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嵌入式系统大型实验报告（2014 级）实验题目电子广告牌的设计与实现学生姓名 学生学号 指导教师 专业班级 所在学院 提交日期2017.6.9电子广告牌的设计与实现一、实验目的通过实验掌握S3C2410X的中断控制寄存器的使用；通过实验掌握S3C2410X处理器的中断响应过程；通过实验掌握ARM处理器的中断方式和中断处理过程；通过实验掌握ARM处理器中断处理的软件编程方法；了解看门狗定时器的作用；掌握S3C2410X看门狗定时器的计时和中断的使用；初步掌握液晶屏的使用及其电路设计方法；掌握S3C2410X处理器的LCD控制器的使用；通过实验掌握液晶显示文及图形的方法与程序设计。掌握S3C2410X芯片的I/O控制寄存器的配置；了解ARM芯片中复用I/O 口的使用方法； 掌握矩阵LED的应用原理。二、实验设备硬件：Embest Edu Kit-IV平台，ULINK2仿真器套件，PC机；软件：Vision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。三、实验内容1. 编写液晶显示屏驱动程序和应用程序，要求能够显示ASCII码字符、汉字字符、简单图 形、彩色位图，用定时器控制某一元素显示的时间并周期性地发生变化。2, 编写点阵屏驱动程序和应用程序，设计字码库，要求能够显示ASCII码字符和汉字字符。用按键控制点阵屏的向左、向右方向的滚动，以及字符的闪动。四、实验原理按键中断实验原理主板上有两路按键，左边的KEY 1按键，其导出了一个输出信号KEY0，信号KEY2对应 了标号EXINT1。按键信号EXINT0直接输入到CPLD芯片。在实验平台中，EXINT0信号经过 CPLD逻辑处理后，最终连接到CPU的中断引脚上。实验平台的CPLD内部逻辑如下图：IROCFIRQNE7IRQKEYJNT1177QJO4) 叶，- _r/ j - - *二3呼Kppu JNT1 (270_103)ISRQOIBMRQ1I泗时6ISAIRO7 *ReservedEIN71IBMRQ2IEIMRO3ISA3RQ58 art Dais BusISA1RO4幻 litDgWclrq StaftfsRegO StjlusRegl1 r列底如 I图1 CPLD内部逻辑按键中断EINT0是由状态寄存器StatusReg1与中断控制器CtrlReg1来控制的，并且 按键中断EINT0与其它外部中断（如IRQCF、IRQKEY等）共享了一个CPU中断，在初始状态， 这些引脚信号为高电平。下面说明CPLD芯片上与按键中断相关的寄存器：表1中断控制寄存器Ctrl Reg1（地址0x06600000）BIT?BIT6BIT5BIT4BIT3BIT?BIT1BITOIRQNETIRQKEYIRQCFIRQCANReservedEINT1EINTOReserved中断控制寄存器Ctrl Reg 1是8位只写寄存器。它的每个位分别控制了一个外部中断。 其中按键中断EINT0位于BIT1位。往寄存器相应位写1，则相应中断被屏蔽；相应位清零， 则相应中断被打开。表2中断状态寄存器Status Reg1 （地址0x06200000）B1T7B1T6BITSBIT4BITSBIT2BIT1Bl TOIRQNETIRQKEYIRQCFIRQCANReservedEINT1EINTOReserved状态寄存器Status Reg1是8位只读寄存器。它的每个位分别实时反映了一个外部中 断信号的状态，其中BIT 1位反映了按键中断EINT0的状态，比如当前按建KEY2没有键按 下，则中断信号引脚EINT0为高电平，此时寄存器Status Reg1的BIT 1位也为高电平；当 有键按下，EINT0变为低电平，则Status Reg 1的BIT1位也变为低电平。看门狗定时器原理看门狗模块包括一个预比例因子放大器，一个四分频的分频器，一个16位计数器看门狗的时钟信号源来自PCLK,为了得到宽范围的看门狗信号，PCLK先被预分频，之后再经 过分频器分频。预分频比例因子和分频器的分频值，都可以由看门狗控制寄存器(WTCON) 决定，预分频比例因子的范围由0到255,分频器的分频比可以是16, 32, 64或者128。图2 S3C2410X看门狗的功能框图看门狗定时器时钟周期的计算t_watchdog=1/(PCLK/(Prescaler value+1)/Division_factor )式中 Prescaler value 为预分频比例放大器的值o Division_factor是四分频的分频比，可以是16, 32, 64或128 。一旦看门狗定时器被允许，看门狗定时器数据寄存器(WTDAT)的值不能被自动的装载到 看门狗计数器(WTCNT)中。因此，看门狗启动前要将一个初始值写入看门狗计数器(WTCNT) 中。WTCON、WTDAT、WTCNT描述如下所示：表3看门狗定时器控制寄存器(WTCON)寄存器地眦描述城位值WTCON0X530。谟/写百门狗定控制寄存器0KB021表4 WTCON位描述WTCOM位描述通有值预装比例因子L5:8蔑装比例低 有效苞帽节0 -2550x80保阕7:&保留00看门狗便能5使能和禁止寄门曲定时器0=禁止着门狗是时器1 便能看门狗定时器0时钟选择4:3这两位袂定时钟分颇国素 0:1/1601:1/32103 1/6411:1/12000中断使能2中断的禁止和便能 。=禁止中IK产生 L=便能中断产生0保葡1保帝0复位使能0墨止和十危。门拘"勺 却的输出1=并门犹复V措号快能。=看门宛复直借与装止1WTDAT用于指定超时时间，在初始化看门狗操作后看门狗数据寄存器的值不能被自动 装载到看门狗计数寄存器（WTCNT）中。然而，如果初始值为0x8000，可以自动装WTDAT 的值到WTCNT中。表4看门狗定时器数据寄存器（WTDAT）寄存器读/写描述复位值WTDAT0X53000004读伟看门拘数IK寄存器QXS000表4看门狗计数寄存器（WTCNT）奇存器地址描述贫位值WTCNT0；53000008抒门狗计数器的半前值0X8000WTCNT包看门狗定时器工作的时候计数器的当前计数值。注意在初始化看门狗操作后看门 狗数据寄存器的值不能被自动装载到看门狗计数寄存器（WTCNT）中，所以看门狗被允许之 前应该初始化看门狗计数寄存器的值。LCD屏原理LCD控制器主要提供液晶屏显示数据的传送、时钟和各种信号的产生与控制功能。S3C2410X处理器的LCD控制器主要部分框图如图所示:图3 LCD控制器框图写一个16位数据的颜色数据（为了分析的方便，把它写成二进制）RGB=10101101 10111001根据上面的结构可以得出分析一下RGB各是多少a）blue:offset:0,length:5偏移量为0，长度为5，从RGB中提取出来便是“ 11001”；b）green:offset:5, length:6偏移量为5，长度为6，从RGB中提取出来便是“ 101101；c）red:offset:11, length:5 偏移量为11，长度为5，从RGB中提取出来便是“10101下图表示了对应16位TFT，一个象素点的RGB示意图。屏幕上1个象素用16位表 示。A31 A30A29 A20 A27 A(26 AR5 A24 A23 A22 A21 A20 A19 A18 A17呻可16APPNon-Palette)A|15AUA13A12|A|1A9 A6 A7 A6 A5J A4 A3 A2 A1J A(印LCD Panel图4象素点的RGB示意图LED点阵原理点阵屏由发光LED矩阵块组成°16X16点阵屏即屏上有16X16个LED发光二极管， 每个发光二极管可理解为一个像素点，它们被按着行与列的形式整齐地排列，通过控制每 个LED （像素点）的亮灭，点阵屏可与计算机同步显示汉字、英文文和图形。要在点阵屏上显示字符、图形，只需要按照字符/图形的编码，点亮矩阵屏上相应的 LED即可。在实验平台上，矩阵屏为16X16点阵，每屏显示两个字符，只需要把16X8 点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码（2X16字节）的显示缓冲区，然后根据显示缓 冲区的内容控制点阵屏上LED灯的亮灭。字库码表明了显示某个字符时点阵屏上的。LED 的亮灭布局，每一个LED灯的状态用一位二进制表示，1表示该LED亮，0表示该LED灭， 对于16X8点阵的字库码，每个字符的字库码所占用的存储容量为16*8/8 = 16 Byte。在点阵屏显示驱动程序中，开辟一个显示缓冲区用来接受字库码，（字库码是由应用程 序传递过来的），然后采用动态扫描的方法来实现字符、图形的显示。每次扫描一行，这样 依次循环扫描16行，经过一定的延时处理，就可以实现字符、图片的静态显示。为了实现字符和图片的动态流动显示，还需要一个大小为可容纳3个字符字库码（3X 16字节）的缓冲区，该缓冲区中每次保存3个字符的字库码。在显示过程中，为了达到流 动效果，每次将该缓冲区中的前两个字符字库码的各字节左移i位与其后第16字节右8-i 位相或的结果复制到显示缓冲区中显示，直到第一个字符完全移出、第三个字符完全移入 时，更新缓冲区。如此循环即可实现字符的流动显示。在显示时，根据字库码，对点阵屏逐行动态扫描。扫描时，行线的数据与列线的数据 都通过CD4094锁存起来，然后经过片选使能再同时输出。五、实验步骤1. 准备实验环境使用ULINK2仿真器连接Embest Edu Kit-IV实验平台的主板JTAG接口；使用Embest Edu Kit-IV实验平台附带的交叉串口线，连接实验平台主板上的COM2和PC机的串口（一般PC 只有一个串口，如果有多个请自行选择，笔记没有串口设备的可购买USB转串口适配器扩 充）；使用Embest Edu Kit-IV实验平台附带的电源适配器，连接实验平台主板上的电源接 口。2. 串口接收设置在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序，或者使用实验平台附带光盘内 设置好了的超级终端，设置超级终端：波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控 制，或者使用其它串口通信程序。3. 打开实验例程进行调试编译程序，进行调试，将程序烧到FLASH中。4. 观察实验结果直接查看液晶屏、LED点阵，按下KEY1和KEY2观察LED点阵的变化。六、实验关键代码液晶显示屏功能及看门狗定时器：void _irq watchdog_int(void)/看门狗定时器中断服务程序 BitmapViewTft16Bit_800480(UINT8T *)(g_ucBitmap);ClearPending(BIT_WDT);f_ucSecondNo+;if(f_ucSecondNo=2)Lcd_DspHz24(50,100,WHITE, 抓住这感觉")；/显示汉字if(f_ucSecondNo=5)Lcd_DspAscII6x8(70,140,WHITE,C)；/显示字母if(f_ucSecondNo=6)Lcd_DspAscII6x8(70,150,WHITE,"o");if(f_ucSecondNo=7)Lcd_DspAscII6x8(70,160,WHITE,"c");if(f_ucSecondNo=8)Lcd_DspAscII6x8(70,170,WHITE,"a");if(f_ucSecondNo=9)Glib_Rectangle(100,160,320,340,WHITE);/® 矩形框 LED点阵屏功能：按键中断void _irq int_int(void)/按 键中断服务unsigned char Status;Status = rCPLDIntStatus;Status = (Status & 0x6);if(Status & 0x2)uart_printf(" Eint0 interrupt occurred.n");if(d=0)/若是左移，则改为右移，否则相反d=1;elsed=0;rCPLDIntControl |= (1<<1);rCPLDIntControl &= (1<<1);else if(Status & 0x4)uart_printf(" EINT1 interrupt occurred.n");if(s=0)/如是终止则继续，否则相反s=1;elses=0;rCPLDIntControl |= (1<<2);rCPLDIntControl &= (1<<2);rEINTPEND=(1<<9);ClearPending(BIT_EINT8_23);汉字和字符左右滚动与停止字符移位与停止static void refresh_display_array(u8 bits, u8 *str)u32 i;u32 remaining_bits = 8-bits;if(s=0)/判断是否停止if(d=0)/判断左右移动for(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i = (*str<<bits) |(*(str+16)>>remaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1 =(*(str+16)<<bits) |(*(str+32)>>remaining_bits); str+;elsefor(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i=(*(str+16)>>bits) |(*(str+32)<<remaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1 = (*str>>bits) |(*(str+16)<<remaining_bits); str+;汉字移位与停止static void refresh_display_word(u8 bits, u8 *str)u32 i;u32 remaining_bits ;u32 remaining_bits2;if(s=0)/判断是否停止if(d=0)/判断左右移动if(bits<=8)remaining_bits=8-bits;for(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i = (*str<<bits) | (*(str+1)>>remaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1=(*(str+1)<<bits)|(*(str+32)>>remaining_bits);str+=2;elseremaining_bits=bits-8;remaining_bits2=16-bits;for(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i = (*(str+1)<<remaining_bits) |(*(str+32)>>remaining_bits2);l_display_array2*(i+1)-1=(*(str+32)<<remaining_bits)|(*(str+33)>>remaining_bits2);str+=2;elseif(bits<=8)remaining_bits=8-bits;for(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i = (*(str)>>bits) |(*(str+33)<<remaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1=(*(str+1)>>bits) |(*(str)<<remaining_bits); str+=2;elseremaining_bits=bits-8;remaining_bits2=16-bits;for(i=0;i<16;i+)l_display_array2*i=(*(str+33)>>remaining_bits) |(*(str+32)<<remaining_bits2);l_display_array2*(i+1)-1=(*(str)>>remaining_bits)|(*(str+33)<<remaining_bits2);str+=2;闪烁void led_off(void)UINT8T i=0;UINT8T j=2,k=0;UINT16T x;for(i = 0; i < 32; i+)disprami = 0xFF;i=0;while(i < 16)Rstr_L;Lstr_L;DisEn_Dataout;do j ;write_R4094(disprami * 2 + j);while(j);x=(0x8000 >> i);write_L4094(x);En_Dataout;for(k = 0;k < 250; k+);i+;j = 2;/ Enable RSTR/ Enable LSTR/ lock the data/ Write the row data/ Write one list data/ Output the data七、实验效果显示与说明由于先初始化看门狗，先LCD显示，显示汉字和英文后，画出一个框，效果如下图所 示.LCD显示后，在滚动字幕“抓住这感觉Coca”，按下KEY1切换左右滚动， 止并闪烁，效果图如下所示：按下KEY2停图6 LED效果图八、实验总结对于RAM试验箱的操作还不是很熟悉，调试出现问题也像同学虚心请教。时间有点紧 张，如果时间更加充裕可以做的更好。