嵌入式课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上武汉华夏理工学院课 程 设 计课程名称 嵌入式技术与应用课程设计题 目 基于ARM9的数据采集程序设计专 业 自动化 班 级 自动化 1133 学 号 姓 名 成 绩 指导教师 2016年11 月14日专心-专注-专业课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 自动化1133 指导教师： 工作单位：信息工程学院设计题目：基于ARM9的数据采集程序设计初始条件：1、硬件平台为博创经典UP-NETARM2410实验箱（S3C2410处理器）。2、软件平台为eclipse+keil+PUTTY（串口调试助手）。设计任务：（在规定的时间内完成下列任务）1、通过S3C2410X(AR

2、M9)的ADC采集实验箱三个电位器的值，旋转电位器时可在屏幕上看到当前采集值的变化。2、中断功能：按下中断按键触发中断，中断时三个LED灯闪烁一次，且屏幕上打印正在中断的提示。3、报警功能：设定一个临界值（如500），当采集的值超过此临界值时，灯闪烁报警，三个电位器与三个灯一一对应。时间安排：各时间段的任务可以交替进行课程设计安排在第10-11周，地点在532实验室，设计步骤及时间进度如下：时间阶段内容第一周星期一介绍题目，查找相关资料第一周星期二需求分析第一周星期三硬件总体设计、软件总体设计，画出硬件原理图和程序流程图第一周星期四星期五编写、调试、修改程序第二周星期一星期三软硬件联调第二周星

3、期四撰写设计报告第二周星期五检查、答辩后修改设计报告设计报告撰写格式要求：（按提供的设计报告统一格式撰写）报告内容应包括：（1）实现的功能 （2）软硬件平台（3）硬件原理分析及原理图（4）硬件驱动的实现步骤及分析（5）程序流程图代码及注释（6）工程树形结构截图（7）运行及调试的步骤（图文并茂） （8）总结体会指 导 教 师 签 名：2016年 11 月 7 日系主任（或责任教师）签名： 2016年 11月7日目录第1章 需求分析.1第2章硬件及驱动系统的实现.2 2.1原理图与引脚.2 2.1.1LED引脚.2 2.1.2 UART.22.1.3 中断开关INTKEY.2 2.1.4 ADC驱

4、动引脚.3 2.2配置.3 2.2.1 LED灯分析配置.32.2.2 UART分析 配置.32.2.3 中断分析配置.72.2.4 ADC及其驱动分析配置.10 2.3驱动.122.3.1 相关寄存器定义.142.3.2 实现驱动.152.3.3 编写main函数.172.3.4修改两个makefile.17第3章系统运行及调试.183.1启动串口调试助手.183.2启动H-JTAG.183.3运行eclipse工程.193.4添加文件到工程.193.5调试工程.193.6 实验现象.21第.23参考文献 .24附录 .25第1章需求分析1.1 考核要求1通过S3C2410X(ARM9)的A

5、DC采集实验箱三个电位器的值，旋转电位器时可在屏幕上看到当前采集值的变化。2中断功能：按下中断按键触发中断，中断时三个LED灯闪烁一次，且屏幕上打印正在中断的提示。3报警功能：设定一个临界值（如500），当采集的值超过此临界值时，灯闪烁报警，三个电位器可与三个灯一一对应，并且发出声音警报。1.2 软硬件平台1.2.1硬件平台 博创经典UP-NETARM2410实验箱（S3C2410处理器）。1.2.2软件平台eclipse+keil+PUTTY（串口调试助手）。第2章硬件及驱动系统的实现2.1原理图与引脚2.1.1 LED引脚1 LED灯及报警因为要实现三个LED灯闪烁，涉及到LED，通过搜索

6、Database第6章Device找到如图2所示的引脚图，找到了GPC5，GPC6，GPC7引脚。当中断开关按下时，LED闪烁一次，同时，LED作为报警器，当超过临界阻值时（实验中为500），灯闪烁报警。2.1.2 UART图2 RS232引脚定义因为要接收数据（电位器的阻值），所以必然涉及到串行数据传输接口。如上图所示，可以看到各个引脚的信息，由于只需要接收数据，实验时接RS232-0。 2.1.3中断开关INTKEY图3 INTKEY引脚原理图 因为要实现按下中断按键触发中断，所以通过搜索Database第6章Device找到如图2所示的引脚图，找到了EINT5引脚。2.1.4 ADC驱动

7、引脚图4 ADC驱动引脚原理图 因为是采集实验箱电位器的值，要把模拟信号转换成为数字信号，这其中涉及到AD/DA转换。所以通过搜索Database第10章AD/DA 找到图1的引脚图。首先实现是采集3个电位器的值，找到了AINT0,AINT1,AINT2引脚。2.2 具体配置 2.2.1 LED灯分析配置 (1)通过到第九章I/O搜索发现该引脚是多功能引脚，如下表，需要进行配置，即作如下配置： GPCCON11:10=0b01;GPCCON13:12=0b01;GPCCON15:14=0b01; 表1 Port C控制寄存器表2 PORT C控制寄存器表3 GPCDAT的描述 （2）无需用到时

8、钟，故无需分频。 （3）因为要控制灯的点亮和熄灭，故要对GPCDAT进行配置，配置见led程序。2.2.2 UART分析配置 （1）通过到第九章I/O搜索RXD0和TXD0，找到了该引脚，是多功能引脚。 （2）因需要接收更新的数据，uart没有时钟，故需要给它配置时钟。在CLOCK章搜索uart得到下表表4 CLK控制寄存器 由于使用的是uart0,故应作如下配置：CLKCON10=0b1,即设置PCLK到串口。 （3）其它参数配置与相关寄存器在uart一章搜索uart有：UART行控制寄存器（ULCONn),其功能及位描述如下表所示表5 uart行控制寄存器 UART控制寄存器（UCONn)

9、,其功能及位描述如下表所示表6 UART控制寄存器 UART FIFO控制寄存器（UFCONn),其功能及位描述如下表所示表7 UART FIFO控制寄存器 UART modem控制寄存器（UMCONn),其功能及位描述如下表所示表8 UART modem寄存器 UART TX/RX状态寄存器（UMCONn),其功能及位描述如下表所示 表9 UART TX/RX状态寄存器 此寄存器系统已经配置好，用来判断发送或者接收是否完成的寄存器。 UART 波特率因子寄存器（UBRDIVn),其功能及位描述如下表所示 表10 UART 波特率因子寄存器 2.2.3 中断配置 （1）到第九章I/O搜索发现E

10、INT5是多功能引脚，需要进行配置，即EXTINT022：20=0b01；即设置的是下降触发。表11 外部中断控制寄存器表12 外部中断挂起寄存器 即中断请求，清除外部中断请求。引脚设置见表13。表13 PORT F控制寄存器 （2）无需用到时钟，无需分频。 （3）参数配置与相关寄存器在第十四章Interrupt controller搜索EINT有： 表14为EINTMASK寄存器，其功能及位描述如下表所示 ，这是多功能管脚中断使能，即外部中断使能，使用时配置为EINTMASK5=0b0。表14 外部中断屏蔽寄存器 表15为SRCPND寄存器，其功能及位描述如下表所示，这是清除中部的中断源，使

11、用时配置为SRCPND4=0b1。表15 SRCPND（中断源挂起）寄存器 表16为INTMOD寄存器，其功能及位描述如下表所示，这是指示中断源为irq类型，使用时配置为INTMOD4=0b0。 表16 INTMOD（中断模式）寄存器 表17为INTMSK寄存器，其功能及位描述如下表所示，表内部中断使能，使用时配置为INTMSK4=0b0。表17 INTMSK（中断屏蔽）寄存器 表18为INTPND寄存器，其功能及位描述如下表所示。用来清除内部中断请求，使用时配置为INTPND4=0b1。表18 INTPND（中断挂起）寄存器 表19是中断偏移寄存器，指示IRQ中断源。表19 INTOFFSE

12、T（中断偏移）寄存器 2.2.4 ADC及其驱动分析配置 （1）通过到第9章I/O 一章搜索没找到，发现AINT0,AINT1,AINT2引脚并不是多功能引脚。 （2）因为要及时对数据进行更新且系统的频率过高，所以要对时钟进行分频，搜索CLOCK章表20 CLK控制寄存器表21 ADCCON 从表20和21中可以看出需要做如下配置：CLKCON15=1,以便把系统时钟给ADC；READ_START1=1,因为已经使用了READ_START，因而可不用ENABLE_START。 （3）参数配置与相关寄存器在ADC一章搜索表22 ADC控制寄存器位描述 在通道选择上，可通过SEL_MUX5:3进行

13、选择；通过配置PRSCVL13:6可进行分频，如PRSCVL13:6=1111 1111b表示256分频；配置A/D转换状态标志，ECFLG15=1。有关ADC启动延时寄存器如下表表23 ADCDLY 有关ADC转换数据寄存器如下表表24 ADC转换数据寄存器 对于普通的A/D转换，使用ADCDAT0来保存转换后的数据。其中XPDATA（正常ADC）是X位置的转换数据值，也是正常A/D转换的数据值，取值范围为03FF。2.3驱动 2.3.1相关寄存器的定义（1）工程-include-gpio-led.h,向其中添加如下代码图5 led.h（2）工程-include-uart-uart.h,向其

14、中添加如下代码图6 uart.h（3）工程-include-key-key.h,向其中添加如下代码图7 key.h（4）工程-include-adc-adc.h,向其中添加如下代码图8 adc.h2.3.2实现驱动（1）在工程中新建drivers文件夹，在其中新建gpio文件夹，在gpio中新建led.c文件，在 led.c中添加如下代码图9 led.c（2）在工程中新建drivers文件夹，在其中新建uart文件夹，在uart中新建uart.c文件，在 uart.c中添加如下代码图10 uart.c（3）在工程中新建drivers文件夹，在其中新建key文件夹，在key中新建key.c文件，

15、在 key.c中添加如下代码图11 key.c（4）在工程中新建drivers文件夹，在其中新建adc文件夹，在adc中新建adc.c文件，在 adc.c中添加如下代码图12 adc.c2.3.3编写main函数编写main.c：common-main.c,向其中添加图13 main.c2.3.4修改两个Makefile将common文件夹中的Makefile复制到drivers-adc中,找到 “COBJS:=”改为 COBJS:=adc.o找到 “LIB:=”改为 LIB:=libadc.a并在工程中的Makefile,LIB+=common/libcommon.a后面加LIB+=driv

16、ers/libadc.a;第三章系统运行及调试3.1启动串口调试首先连接串口线，一端连试验箱的RS232-0,另一端连电脑主机的串口。（1) 双击桌面的PUTTY.EXE，会出现如下界面，选中serial，将9600改为，图14 putty进入界面 （2)点中左边树形列表中的serial，将左边最后一项改为None 。图15 putty修改参数界面（3)点击open 按钮并拨动实验箱电源开关，使实验箱处于通电状态，若串口调试界面显示如下，表示串口通了，配置好了。按电脑任意键，光标停在vivi 处，等待eclipse 程序运行。图16 putty主界面3.2启动H-JTAG先确定实验箱电源打开，

17、并口线连接好，然后直接点击桌面上的H-JTAG图标（若没有可从开始菜单中搜索找到），可以自动检测到CPU的类型。图20 H-JMP3.3 运行eclipse 工程（1）创建eclipse 工程。点击桌面的eclipse 图标，直接点击OK进入eclipse（电脑默认为D盘下的eclipse中），单击File -New- C Project新建一个project_s3c2410 工程，然后点击 Finish 即可。如下图：（2）创建keil 工程。在eclipse 界面上，点击uvision-creat new project ,即出现如下界面：选择GCC 图21 创建keil工程(3) 点ne

18、xt ,选择S3C2410A设备，点击Finish按钮，这时会打开keil软件，关闭keil工程即可。3.4 添加文件到工程在之前新建的工程目录下粘贴已经写好的project_s3c2410文件夹，可直接替换原先的空文件夹。再在eclipse 下，刷新工程目录，最后，按之前的步骤添加程序。3.5 调试工程（1）在eclipse下点run -Debug Congigurations -uvision project(双击)，出现如下界面图22 调试工程（2）分别点两个Browse，选择对应的project_s3c2410及project_s3c2410.uvproj。（3）点击Target Op

19、tions-output-Select Folder for objects然后返回上一级（红色标记处），出现如下界面图23 调试工程(4)点击OK后回到之前界面，再点Debug，会看到电脑默认的是H-JTAG。(5)点击OK-Debug ,开始调试程序，如下图图24debug（6）出现下面的对话框时点Yes，图25 调试成功界面绿色按表示“运行”，看现象；红色方块表示“停止”；点击右上角红色下划线可返回程序页面进行改进。图26运行3.6 实验现象按下中断按钮，显示打印doirq图27 结果显示界面 当三个电位器大于500时，灯会闪烁报警图28 报警led灯闪烁第4章总结与体会 通过此次的课程

20、设计，加深了ARM课程中所学到的基本理论知识，也加深了通过使用数据手册来查找相关信息。刚拿道题目时，觉得还比较简单，想想无非是课本上的知识，算一算就好了，可真正开始进行设计时便遇见了困难。课本上的知识都是在理想情况下求出的，且由于教材将的侧重点不同，并未给出明确的算法，经过很长时间的翻阅资料也为能找出明确的方案，最后根据自己新找到的资料再结合老师平时教授的知识，最后再回归到教材上进行总结。看似一个很简单的设计，如果自己没有亲自动手做，便永远不知道它是不是真的很简单。在做课程设计期间，我几乎天天跑图书馆，最后确定了设计方案。这次课程设计，我充分锻炼了自己的能力，包括查阅资料的能力，设计能力，与同

21、学相互探讨的能力。也从课程设计中体会到了书本的知识真的很局限，它只是老师将我们带进去的一门工具，真要达到了学以致用必须要不断的充实自己，学习各方面的知识，不要局限在一本书上，从而真正达到理论联系实际的目的参考文献1 沈文斌，嵌入式硬件系统设计与开发实例详解.北京：电子工业出版社，20052 张景璐，杜辉，吴友兰编著.ARM9嵌入式系统设计与应用案例. 北京：中国电力出版社.20083 熊茂华、杨震伦.ARM9嵌入式系统设计与开发应用.北京：清华大学出版社.20094 程克非，嵌入式系统设计.北京：机械工业出版社，20105 马忠梅等，嵌入式系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2007.6李

22、新峰、何广生。基于ARM9的嵌入式Linux开发技术。电子工业出版社，2008 7孙天泽。嵌入式Linux操作系统。人民邮电出版社。2009 8杨水清、张剑。ARM嵌入式Linux系统开发技术详解。电子工业出版社，2008 9俞建新、王健、宋健建。嵌入式系统基础教程。机械工业出版社，2009 设计者： 汤立争 日 期： 2016年 11 月 14 日附录Led.h：#ifndef _LED_H_#define _LED_H_void led_init(void);void led_on(void);void led_off(void);void led2_on(void);void led1_

23、on(void);void led0_on(void);void led0_off(void);void led1_off(void);void led2_off(void);#endif / _LED_H_Uart.h：#ifndef UART_H_#define UART_H_#endif /* UART_H_ */#define CLKCON (*(volatile unsigned int *)0x4C00000C)#define UCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UBRDIV0 (*(volatile unsigned int *

24、)0x)#define ULCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UMCON0 (*(volatile unsigned int *)0xC)#define UFCON0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define UTXH0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define URXH0 (*(volatile unsigned int *)0x)#define GPHCON (*(volatil

25、e unsigned int *)0x)void uart_init(void);void putc(char c);void puts(const char *str);char getc(void);key.h：#ifndef KEY_H_#define KEY_H_#define SRCPND (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTMOD (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTMSK (*(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTPND (*

26、(volatile unsigned int *) 0X4A )#define INTOFFSET (*(volatile unsigned int *) 0X4A)#define GPFCON (*(volatile unsigned int *) 0x)#define EXTINT0 (*(volatile unsigned int *) 0x)#define EINTMASK (*(volatile unsigned int *) 0xA4)#define EINTPEND (*(volatile unsigned int *) 0xA8)void key_init(void);void

27、 key_isr(void);#endif /* KEY_H_ */adc.h：#ifndef adc_H_#define adc_H_#define CLKCON (*(volatile unsigned int *) 0x4C00000C )#define ADCCON (*(volatile unsigned int *) 0x )#define ADCDAT0 (*(volatile unsigned int *) 0xC )void adc_init0(void);void adc_init1(void);void adc_init2(void);int adc_read(void)

28、;#endif /* adc_H_ */led.c：#include gpio/led.hvoid led_init(void) / led1 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 10); *(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 10; / led2 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 12); *(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 12; / led3 *(volatile unsigned int *)0x) &= (0x3 14); *(v

29、olatile unsigned int *)0x) |= 0x1 14;void led0_off(void)/ led1 置1熄灭*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 5;void led1_off(void)/ led2*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 6;void led2_off(void)/ led3*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 7;void led_off(void)/ led1 置1熄灭*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1

30、5;/ led2*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 6;/ led3*(volatile unsigned int *)0x) |= 0x1 7;void led0_on(void)/ led1清0点亮*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 5);void led1_on(void)/ led2*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 6);void led2_on(void)/ led3*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 7);void led_

31、on(void)/ led1清0点亮*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 5);/ led2*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 6);/ led3*(volatile unsigned int *)0x) &= (0x1 7);uart.c：#include uart/uart.hvoid putc(char c)UTXH0 = c;while (!(UTRSTAT0 & (1 1);char getc(void)while (!(UTRSTAT0 & 1);return URXH0 & 0xff;void puts

32、(const char *str)int i = 0;while (stri != 0) if (stri = n) putc(r);putc(stri);i += 1;void uart_init(void)/muxed，GPHCON5:4=10， GPHCON7:6=10 GPHCON&=(0x34); GPHCON|=(0x24); GPHCON&=(0x36); GPHCON|=(0x26);/时钟配置,搜索UART, CLKCON10 = 0b1(设置PCLK到串口) CLKCON|=(0x110);/设置数据位(5-8 bit),ULCON01:0 = 0b11(8位数据位) UL

33、CON0|=(0x3);/设置停止位,ULCON02 = 0b0(一位停止位) ULCON0&=(0x12);/设置校验位(奇/偶校验/不/强制0/1),ULCON05:3 = 0b000(不校验) ULCON0&=(0x73);/设置不为红外模式？(No Infrared),ULCON06 = 0b0 ULCON0&=(0x16);/接收模式设置？UCON01:0 = 0b01(polling轮询) UCON0&=(0x3); UCON0|=(0x1);/发送模式设置？UCON03:2 = 0b01(polling轮询) UCON0&=(0x32); UCON0|=(0x12);/设置loo

34、p-back回送,UCON05 = 0b0(非Loop-back模式) UCON0&=(0x15);/实现错误检测,UCON06 = 0b0(不产生错误报告) UCON0&=(0x16);/设置接收超时,UCON07 = 0b0(关闭超时) UCON0&=(0x17);/选择PCLK时钟,UCON010 = 0b0(选择PCLK为串口时钟) UCON0&=(0x110);/设置fifo,UFCON00 = 0b0(关闭，因用轮询而不是中断) UFCON0|=(0x1);/关闭发送请求RTS,不使用Modem,UMCON00 = 0b0 UMCON0|=(0x1);/设置自动流控,UMCON04

35、 = 0b0(关闭自动流控) UMCON0&=(0x14);/设置波特率,UBRDIV0 = / / 16 - 1 = 26 UBRDIV0 = 26; key.c：#include key/key.hvoid key_init(void) /muxed,GPFCON11:10=0x10 GPFCON&=(310);GPFCON|=(0x210);/下降沿触发EXTINT022:20=0b010EXTINT0&=(0x720);EXTINT0|=(0x220);/irq类型INTMOD4=0b0INTMOD&=(14);/外部中断使能 EINTMASK5=0b0EINTMASK&=(15);/ 内部中断使能INTMSK4INTMS