/O 控制寄存器 端口 A 端口 A 管脚功能 端口 A 管脚功能 端口 A 管脚功能 PA0 ADDR0 PA4 ADDR19 PA8 ADDR23 PA1 ADDR16 PA

6、5 ADDR20 PA9 ADDR24 PA2 ADDR17 PA6 ADDR21 PA3 ADDR18 PA7 ADDR22 PCONA 寄存器地址： 0X01D20000 PDATA 寄存器地址： 0X01D20004 PCONA 复位默认值： 0X1FF 端口 B 端口 B 管脚功能 端口 B 管脚功能 端口 B 管脚功能 PB0 SCKE PB4 OUTPUT ( 东面绿灯 ) PB8 NGCS3 PB1 SCLE PB5 OUTPUT ( 西面绿灯 ) PB9 OUTPUT (NFCE) PB2 nSCAS PB6 nGCS1 PB10 OUTPUT (LCD) PB3 nSRAS

7、PB7 NGCS2 PCONB 寄存器地址： 0X01D20008 PDATB 寄存器地址： 0X01D2000C PCONB 复位默认值： 0X7FF 端口 C 端口 C 管脚功能 端口 C 管脚功能 端口 C 管脚功能 PC0 OUT （ 东面黄灯 ） PC6 VD5 PC12 TXD1 PC1 OUT （ 西面黄灯 ） PC7 VD4 PC13 RXD1 PC2 OUT （ 南面黄灯 ） PC8 OUT (ALE) PC14 RTS0 PC3 OUT （ 北面黄灯 ） PC9 OUT (CLE) PC15 CTS0 PC4 VD7 PC10 RTS1 PC5 VD6 PC11 CTS1

8、PCONC 寄存器地址： 0X01D20010 PDATC 寄存器地址： 0X01D20014 PUPC 寄存器地址： 0X01D20018 PCONC 复位默认值： 0X0FF0FFFF 端口 D 端口 D 管脚功能 端口 D 管脚功能 端口 D 管脚功能 PD0 VD0 PD3 VD3 PD6 VM PD1 VD1 PD4 VCLK PD7 VFRAME PD2 VD2 PD5 VLINE PCOND 寄存器地址： 0X01D2001C PDATD 寄存器地址： 0X01D20020 PUPD 寄存器地址： 0X01D20024 PCOND 复位默认值： 0XA 端口 E 端口 E 管脚功

9、能 端口 E 管脚功能 端口 E 管脚功能 PE0 OUT （ 东面红灯 ） PE3 OUT （ 西面红灯 ） PE6 OUT (L3DATA) PE1 TXD0 PE4 OUT （ 南面红灯 ） PE7 OUT (L3MODE) PE2 RXD0 PE5 OUT （ 北面红灯 ） PE8 CODECLK PCONE 寄存器地址： 0X01D20028 PDATE 寄存器地址： 0X01D2002C PUPE 寄存器地址： 0X01D20030 PCONE 复位默认值： 0X25529 端口 F 端口 F 管脚功能 端口 F 管脚功能 端口 F 管脚功能 PF0 IICSCL PF3 OUT

10、（ 南面绿灯 ） PF6 IISSDO PF1 IICSDA PF4 OUT （ 北面绿灯 ） PF7 IISSDI PF2 nWAIT PF5 IISLRCLK PF8 IISSCLK PCONF 寄存器地址： 0X01D20034 PDATF 寄存器地址： 0X01D20038 PUPF 寄存器地址： 0X01D2003C PCONF 复位默认值： 0X00252A 端口 G 端口 G 管脚功能 端口 G 管脚功能 端口 G 管脚功能 PG0 EXINT0 PG3 EXINT3 PG6 EXINT6 PG1 EXINT1 PG4 EXINT4 PG7 EXINT7 PG2 EXINT2 P

11、G5 EXINT5 PCONG 寄存器地址： 0X01D20040 PDATG 寄存器地址： 0X01D20044 PUPG 寄存器地址： 0X01D20048 PCONG 复位默认值： 0XFFFF 4.3 红绿灯过渡代码： void led_test() int i; /* 所有灯都灭 */ leds_off(); /* 东面和西面的绿灯点亮 */ led_east_green_on(); led_west_green_on(); /* 南面和北面的红灯点亮 */ led_north_red_on(); led_south_red_on(); delay(12000); / 延迟 12 秒

12、 /* 绿灯向黄灯过渡时，闪烁 5 下，东西面的绿灯最终熄灭 */ for(i=0;i5;i+) led_east_green_on(); led_west_green_on(); delay(800); led_east_green_off(); led_west_green_off(); /* 东西面黄灯亮 */ led_east_yellow_on(); led_west_yellow_on(); /* 红灯向绿灯过渡，是红黄灯一起亮，然后绿灯亮，红黄灯一起熄灭 参照上海的交通灯显示规则 */ /* 南北面黄灯点亮，此时红灯未熄灭 */ led_north_yellow_on(); le

13、d_south_yellow_on(); delay(2500); / 延迟 2.5 秒 /* 东西面黄灯灭东西面红灯亮 */ led_east_yellow_off(); led_west_yellow_off(); led_east_red_on(); led_west_red_on(); /* 南北面黄灯和红灯熄灭南北面绿灯点亮 */ led_north_yellow_off(); led_south_yellow_off(); led_north_red_off(); led_south_red_off(); led_north_green_on(); led_south_green_

14、on(); delay(12000); / 延迟 12 秒 /* 下面过程是南北面绿灯向黄灯过渡， 东西面红灯向绿灯过渡， 代码与上述过程类似， 在此不再赘述 */ for(i=0;i5;i+) led_north_green_on(); led_south_green_on(); delay(800); led_north_green_off(); led_south_green_off(); led_north_yellow_on(); led_south_yellow_on(); led_east_yellow_on(); led_west_yellow_on(); delay(2500

15、); led_north_yellow_off(); led_south_yellow_off(); led_north_red_on(); led_south_red_on(); led_east_yellow_off(); led_west_yellow_off(); 4.4 电源电路设计 电压设计采用 5V 输入主板，经电压稳压，提供 I/O 端口需要的电压 3.3V 具体电路如图所示： 3.3V 电源电路 4.5 系统复位电路设计 为了提供性能优越的电源监视性能， 选取专门的系统监视复位芯 IMP811S ， 该芯片性能优良， 可以通过手动控制系统的复位， 同时还可以实时监控系统的电 源，一旦系统电源低于系统复位的阀值（ 2.9V ）， IMP811S 将会起作用，对 系统进行复位。 电路图如下所示： 4.6 系统时钟电路设计 系统时钟源直接采用外部晶振，内部 PLL 电路，可以调整系统时钟，使系 统运行速度更快。 S3C44B0 中系统时钟电路 4.7 JTAG 接口 电路设计 采用 ARM 公司提供的标准 20 脚 JTAG 仿真调试接口电路，芯片内部有 JTAG CORE ，因此，可以通过外部的 JTAG 调试电缆或仿真器和开发系统连接 调试。 JTAG 接口电路图如下：