嵌入式系统实验讲义-arm9

1、盐城师范学院实验讲义ARM嵌入式系统及应用实验指导书施文娟 周殿凤 邱作春编3实验一 ADS的安装与使用一、实验目的：1熟悉ADS开发环境、AXD及调试环境。二、实验设备：PC机、ARM仿真器、ARM教学实验平台。三、实验内容：1、ADS1.2的安装：1)打开D:ARM9必须安装ads1.2文件夹，双击SETUP.EXE,进行安装（注意ADS与x86不兼容，安装目录必须避开它）。安装目录：C:ProgramFilesARMADSv1-2，点击Next直至安装结束。图1安装过程中将crack393件夹和2440init.txt复制到ADS的安装目录下。2)安装完成后，出现一个添加licence的

2、界面，如图2。图2图3图43)选中ADS1.2目录下的crack993文件夹中的licence.dat文件，点下一步，直至结束。至此，完成软件的安装。图51盐城师范学院实验讲义2、安装Jlink仿真软件：运行光盘中windows平台工具里的Setup_JLinkARM_V402d.exe，按照提示一步步安装即可。3、配置ADS1.2软件：1)连接Jlink仿真器与电脑；2)打开AXD，选择菜单”options”中的”configuertarget”出现图6：图6点击”ADD”，在弹出的列表框中找到JLinkRDI.dll如图7：jlink安装的默认路径是C:ProgramFilesSEGGER

3、JLinkARM_V402d图7打开后再点击Configure进行配置,一般不需要，直接点击”OK”，如果此时连接了jlink仿真器和实验箱，即可进入正确的调试模式。3)JLINK调试连接上后，再次选择”Options”菜单,点击”ConfiguerInterface”如图8。图8选中SessionFile选项卡中RunConfigurationScript,然后点击Browse，选中刚刚拷贝的2440init.txt,如图9：图9点击”打开”，然后点击”确定”，配置好后即可加载映像文件进行调试了。注意：如果使用Win7操作系统，如下操作。（用操作系统Windows7需要如下设置）Win7下安

4、装ADS1.2可能不兼容，（仅对Win7操作系统下安装ADS有效），修改方式如下：首先以管理员身份运行，找到“所有程序附件”，右击“命令提示符”选择“以管理员身份运行”。接下来输入如下命令：“netuseradministrator/active:yes”然后注销或重启系统，即可使用超级管理员帐户了。（注意空格！）打开控制面板，在“用户管理”中即可看到Administrator账户，选择该账户，重新设置密码，不要采用默认的无密码状态！如果不想用超级管理员帐户，操作步骤与原来的步骤一样，只是要把输入命令的“yes”更换为“no”。以超级用户(administrator)登陆windows7操作系

5、统然后设置兼容模式选择相应的安装程序,右击-属性。图10将兼容模式设置为winXP模式,然后安装软件.找到安装后的可执行文件,右击-属性,按图11进行设置：图11如果出现Errorstartingexternalprocess.ProcessErrorCode87(0x57)的报警，请勾选上图中的特权等级，如图12所示：图12如果再有Errorstartingexternalprocess.ProcessErrorCode87(0x57)或相关报警，请选中计算机管理服务和应用程序服务DesktopWindowManagerSessionManager右键属性启动类型禁止，以上操作得有管理员权限

6、。4、ADS的使用1)打开CodeWarriorforARMDeveloperSuite;2)新建一个工程，设置好路径和工程名，单击确定，如图13：图132)工程建好后单击设置按钮如图14;图143)如图15，在设置窗口下选中ARMlinker,对链接器进行设置，把ROBase设置为0x30000000，然后如图16，选取Layout页面，将2440init.o放在印象文件的最前面，它的区域名是Init，设置完后点击“OK”按键。图15图164)以光盘中led实验为例，先拷贝文件夹“1_LED_ASM”的inc和src两个目录到新建的工程文件夹下，如图17：图175)在工程文件窗口中单击右键，

7、然后选择addfiles如图18。图186)把src文件夹下所以文件都添加进来，然后全选所有文件，单击右键，选择Compile进行编译，如图19.图197)连接好仿真器和实验箱，打开实验箱面板上“S520”开关，其他开关关闭点击debug会自动打开AXD进行仿真调试,然后点击两次go就会看到实验现象。(Execute-go);8)结束仿真，点击“Execute-stop”,勿忘！四、实验小结简述ADS安装过程中的注意事项。实验二 流水灯控制实验一、实验目的：1熟悉ADS开发环境、AXD及调试环境。2掌握S3C2440的I/O控制寄存器的配置。3掌握嵌入式C语言编程的方法。二、实验设备：PC机、

8、ARM仿真器、ARM教学实验平台。三、实验内容：1熟悉ARM开发环境的建立。2使用C语言设置GPIO口的相应寄存器。3编写跑马灯程序。四、实验原理nLED_1接S3C2440的GPJ4引脚；nLED_2接S3C2440的GPF1引脚；nLED_3接S3C2440的GPJ2引脚；nLED_4接S3C2440A的GPJ11引脚;nLED_5接S3C2440的GPJ0引脚；nLED_6接S3C2440A的GPJ10引脚；nLED_7接S3C2440的GPJ8引脚；nLED_8接S3C2440A的GPJ12引脚;五、实验步骤1.连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的另一端通

9、过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2.打开ADSCodeWarrior，在ADSCodeWarrior中打开实验工程HK_LED_C.mcp；并对工程进行编译。3.打开ARM的开发环境AXDDebugger，在AXDDebugger中加载可执行映象文件HK_LED_C.axf。4.GO执行映象文件，并观察实验结果。GO需要点两下。注意：与开发板相连时，程序运行后，如要关闭调试，先点击下图中的stop,然后再关。六、实验内容和结果编写程序，实现流水灯，流水灯一个周期。流水灯的显示模式为：从左到右一个一个亮、一个一个灭、2个2个亮、2个2个灭、4个4个亮、4个4个灭，此为一个周期，

10、如此反复下去。七、实验报告要求要求画出程序流程图。实验三 数码管实验一、实验目的：1.掌握对动态显示的编程；2.了解数码管动态显示的原理；3.了解74LS164扩展端口的方法。二、实验设备及工具（包括软件调试工具）：1ARM教学实验平台。2ARM仿真器。三、实验原理：七段数码管的字型代码表如下表：显示字形gfedcba段码001111113fh1000011006h210110115bh310011114fh4110011066h511011016dh611111017dh7000011107h811111117fh911011116fhA111011177hB11111007chC01110

11、0139hD10111105ehE111100179hF111000171h实验箱上有8只8段数码管：U503-U510，使用74F164芯片（串入并出芯片）对数码管进行控制，8段数码管是由arm串口经74LS164“串转并”后输出，实现8只流水数码管。其中3只电路图如下，另外5只接线相同：74HC164：8位移位寄存器。实现串行数据转并行数据。74HC164功能表四、实验步骤1.连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的另一端通过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2.打开ADSCodeWarrior，在ADSCodeWarrior中打开实验工程HK_LE

12、D7.mcp；并对工程进行编译。（15_LED7文件夹）3.打开ARM的开发环境AXDDebugger，在AXDDebugger中加载可执行映象文件HK_LED7.axf。4.打开控制开关S517。5.执行映象文件，可以看到数码09数字循环显示。五、实验内容和结果1、编写程序，循环显示09数字，2、编写程序，固定居中显示HELLO。实验四 实时时钟实验一、实验目的：1了解S3C2440的实时时钟硬件控制原理及设计方法。2掌握S3C2440的实时时钟的使用方法。二、实验设备：1ARM教学实验平台。2ADS1.2集成开发环境，ARM仿真器、串口连接线。三、实验原理：实时时钟(RTC)器件是一种能提

13、供日历/时钟、数据存储等功能的专用集成电路，常用作各种计算机系统的时钟信号和参数设置存储电路。RTC具有计时准确、耗电低和体积小的特点，特别是在各种嵌入式系统中用于记录事件发生的时间和相关信息，如通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度高的领域无人职守环境。随着集成电路技术的不断发展，RTC器件的新品也不断推出，这些新品不仅具有准确的RTC，还有大容量的存储器、温度传感器和A/D数据采集通道等。1S3C2440实时时钟模块介绍S3C2440A实时时钟单元模块在系统电源掉电的时候可以通过备份电源来完成供电。RTC提供8bit时间数据。其中包括秒、分、时、日、星期、月、年等时间信息。RTC要有外

14、部晶振提供32.768kHZ的外部时钟。RTC也可以提供闹钟定时的功能。特点：BCD数字,:秒、分、时、日、星期、月、年；定时功能；解除了千年虫的问题；独立的电源引脚；支持毫秒时钟；读/写寄存器。可访问RTC模块的寄存器，首先要设RTCCON的bit0为1，CPU通过读取RTC模块中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDMON和BCDYEAR的值，得到当前的相应时间值，然而，由于多个寄存器依次读出，所以有可能产生错误。例如：用户依次读取年（1989）、月（12）、日（31）、时（23）、分（59）、秒（59）。当秒数为1到59时没有任何问题，但是当秒数为0时，但

15、前时间和日期就变成了1990年1月1日0时0分。这种情况下（秒数为0），用户应该重新读取年份到分钟的值。后备电池RTC单元可以使用后备电池通过管脚RTCVDD供电。当系统关闭电源以后，CPU和RTC的接口电路被阻断，后备电池驱动晶体和BCD计数器，从而达到最小的功耗。闹钟功能RTC在制定的时间产生报警信号，包括CPU工作在正常模式和休眠模式（poweroff）下，在正常工作模式下，报警中断信号（ALMINT）被激活。在休眠模式，报警中断信号和唤醒信号（PMWKUP）同时被激活。RTC报警寄存器（RTCALM）决定报警功能的使能/屏蔽和完成报警时间检测。时间片中断RTC时间片中断用于中断请求。寄

16、存器TICNT有一个中断使能位和中断计数。中断计数自动递减，当达到0时，则产生中断，中断周期按照下列公式计算：Period（n1）/128second其中，n为RTC时钟中断计数，课取值11272.实时时钟的寄存器实时时钟的特殊寄存器主要有RTC控制寄存器（RTCCON）、TICK计数寄存器（TICNT）、RTC定时寄存器（RTCALM）还有6个定时时间寄存器和7个BCD时间寄存器。主要时用来设置时间常数和读取当前的时间。在具体应用的过程中主要时注意RTCCON控制寄存器的应用。RTCCON实时时钟控制寄存器这个寄存器中比较关键的是第0位-RTCEN位，这一位用来使能RTC模块时间寄存器的读写

17、，在对RTC的寄存器操作之前一定要把这一位置1，在系统电源关闭的时候这一位要置0，用来防止对寄存器的误操作。TICNTTick时钟计数寄存器这个寄存器主要时来控制产生实时时钟中断的频率，可以设置的频率是1到128。寄存器中还有一位是中断使能位。RTCALMRTC定时控制寄存器这个寄存器用来使能定时功能。在这个寄存器中可以对年、月、日、分、秒等时间信息分别定时控制，可以最大限度满足用户的需求。BCDSECBCD秒数据寄存器BCDMINBCD分数据寄存器BCDGOURBCD小时数据寄存器BCDDATEBCD日数据寄存器BCDDAYBCD星期数据寄存器BCDMONBCD月数据寄存器BCDYEARBC

18、D年数据寄存器ALMSEC闹钟秒数据寄存器ALMMIN闹钟分钟数据寄存器ALMHOUR闹钟小时数据寄存器ALMDATE闹钟日数据寄存器ALMMON闹钟月份寄存器ALMYEAR闹钟年份数据寄存器四、实验步骤：1连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的另一端通过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2将串口线一端接到PC机，另一端接到ARM实验箱的DUBUG接口；打开串口超级终端，设置串口波特率为115200，选择设备管理器里显示的端口COM口。数据流向控制（无）。3打开ADSCodeWarrior，在ADSCodeWarrior中打开实验工程HK_RTC.mc

19、p；并对工程进行编译。4打开ARM的开发环境AXDDebugger，在AXDDebugger中加载可执行映象文件HK_RTC.axf。5执行映象文件，并在串口输出中观察输出的实时时钟值。6同上，可以观察闹钟中断。五、实验结果：可通过串口超级终端观察RTC时间显示。实验五 键盘扫描实验一、实验目的：1.学习键盘驱动原理。2.掌握对行列式键盘的编程。二、实验设备：1.ARM教学实验平台；2.ADS1.2集成开发环境，ARM仿真器；3.串口连接线。三、实验原理：1键盘原理介绍实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；二是用软件实现键盘扫描。用软件扫描的方式，灵活性高，成本低，且只需要很

20、少的CPU开销。通常在一个键盘中使用了一个瞬时接触开关电路，微处理器可容易地检测到闭合。当开关打开时，通过处理器I/O口上的一个上拉电阻提供逻辑1；当开关闭合时，处理器I/O口的输入将被拉低到逻辑0。但是开关并不完善，当它们被按下或释放的时，并不能够产生一个明确的1或0。尽管触点可能看起来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。当触点闭合时，其弹起就像一个球。弹起效果将产好几个脉冲。弹起的持续时间通常将维持在5-30ms之间。2行列式键盘原理如果需要多个键，则可将每个开关连接到微处理器的输入端口上。但是微处理器的端口是有限的，利用行列式的方法来安排这些按键是个有

21、效的方法。行列式，也就是一种二维矩阵。当行列的数目一样多时，也就是方行矩阵，将产生一个最优化的布列方式。一个瞬时接触开关（按钮）放置在每一行与每一列的交叉点。矩阵所需的键的数目显然根据应用程序而不同。每一行由一个输出端口的一位驱动，每一列有一个电阻器上拉供给输入端口一位。键盘扫描过程就是让微处理器按有规律的时间间隔查看键盘矩阵，以确定是否有键按下。一旦处理器判定有一个按键按下，键盘扫描软件将过滤掉抖动并且判定哪个键被按下。每个键被分配一个称为扫描码的惟一标识符。应用程序利用该扫描码，根据按下的键来判定该执行什么样的功能。键盘扫描算法：在初始化阶段，所有的行（输出端口）被强行设置为低电平。在没有

22、任何键按下时，所有的列（输入端口）将读到高电平。任何键的闭合将造成其中的一列变为低电平。一旦检测到有键被按下，就需要找出是哪一个键。过程很简单，微处理器只需在其中一列上输出一个低电平。如果它在输入端口上发现一个0值，微处理器就知道在所选择行上产生了键的闭合。相反，如果输入输出端口全是高电平，则被按下的键就不在那一行，微处理器将选择下一行，并重复该过程直到它发现了该行为止。一旦该行被识别出来，则被按下键的具体列可通过锁定输入端口上惟一的低电平来确定。为了过滤回弹的问题，微处理器以规定的时间间隔对键盘进行采样，这个间隔通常在20-100ms之间（被称为去除回弹周期），它主要取决于所使用开关的回弹特

23、征。另外一个特点就是所谓的自动重复。自动重复允许一个键的扫描码可重复地被插入缓冲区，只要按着这个键或者直到缓冲区满为止。自动重复功能非常有用，当打算递增或者递减一个参数（也就是一个变量）值时，不必重复按下或者释放按键。如果该键被按住的时间超过自动重复的延迟时间则这个按键将被重复的确认按下。3ARM实验箱的键盘模块本教学平台采用的是44键盘，四根外部中断信号线组成列线，四根I/O线组成行线，四行四列。所有该键盘模块可以工作在中断方式和查询方式。本实验是进行键盘的查询实验。键盘模块的电路连接图如下：其中 KEYA_R_1 -S3C2440_PJ0KEYA_R_2 -S3C2440_PJ10KEYA

24、_R_3 -S3C2440_PJ8KEYA_R_4 -S3C2440_PJ12KEYA_D_1 -S3C2440_PJ4KEYA_D_2 -S3C2440_PJ1KEYA_D_3 -S3C2440_PJ2KEYA_D_4 -S3C2440_PJ11五、实验步骤1.连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的另一端通过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2将串口线一端接到PC机，另一端接到ARM实验箱的Uart接口；打开串口超级终端，设置串口波特率为115200，选择设备管理器里显示的端口COM口。数据流向控制（无）。3.打开ADSCodeWarrior，在AD

25、SCodeWarrior中打开实验工程HK_KEY.mcp；并对工程进行编译。4.打开ARM的开发环境AXDDebugger，在AXDDebugger中加载可执行映象文件HK_KEY.axf。5.执行映象文件，在超级终端上观看结果。六、实验报告要求写出键盘扫描程序流程图。实验六 直流电机控制实验一、实验目的1.了解PWM相关应用。2.利用定时器的PWM功能，产生一定占空比的PWM脉冲波形，控制直流电机。二、实验内容1.编写程序改变PWM控制器输出频率，控制蜂鸣器；2.编写程序改变PWM控制器输出频率，控制直流电机。三、实验设备1.ARM实验箱教学实验平台 2.ADS 1.2评估版集成开发环境3

26、.串口连接线，JTAG，电源 四、实验原理1PWM 简介 脉宽调制(PWM)就是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM从处理器到被控系统信号都是数字式的，无需进行数模转换，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。 PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负

27、载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 2S3C2440的PWM控制器 S3C2440具有5个16位定时器，定时器0，1，2，3具有PWM控制器，定时器4是个内部定时器不具有对外输出口线。定时器0具有死区发生器，通常用于大电流设备应用。 1）预分频器和分割器 定时器0和定时器1分享同一个8位的预分频器，定时器2，3和4分享一个预分频器。 2）PWM调制PWM脉冲频率由TCNTBn决定。PWM 脉冲宽度值则由TCMPBn的值来决定。 如果要得到一个较低的PWM脉宽输出值，就可以减少TCMPBn的值。要得到

28、一个更高的PWM 的输出值，增加TCMPBn的值。如果输出反转器被使能，增加和减少的结果也将是反转的。基于双缓冲器的特性，下一个PWM周期的TCMPBn值可以通过ISR或其它手段，在当前PWM周期中的任何一点写入。 3PWM实验相关寄存器 定时器配置寄存器0（TCFG0） 定时器输入时钟频率=PCLK/预分频/分割值 预分频值=1-255； 分割值 =2，4，8，16，32 定时器配置寄存器 1（TCFG1） 定时器控制寄存器（TCON） 定时器n计数缓冲区寄存器和比较缓冲区寄存器（TCNTBn,TCMPBn） 5、 实验步骤1连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的

29、另一端通过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2将串口线一端接到PC机，另一端接到ARM实验箱的DUBUG接口；打开串口超级终端，设置串口波特率为115200，选择设备管理器里显示的端口COM口。数据流向控制（无）。3.编写PWM控制直流电机主函数 ；4.编译，调试并运行： 5.结合实验内容和原理，观察实验现象。六、实验结果实现电机的转动 正转停止反转 循环。实验七 步进电机控制实验一、实验目的1.了解步进电机的原理以及控制方法。2.掌握步进电机的编程。二、实验设备1.ARM教学实验平台。2.ADS1.2集成开发环境和ARM仿真器。3.串口连接线。三、实验原理步进电机是将电脉冲信号

30、转变为角位移或线位移的开环控制组件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号，在经功率放大后分别送入步进电动机各项绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器，电动机各相的通电状态就发生变化，转子会

31、转过一定的角度（称为步距角）。正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。2常用步进电机类型反应式步进电动机（VR）：结构简单，生产成本低，步距角可以做的相当小，但动态性能相对较差。永磁式步进电动机（PM）：出力大，动态性能好；但步距角一般比较大。混合步进电动机（HB）：综合了反映式和永磁式两者的优点，步距角小，出力大，动态性能好，是性能较好的

32、一类步进电动机。3步进电机参数和指标步进电机的静态指标术语相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。定位

33、转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过分采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。4步进电机控制系统脉冲信号的产生脉冲信号一般由CPU或单片机，这里是有S3C2440的，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则越大。信号分配以四相步进电机为例，四相电机工作方式有二种，四相四拍为AB-B

34、C-CD-DA；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB。功率放大功率放大是步进电机驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。5教学实验系统中对步进电机的控制ARM实验箱采用的是四相步进电机，工作模式是四相四拍，系统采用四路I/O进行脉冲分配，这四路I/O口由CPLD扩展的，通过功率放大后，进入步进电机的各相绕组。在四相四拍

35、的工作模式下，脉冲分配信号如下表，表格中的A，B，C，D为步进电机的四相。表一四相四拍的脉冲分配信号通电顺序正转脉冲序列反转脉冲1 0011（AB）1001（DA）2 0110（BC）1100（CD）3 1100（CD）0110（BC）4 1001（DA）0011（AB）说明：本实验中的相位连接线黄 PG0 MOTERK1 0 1 1 0 C橙 PG3 MOTERK2 1 0 0 1 A棕 PG6 MOTERK3 1 1 0 0 B黑 PG5 MOTERK4 0 0 1 1 D控制步进电机的I/O口地址为：四、实验内容步进电机转动：正转-停止-反转，并且可以在超级终终端看到打印的信息；五、实验

36、步骤1.连接好实验环境，将仿真器的一端通过USB口连接到PC机，将仿真器的另一端通过ARM仿真器先连接到ARM实验箱的JTAG接口。2将串口线一端接到PC机，另一端接到ARM实验箱的DUBUG接口；打开串口超级终端，设置串口波特率为115200，选择设备管理器里显示的端口COM口。数据流向控制（无）。3.打开ADSCodeWarrior，在ADSCodeWarrior中打开实验工程HK_StepMotor.mcp；并对工程进行编译。4.打开ARM的开发环境AXDDebugger，在AXDDebugger中加载可执行映象文件HK_StepMotor.axf。5.执行映象文件，并在串口输出中观察实

37、验结果。实验八 液晶显示实验一、实验目的1.了解TFT型彩色LCD彩色显示屏的工作原理和接口。2.掌握S3C2440A和LCD显示屏的接口原理。3.掌握LCD彩色及绘制简单的图形的编程。二、实验内容编写程序，实现在任意位置画长方形的功能以及显示图片。三、实验设备1.ARM实验箱；2.ADS1.2集成开发环境，ARM仿真器；3.串口连接线。四、实验原理：1LCD原理介绍电视机所采用的CRT(阴极射线管)有着体积大、重量重、尺寸受限等缺点。随着电子科技的发展，对移动显示的要求越来越多，CRT的先天限制，让其小型化、行动化的理想受到阻碍。这使得开发新一代的显示器技术变得更有其必要！新一代的显示器讲求

38、几个重点：平面直角、画面显示不变形、轻薄短小耗能少，携带方便且同时要与现有的影像信号技术兼容。目前谈论到超薄型显示器技术，最普及当是TFTLCD的应用了，举凡数字相机、笔记型计算机、PDA等，需要显示复杂信息的电子产品通通少不了它。TFTLCD技术又包含了，低温多硅晶TFTLCD、反射式TFTLCD等多项不同的显示技术，下面我们就要来一探LCD的历史与原理。液晶的诞生来自于一项非常特殊物质的发现，早在1850年Virchow,Mettenheimer和Valentin这三个人就发现nervefibre的粹取物中含有这种不寻常的东西。到了1877年德国物理学家OttoLehmann运用偏极化的显

39、微镜首次观测到了液晶化的现象，但他对此一现象的成因并不了解。直到公元1888年，奥地利的植物学家Friedrich Reinitzer（1857-1927）发现了螺旋性甲苯酸盐的化合物（cholesterylbenzoate），确认了这种化合物在加热时具有两个不同温度的熔点，在这两个不同的温度点中，其状态介于一般液态与固态物质之间，类似胶状，但在某一温度范围内其又具有液体和结晶双方性质，由于其特殊的状态。Reinitzer后来走访Lehmann深入探讨这种物质的表现，其后两人便命名这种物质为Liquid Crystal，就是液态结晶物质的意思。Reinitzer和Lehmann这两人被誉为液晶

40、之父。2液晶显示器的种类超扭转式向列型（SuperTwistedNematic，简称STN）和薄膜式晶体管型（ThinFilm Transistor；TFT）为目前的主流液晶屏。（1）STN/DSTNSTN型的显示原理也类似，不同的是TN型的液晶分子是将入射光旋转90度，而STN则可将入射光旋转180270度。单纯的TN显示器本身只有明暗两种显示（或黑白），无法产生色彩的变化。TN LCD采用的是“直接驱动”无法显示较多的像素，且画面的对比小，反应速度慢，视角更仅在+30度以下(即观赏角度约60度)，显示质量也较差；故TN型LCD主要用途在于简单的数字符与文字的显示，如：电子表及电子计算器等。

41、STN的出现改善了视角狭小的缺点并提高对比率，STN以“多任务驱动”增加扫瞄线数提高画素显示，品质较TN来得高。再搭配彩色滤光片的使用，将单色显示矩阵的任一像素（pixel）分成三个子像素（sub-pixel），分别透过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，再经由三原色比例之调和，可以显示出逼近全彩模式的色彩。由于STN显示的画面色彩对比度仍只达30：1(对比愈小，画面愈不清楚)；反应速度为150ms（毫秒），作为一般操作显示接口尚可，但若要播放电影速度仍然不够。由于STN仍有不少缺点，后续的DSTN则通过双扫描方式来显示，由于DSTN采用双扫描技术，因此显示效果相对STN来说，有大幅度提高。DST

42、N反应速度可达到100ms，但因它们都为“被动式驱动”，在电场反复改变电压的过程中，每一像素的恢复过程都较慢，在屏幕画面快速变化时，例如：显示网球比赛的转播，就会产生所谓的“拖尾”现象。特别是当网球选手击球的那一瞬间，你就可以看到拖屏幕上出现“球迹尾”现象。不过，DSTN价格便宜、功耗能低，一些PDA等，仍使用DSTN作为显示装置。(2) TFT TNTFT TN与STN型液晶显示器都是使用场电压驱动方式，如果显示尺寸加大，中心部位对电极变化的反应时间就会拉长，显示器的速度就跟不上。为了改善这个的问题，主动式矩阵（active-matrix）驱动被提出，主动式TFT型的液晶显示器的结构较为复杂

43、包括了：背光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料和薄模式晶体管等等。在TFT型液晶显器中，导电玻璃上画上网状的细小线路，电极则由是薄膜式晶体管所排列而成的矩阵开关，在每个线路相交的地方配有控制闸，各显示点控制闸配合驱动讯号作动。电极上之晶体管矩阵依显示讯号开启或关闭液晶分子的电压，使液晶分子轴转向而成“亮”或“暗”的对比，避免了显示器对电场效应的依靠，转以晶体管开启和关闭的速率作为决定步骤。也因此，TFT-LCD的显示质量较TN/STN佳，画面显示对比可达150：1以上，反应速度逼近30ms甚至更快。同时又可以全彩甚至真彩效果显示，产品适用于PDA、笔记型计算机、液晶显示器、

44、汽车导航系统、数字相机及液晶投影机。TFT LCD屏支持下列LCD：支持单色（1bpp）、4级灰度（2bpp）、256色（8bpp）调色彩色TFT显示屏（调色彩色TFT显示屏）。支持64K（16bpp）和16M（24bpp）色非调色板显示模式（真彩TFT显示屏）。支持分辩率为640*480，320*240及其它多种规格的LCD3STN屏和TFT屏比较STN/DSTN：结构简单、价格低廉、功耗低、对比度和亮度差、可视角度小、最多支持4K色；TFT：反应速度快、可视角度大、色彩丰富、分辨率高、对比度亮度高、价格高、功耗高4LCD屏的参数像素：一个像素就是LCD上的一个点，是显示屏上所能控制的最小单

45、位。分辨率：分辨率指LCD上像素的数目，用“横向点数纵向点数”，如：320240、640480等。色深：是指在某一分辨率下，每一个像点可以有多少种色彩来描述，它的单位是“bit”（位），所以，也可以叫位深。例如：16位色深，即64K色。色深和分辨率之积决定了显存的大小。刷新频率：是指图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图像每秒钟出现的次数，单位是赫兹。物理尺寸：LCD的外观尺寸对角线长度，单位为英寸。一般为1.8英寸、3.5英寸等。5.S3C2440A内置LCD控制器详解(1)S3C2440A LCD控制器简介S3C2440A的内置LCD控制器支持单色、每像素2位（4级灰度）、每像素4位（16

46、级灰度）的黑白屏，也支持每像素8位（256色）和每像素12为（4096色）的彩色LCD，并且也支持每像素16位和每像素24位的真彩显示。LCD控制器可以通过编程选择支持不同的LCD屏的要求，例如行和列像素，数据总线宽度，就口时序和刷新频率。LCD控制器的主要作用是将定位于系统存储器的显示缓冲区的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器。（2）S3C2440A LCD控制器的特性STN LCD屏支持3种扫描方式：4bit单扫描、4位双扫描和8位单扫描的显示类型；支持单色、4级灰度和16级灰度屏;支持256色和4096色彩色STN屏;支持分辩率为640*480、320*240、160*160以及其它规

47、格的多种LCD。（3）S3C2440A LCD的控制线VFRAME/VSYNC/STV:LCD控制器和LCD驱动器之间的帧同步信号。通知LCD屏新的一帧显示，LCD控制器在一个完整帧的显示后发出VFRAME信号。VLINE/HSYNC/CPV:LCD控制器和LCD驱动器之间的同步脉冲信号，LCD驱动器通过他来将水平移位寄存器中的内容显示到LCD屏上。LCD控制器在一整行数据全部传输到LCD驱动去后，插入一个VLINE信号。VCLK/LCD_HCLK:此信号为LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟信号，LCD控制器在VCLK的上升沿发送数据，LCD驱动器在VCLK的下降沿采样数据。VM：LCD

48、驱动器所使用的交流信号，LCD驱动器使用VM信号改变用于打开或关闭像素的行和列电压的极性，从而控制像素点的显示或熄灭。VM信号可以与每个帧同步，也可以与可变数量的VLINE信号同步。VD23:0:LCD像素数据输出端口，也就是我们所说的RGB信号线。REGBANK是LCD控制器的寄存器组，用来对LCD控制器的各项参数进行设置。而LCDCDMA则是LCD控制器专用的DMA信道，负责将视频资料从系统总线（SystemBus）上取来，通过VIDPRCS从VD23:0发送给LCD屏。同时TIMEGEN和LPC3600负责产生LCD屏所需要的控制时序，例如VSYNC、HSYNC、VCLK、VDEN，然后

49、从VIDEOMUX送给LCD屏。（4）TFT屏时序分析VSYNC是帧同步信号，VSYNC每发出1个脉冲，都意味着新的1屏视频资料开始发送。而HSYNC为行同步信号，每个HSYNC脉冲都表明新的1行视频资料开始发送。而VDEN则用来标明视频资料的有效，VCLK是用来锁存视频资料的像数时钟并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间，例如对于VSYNC来说前回扫时间就是（VSPW+1）（VBPD+1），后回扫时间就是（VFPD+1）；HSYNC亦类同。这样的时序要求是当初CRT显示器由于电子枪偏转需要时间，但后来成了实际上的工业标准，乃至于后来出现的TFT屏为了在时序上于CRT兼容，也采用了这样的控制时序。例：YFARM9-EDU-1采用的是Samsu