嵌入式系统课程设计任务书三.doc

嵌入式系统课程设计任务书三2011-2012学年第一学期 理工科软件机电专业适用一、目的 嵌入式系统课程设计为学生提供了一个理论与实践相结合的机会。既锻炼了学生动手能力，又会加深理解学生在课堂所学习的理论知识。通过课程设计可以将课本上的理论知识和实际应用有机的结合起来，培养学生又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的综合素质。嵌入式系统课程设计的主要目标是：（1）掌握构建嵌入式系统软硬件平台的基本技能；（2）具备基本嵌入式系统下C语言编程能力、嵌入式操作系统基本调试的能力；（3）了解应用嵌入式系统技术开发一套嵌入式系统设备的方法。二、设计题目基于ARM的滚屏LED广告牌开发三、设计原理1、点阵LED屏硬件原理EMBEST实验平台设计了一个 1616的点阵屏。点阵屏由发光LED矩阵块组成。1616点阵屏即屏上有 1616 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、英文文本和图形。本实验平台的点阵屏电路如下图：图1 点阵屏的行扫描信号图2 点阵屏的列扫描信号图3 点阵屏的行驱动信号图4 点阵屏的接口电路本实验平台使用的1616点阵屏上，每一行16个LED，它们采用共阳极的接法；每一列16个LED，它们采用共阴极的接法。如上图4中，QL1QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行；LR1LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现汉字、图形的显示。 为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了 CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将CPU的串行数据转化为并行数据输出。 如上图1与图2，行（列）扫描信号分别采用了两片CD4094级连的方式来构成，第一片的数据溢出信号LQS连接到第二片的串行数据输入口。在图1中，当CPU通过DATA引脚串行输入16位的行扫描信号时，第一片CD4094（标号U1101）存储先输入的8位数据，后输入的8位数据通过引脚LQS溢出，然后输入并存储到第二片CD4094（标号U1102）。 CLK信号是时钟信号，当时钟信号为高电平时，CD4094 允许串行输入的数据发生变化。LL1LL8 是并行输出信号。LOE为全局输出使能信号，当LOE输入高电平时，CD4094 上锁存的并行数据全部输出。列线扫描信号也是同样的方式，如图2。 在图3与图4 中，行线扫描信号LL1LL16分别外接电阻（限流）后接至NPN型三极管，最后引出行线驱动信号QL1QL16。三极管提高了行线输出信号的驱动能力。在图4中，如果RQx（x为116的整数）输出低电平，那么相应的三极管导通，行驱动信号 QLx（x为116的整数）将输出高电平。2. 软件设计 本实验要求编写点阵屏驱动程序以及点阵屏应用程序。驱动程序要求实现字符、图形显示；应用程序可以调用驱动接口，在点阵屏中显示字符与图形。 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。在本实验平台上，矩阵屏为 1616 点阵，每屏显示两个字符，只需要把 168 点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码（216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 168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（316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 字节右移 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。 在本设计中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此对它们的工作模式应配置为输出模式。四、设计要求（1）分析矩阵LED屏模块硬件原理图，了解矩阵LED屏块基本的构成及其硬件电路的基本工作原理。（2）使用ULINK2仿真器连接Embest EduKit-IV实验平台上使用Keil软件编写矩阵LED屏模块的驱动程序并调试，使得矩阵LED屏模块可以正常工作运行。（注：代码要求条理清晰，并在主要程序代码部分添加注释说明）（3）编写相应的嵌入式程序，要求实现在EMBEST开发箱矩阵LED屏左滚屏、右滚屏显示广告内容信息的子程序。（4）按下开发箱上KEY1，开发箱ADC0通道的转换数值滚屏显示在LED广告屏上，按下开发箱上KEY2，LED广告屏滚屏显示自己名字的拼音。五、课程设计进度表（17周）序号阶段内容所需时间1任务分析、需求分析、系统设计17周（周一）2系统调试及报告撰写17周（周二周四）3提交课程设计报告 （电子版和打印版）17周（周五之前）合 计1周六、 考核评估 1课程设计评分标准评 定 项 目评分成绩1选题合理，目的明确20分2实验平台搭建合理，MDK代码成功调试，嵌入式开发箱演示正常无误，程序代码达到设计要求。40分3软件设计的总体思想、模块图、流程图，代码准确无误。20分4设计报告的规范化、内容充实、参考文献充分。20分总分100分2课程设计报告要求：（1）不少于25页，电子稿及打印稿（A4）。（注：电子稿请在17周周五前发送至电子邮箱6559603，打印稿统一交至机电系办公室）（2）主要内容及装订顺序：封面（统一提供）、目录、正文、参考文献、附录：嵌入式开发设计主要程序源代码。（注：附录为课程设计报告样稿）（3）正文部分应该包括：需求分析；总体设计；详细设计；系统测试；系统的不足及需改进的部分等。（4）设计报告严禁抄袭，否则按不及格论。嵌入式系统课程设计报告 题 目 系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 完成时间： 目 录（3号，黑体，居中）（空1行，以小4号黑体设置字体及大小，行间距22、字间距标准）1 XXXXXX 1.1 XXXXXX 1.2 XXXXXX2 XXXXXX 2.1 XXXXXX 2.2 XXXXXX参考文献附录第一章 （3号，黑体，居中，行距30）（标题下空一行）1.1 XXXXXX （小3号，黑体，左起，行距30）1.1.1 XXXXXX（4号，黑体，左起，行距26）（1） XXXXXX（小4号，黑体，左起，行距20）正文：空4格左起以小四号宋体打印正文，行距20。图：图题采用中文，中文字体为五号黑体。引用图应在图题右上角标出文献来源。图号以章为单位顺序编号。图1.1 （五号黑体）图1.2 表格：按章顺序编号，表内必须按规定的符号标注单位。表1.1 (五号黑体)公式：公式书写应在文中另起一行，居中排列。公式序号按章顺序编号。 S=ab 1.1 V=abh 1.2参考文献（三号、黑体、居中）（标题下空一行，以小四号宋体打印参考文献。行距20）参考文献格式示例：1 专著著录格式序号著者.书名.版本(第一版不写).出版地：出版者，出版年.起止页码例:孙家广，杨长青.计算机图形学.北京：清华大学出版社，1995.2628Sun Jiaguang, Yang Changqing. Computer graphics.Beijing: Tsinghua University Press,1995.2628(in Chinese)例:2Skolink M I. Radar handbook. New York: McGraw-Hill, 19902 期刊著录格式序号作者.题名J.刊名，出版年份，卷号(期号)：起止页码例:3李旭东，宗光华，毕树生，等.生物工程微操作机器人视觉系统的研究.北京航空航天大学学报，2002，28(3)：249252Li Xudong, Zong Guanghua, Bi Shusheng, et al. Research on global vision system for bioengineering-oriented micromanipulation robot system. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2002,28(3):249252(in Chinese)3论文集著录格式序号作者.题名A.见(英文用In)：主编.论文集名C.出版地：出版者，出版年.起止页码例:张佐光，张晓宏，仲伟虹，等.多相混杂纤维复合材料拉伸行为分析见：张为民编.第九届全国复合材料学术会议论文集(下册)北京：世界图书出版公司，1996.410416例:Odoni A R. The flow management problem in air traffic control. In: Odoni A R, Szego G,eds. Flow Control of Congested Networks. Berlin: Springer-Verlag,1987.2692984 学位论文著录格式序号作者.题名D.保存地点：保存单位，年例:6金 宏.导航系统的精度及容错性能的研究.北京：北京航空航天大学自动控制系，19985 科技报告著录格式序号作者.题名.报告题名及编号，出版年例:Kyungmoon Nho. Automatic landing system design using fuzzy logicR.AIAA-98-4484,19986 国际或国家标准著录格式序号标准编号，标准名称S例:8GB/T 161591996，汉语拼音正词法基本规则S7 专利著录格式序号专利所有者.专利题名.专利国别：专利号，出版日期例:9姜锡洲.一种温热外敷药制备方案中国专利：881056073，1989-07-068 电子文献著录格式序号作者.题名电子文献/载体类型标识.电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期例:10王明亮.关于中国学术期刊标准化数据系统工程的进展EB/OL 说明： 参考文献应是公开出版物，按在论著中出现的先后用阿拉伯数字连续排序. 参考文献中外国人名书写时一律姓前，名后，姓用全称，名可缩写为首字母(大写)，不加缩写点(见例2). 参考文献中作者为3人或少于3人应全部列出，3人以上只列出前3人，后加“等”或“et al”(见例3). 在著录中文参考文献时应提供英文著录，见例、例3. 参考文献类型及其标识见表1，电子参考文献类型及其标识见表2. 电子文献的载体类型及其标识为： 磁带MT， 磁盘DK， 光盘CD，联机网络OL.表1 参考文献类型及文献类型标识参考文献类型专著论文集报纸文章期刊文章学位论文报告标准专利文献类型标识MCNJDRSP表2 电子参考文献类型及其标识电子参考文献类型数据库计算机程序电子公告电子文献类型标识DBCPEB附 录（三号、黑体、居中）（附录下空2行，换行后打印以下内容）1、计算机源程序或资料