嵌入式课程设计-

TOC\o"1-5"\h\z摘要 2\o"CurrentDocument"1、 绪论 2\o"CurrentDocument"1.1目的和意义 2\o"CurrentDocument"1.2设计内容 2\o"CurrentDocument"2、 设计方案 3\o"CurrentDocument"2.1方案选择 3\o"CurrentDocument"2.1.1S3C2410X串行通讯（UART）单元 3\o"CurrentDocument"2.1.2波特率的产生 3\o"CurrentDocument"UART通信操作 4\o"CurrentDocument"UART控制寄存器 4RS232接口电路 5\o"CurrentDocument"3、 硬件设计 6\o"CurrentDocument"3.1EmbestEduKit-III实验平台 6\o"CurrentDocument"3.2ULINK2仿真器套件，PC机 6\o"CurrentDocument"4、 软件设计 64.2程序流程图设计 74.3调试运行结果 7\o"CurrentDocument"5、 总结与体会 8\o"CurrentDocument"参考文献 9摘要为了掌握嵌入式技术，就应该学习以ARM微处理器为核心的嵌入式开发环境和开发平台。本设计采用ARM原理和C语言程序设计的，设置S3C2410X处理器UART相关控制寄存器和ARM处理器系统硬件电路中UART接口，利用EmbestEduKit-III实验平台实现S3C2410X处理器和PC机的结合。关键字： EmbestEduKit-III实验平台；S3C2410X串行通讯（UART）单元；UART控制寄存器；串口通信1、绪论1.1目的和意义串口通信是目前单片机和DSP等嵌入式系统之间，以及嵌入式系统与PC机或无线模块之间的一种非常重要且普遍使用的通信方式。在嵌入式系统的硬件结构中，通常只有一个8位或16位的CPU,不仅要完成主流程的工作，同时还要处理随时发生的各种中断，因而嵌入式系统中的串口通信程序设计与PC机有很大的不同。为了顺应当今世界技术革新的潮流，了解、学习和掌握嵌入式技术，就必然要学习和掌握以ARM微处理器为核心的嵌入式开发环境和开发平台。1.2设计内容本设计采用EmbestEduKit-III实验平台实现，通过EmbestIDEProforARM软件编写程序，仿真调试。实现实验平台与PC的串口通信。通过PC的超级终端显示接受的结果。2、设计方案2.1方案选择本设计只用了EmbestEduKit-III实验平台的部分模块。其中包括ARM核心芯2.1.1S3C2410X串行通讯(UART)单元S3C2410XUART单元提供三个独立的异步串行通信接口，皆可工作于中断和DMA模式。使用系统时钟最高波特率达230.4Kbps，如果使用外部设备提供的时钟，可以达到更高的速率。每一个UART单元包含一个16字节的FIFO,用于数据的接收和发送。S3C44B0XUART支持可编程波特率，红外发送/接收，一个或两个停止位，5bit/6bit/7bit/或8bit数据宽度和奇偶校验。2.1.2波特率的产生波特率由一个专用的UART波特率分频寄存器(UBRDIVn)控制，计算公式如下：UBRDIVn=(int)(ULK/(bpsx16))-1或者UBRDIVn=(int)(PLK/(bpsx16))-1其中：时钟选用ULK还是PLK由UAR控制寄存器UCONn[10]的状态决定。如果UCONn[10]=0，用PLK作为波特率发生，否则选用ULK做波特率发生°UBRDIVn的值必须1到(216-1)之间。例如：ULK或者PLK等于40MHz，当波特率为115200时，UBRDIVn=(int)(40000000/(115200x16))-1=(int)(21.7)-1=21-1=202.1.3UART通信操作下面简略介绍UART操作，关于数据发送，数据接收，中断产生，波特率产生，轮流检测模式，红外模式和自动流控制的详细介绍，请参照相关教材和数据手册。发送数据帧是可编程的。一个数据帧包含一个起始位，5到8个数据位，一个可选的奇偶校验位和1到2位停止位，停止位通过行控制寄存器ULCONn配置。与发送类似，接收帧也是可编程的。接收帧由一个起始位，5到8个数据位，一个可选的奇偶校验和1到2位行控制寄存器ULCONn里的停止位组成。接收器还可以检测溢出错，奇偶校验错，帧错误和传输中断，每一个错误均可以设置一个错误标志。溢出错误（Overrunerror）是指已接收到的数据在读取之前被新接收的数据覆盖。奇偶校验错是指接收器检测到的校验和与设置的不符。帧错误指没有接收到有效的停止位。传输中断表示接收数据RxDn保持逻辑0超过一帧的传输时间。在FIFO模式下，如果RxFIFO非空，而在3个字的传输时间内没有接收到数据，则产生超时。2.1.4UART控制寄存器1） UART行控制寄存器ULCONn该寄存器的第6位决定是否使用红外模式，位5〜3决定校验方式，位2决定停止位长度，位1和0决定每帧的数据位数。2） UART控制寄存器UCONn该寄存器决定UART的各种模式。UCONn[10]=1:ULK做比特率发生；0：PLK做比特率发生。UCONn[9]=1:Tx中断电平触发；0：Tx中断脉冲触发。UCONn[8]=1:Rx中断电平触发；0：Rx中断脉冲触发。UCONn[7]=1:接收超时中断允许；0：接收超时中断不允许。UCONn[6]=1:产生接收错误中断；0：不产生接收错误中断。UCONn[5]=1: 发送直接传给接收方式（Loopback）；0：正常模式。UCONn[4]=1: 发送间断信号；0：正常模式发送。UCONn[3：2]: 发送模式选择00：不允许发送；01：中断或查询模式10：DMA0请求（UART0）DMA3请求（UART2）11:DMA1请求（UART1）.UCONn[1：0]: 接收模式选择00：不允许接收01：中断或查询模式10:DMA0请求(UART0)DMA3请求(UART2)11:DMA1请求(UART1)UARTFIFO控制寄存器UFCONnUFCONn[7:6]=00：TxFIFO寄存器中有0个字节就触发中断01：TxFIFO寄存器中有4个字节就触发中断10：TxFIFO寄存器中有8个字节就触发中断11：TxFIFO寄存器中有0个字节就触发中断UFCONn[5:4]= 00:RxFIFO寄存器中有0个字节就触发中断01：RxFIFO寄存器中有4个字节就触发中断10：RxFIFO寄存器中有8个字节就触发中断11：RxFIFO寄存器中有0个字节就触发中断UFCONn[3]:保留。UFCONn[2]=1:FIFO复位清零TxFIFO;0:FIFO复位不清零TxFIFOUFCONn[1]=1:FIFO复位清零RxFIFO;0:FIFO复位不清零RxFIFOUFCONn[0]=1:允许FIFO功能；0：不允许FIFO功能UARTMODEM控制寄存器UMCONn(n=0或1)UMCONn[7:5] 保留，必须全为0UMCONn[4]=1：允许使用AFC模式；0：不允许使用AFCUMCONn[3:1] 保留，必须全为0UMCONn[0]=1：激活nRTS;0:不激活nRTS发送寄存器UTXH和接收寄存器URXH这两个寄存器存放着发送和接收的数据，当然只有一个字节8位数据。需要注意的是在发生溢出错误的时候，接收的数据必须被读出来，否则会引发下次溢出错误。2.1.5RS232接口电路UART0串口电路如图4-4-1所示，UART0只采用二根接线RXD0和TXD0，因此只能进行简单的数据传输及接收功能。UART0则采用MAX3221E作为电平转换器。3、硬件设计3.1EmbestEduKit-III实验平台采用双CPU子板，ARM7S3C44B0子板，ARM9S3C2410子板，16MNandFlash；4KbitIICBUS的串行EEPROM，2个串口，两个中断按钮，4个LED,320*240STN彩色LCD及TSP触摸屏，4X5键盘，20针JTAG接口，PS/2接口，2个USB主口；1个USB从口，Sd卡，VGA接口，双PCI扩展接口，双以太网接口，8段数码管，双CAN总线模块，A/D、D/A模块，IDE硬盘+CF卡模块；固态硬盘16MX8bit，MICROPHONE输入口，IIS音频信号输出口，GPRS模块（选配），GPS模块（选配）。多外扩模块支持：提供GPRS模块、提供GPS模块、步进电机模块、摄像模块、PCI外部焊接板核心模块：基于ARM7架构的嵌入式芯片三星S3C44B0X芯片（或ARM9架构的嵌入式芯片三星S3C2410V6）,整套系统可通过CPU子板可自由更换变化为ARM7或者ARM9电源：外部5V电源供电或者由USB接PC供电，电源指示LED以及500mA保险丝2MX16bitFlash；4MX16bitSDRM复位开关EmbestEDUKIT-III软件配置：uCosII实时操作系统移植例子以及源代码，uClinux实时操作系统移植例子以及源代码，Linux实时操作系统移植例子以及源代码，WinCE实时操作系统移植例子*，Vxworks实时操作系统移植例子，GNUtoolchainincludingARMcrosscompiler,Linker,Assembler,andUtilities，基于EmbestIDEProforARM环境和EmbestEDUKIT-III实验箱实验源程序。3.2ULINK2仿真器套件，PC机ULINK2不仅具有ULINK仿真器的所有功能，还增加了串行调试（SWD）支持，返回时钟支持和实时代理等功能。开发工程师通过结合使用RealViewMDK的调试器和ULINK2,可以方便的在目标硬件上进行片上调试（使用on-chipJTAG，SWD和OCDS）、Flash编程。4、软件设计4.1软件设备EmbestIDEforARM集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP4.2程序流程图设计图2程序流程图4.3调试运行结果bootsuccess...UARTOCommunicationTestExamplePleaseinputwordsTthenpressEnter:如果输入就会马上显示在超级终端上(假设输入为abcdefg)，输入回车符后打印一整串字苻:Thewordsthatyouinputare：abcdefg按回车键就会显示：abcdefg串口通信成功完成。5、总结与体会一方面，通过这一周的课程设计，对关于EmbestEduKit-III实验平台，ULINK2仿真器套件，S3C2410X串行通讯(UART)单元结构的知识有了更加深刻的理解，而且对其用法掌握的更加熟练。在课程设计过程中，能够不断地发现问题，并想办法解决，如此提高了解决问题的能力。在程序设计方面，对串口通信的过程有了更深刻的理解和领会。通过本次课程设计，使我对ARM嵌入式开发有了一定的掌握和理解，巩固了我在《ARM嵌入式系统开发及应用》课程中所学的基本理论知识和实验技能，使我对《ARM嵌入式系统开发及应用》课程有了更深入的了解，熟悉了S3C2410的串口的使用，了解S3C2410的内部功能模块，及内核架构。进一步激发了我对所学专业学习的兴趣;提高了我的思考与实践能力。参考文献张勇编著.《ARM原理与C语言程序设计》.西安：西安电子科技大学出版社，2004.王勇编著.《嵌入式系统原理与设计》.杭州：浙江大学出版社，2007.马忠梅.《ARM嵌入式处理器结构与应用》.北京：北京航空航天大学出版社，2002.周立功等编著.《ARM微控制器基础与实战》.北京：北京航空航天大学出版社，200