1、嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計 實驗報告 指導(dǎo)老師：王大全 B組成員 ： 實驗一 LED跑馬燈實驗一、實驗?zāi)康膌 熟悉IAR開發(fā)環(huán)境；l 了解跑馬燈的顯示原理；l 掌握J(rèn)X44B0中的跑馬燈的編程方法；二、實驗設(shè)備l 硬件：JX44B0教學(xué)試驗箱;PC機；J-Link V8仿真器；l 軟件：PC機操作系統(tǒng)Windows XP(98,2000,)；IAR開發(fā)環(huán)境；J-link ARM V4.1i；三、實驗內(nèi)容l 了解S3C44B0X的I/O接口原理。l 利用IAR開發(fā)環(huán)境，用C語言編寫跑馬燈主程序。四、實驗說明 S3C44B0X有多達71個復(fù)合功能的I/O口引腳，可以提供方便的拓展，分成7個端口如下：端口

2、A（10位I/O口）端口B（11位I/O口）端口C（16位I/O口）端口D和G（8位I/O口）端口E和F（9位I/O口） 在主程序開始前，必須定義每個I/O管腳的功能。在特殊功能不用時，作為I/O腳使用 所有的端口都是復(fù)用的，因為是復(fù)用的端口所以在應(yīng)用I/O口之前應(yīng)該對端口進行設(shè)置，使之成為需要的模式，這個模式是由八個I/O控制寄存器GPxCON設(shè)置，其中的x就是A-H。我們以本實驗中用到的GPB為例，GPB的控制寄存器是GPBCON，地址是0x56000010。GPBCON Bit Description GPB10 21:20 00 = Input 10 = nXDREQ0 01 = Ou

3、tput 11 = reserved GPB9 19:18 00 = Input 10 = nXDACK0 01 = Output 11 = reserved GPB8 17:16 00 = Input 10 = nXDREQ1 01 = Output 11 = reserved GPB7 15:14 00 = Input 10 = nXDACK1 01 = Output 11 = reserved GPB6 13:12 00 = Input 10 = nXBREQ 01 = Output 11 = reserved GPB5 11:10 00 = Input 10 = nXBACK 01 =

4、 Output 11 = reserved GPB4 9:8 00 = Input 10 = TCLK0 01 = Output 11 = reserved GPB3 7:6 00 = Input 10 = TOUT3 01 = Output 11 = reserved GPB2 5:4 00 = Input 10 = TOUT2 01 = Output 11 = reservedGPB1 3:2 00 = Input 10 = TOUT1 01 = Output 11 = reserved GPB0 1:0 00 = Input 10 = TOUT0 01 = Output 11 = res

5、erved 每個端口還有數(shù)據(jù)寄存器GPxDAT，和上拉寄存器GPxUP。還是以GPB為例。GPBDAT：地址為0x56000014，從低位到高位依次存儲GPB0GPB10十一個端口在I/O口狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，1表示輸出/輸入高電平，0表示輸出/輸入低電平。GPBUP：地址為0x56000018，從低位到高位依次存儲GPB0GPB10十一個端口在I/O口狀態(tài)下CPU是否提供上拉電阻，0表示提供，1表示不提供。五、實驗步驟1、仔細閱讀實驗說明部分，熟悉S3C44B0X的I/O接口原理及其控制；2、用IAR開發(fā)工具打開打開其中的跑馬燈的工程文件，用實驗一中的方法選用本機的地址中的文檔文件。3、在IAR開

6、發(fā)環(huán)境目錄下編譯源文件，分析并熟悉程序。4、將PC機、仿真器和JX44B0教學(xué)試驗箱連接并打開“J-Link ARM V4.1i中的J-Link 。5、調(diào)試運行程序觀察程序運行，自行修改程序觀察各變量、寄存器等的作用。6、程序運行后在擴展板上的LED燈將輪流顯示（跑馬等）。六、參考例程 相應(yīng)的程序如下：#include "configure.h"#ifdef _PAOMADENG_EN#define LED_ADDR *(unsigned char*)0x02000000void main()LED_ADDR |= 0xf<<4;while(1)LED_ADDR

7、 = 0xe<<4;Delay(1000);LED_ADDR = 0xd<<4;Delay(1000);LED_ADDR = 0xb<<4;Delay(1000);LED_ADDR = 0x7<<4;Delay(1000); #endif /_PAOMADENG_EN七：實驗結(jié)果：板子上可以看到：四個LED燈從上往下，不停地循環(huán)反復(fù)的來回跑，每次只亮一個燈。實驗二 LEDDEMO數(shù)碼管實驗一、實驗?zāi)康膌 熟悉IAR開發(fā)環(huán)境；l 了解數(shù)碼管的顯示原理；l 掌握J(rèn)X44B0中的數(shù)碼管的編程方法；二、實驗設(shè)備l 硬件：JX44B0教學(xué)試驗箱;PC機；J

8、-Link V8仿真器；l 軟件：PC機操作系統(tǒng)Windows XP(98,2000,)；IAR開發(fā)環(huán)境；J-link ARM V4.1i；三、實驗內(nèi)容l 利用IAR開發(fā)環(huán)境，運行出數(shù)碼管的主程序。l 自行編寫數(shù)碼管的程序，循環(huán)顯示0-F字符 四、實驗說明1、LED顯示原理發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器簡稱LED顯示器。LED顯示器具有耗電低、成本低、配置簡單靈活、安裝方便、耐震動、壽命長等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備之中。7段LED由7個發(fā)光二極管按“日”字排列。所有發(fā)光二極管的陽極連接在一起稱共陽極接法，陰極連接在一起稱為共陰極接法。一般共陰極可以不需要外接電阻。其中各二極管的排列如上圖在共陽極

9、接法中，如果顯示數(shù)字“5”，需要在a、c、d、f、g端加上高電壓，其它加低電壓。這樣如果按照dp、g、fe、d、c、b、a的順序排列的話對應(yīng)的碼段是：6DH。其它的字符同理可以得到。2、數(shù)碼管顯示驅(qū)動數(shù)碼管的顯示一般有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩大類，另外按照驅(qū)動方式又分串行驅(qū)動和并行驅(qū)動兩種方式。串行驅(qū)動主要是提供串并轉(zhuǎn)換，減少控制線數(shù)量；并行驅(qū)動對每一個段提供單獨的驅(qū)動，電路相對簡單。這方面參看數(shù)字電路相關(guān)內(nèi)容。下面主要介紹靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示:1）靜態(tài)顯示：LED數(shù)碼管采用靜態(tài)接口時，共陰極或共陽極節(jié)點連接在一起地或者接高電平。每個顯示位的段選線與一個8位并行口線相連，只要在顯示位上的段選位保持段

10、碼電平不變，則該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。這里的8位并行口可以直接采用并行I/O口，也可以采用串行驅(qū)動。相應(yīng)的電路如下：很明顯采用靜態(tài)顯示方式要求有較多的控制端（并行）或較復(fù)雜的電路（串行）。但是在設(shè)計中對器件的要求低。2）動態(tài)顯示在多位LED顯示時，為了簡化電路、節(jié)省端口（在很多系統(tǒng)中I/O端口資源非常寶貴），將所有的段選線冰涼在儀器由一個8位I/O口控制。而共陰極（或共陽極）分別由相應(yīng)的I/O口控制，實現(xiàn)各位的分時選通。由于各個數(shù)碼管共用一個段碼輸出口，分時輪流通電，從而大大簡化了硬件線路。降低了成本。但是這種方式的數(shù)碼管接口電路中數(shù)碼管不宜太多，一般應(yīng)控制在8個以內(nèi)。否則會因為每個數(shù)碼管

11、發(fā)光時間太短而導(dǎo)致亮度低。若LED位數(shù)較多，應(yīng)采用增加驅(qū)動能力的方式提高顯示亮度。典型電路如下：JX44B0采用的是動態(tài)接口辦法，數(shù)碼管采用共陽方式，向該地址寫一個數(shù)據(jù)就可以控制LED的顯示，其原理圖如下圖所示。JX44B0采用兩片74HC273，一片實現(xiàn)片選功能，輸出連在六塊數(shù)碼管的共陽極，另一片控制數(shù)碼管的亮滅?？刂萍拇嫫鞣謩e為：(均為低電平有效)數(shù)碼管掃描控制地址為0x02000006，8位訪問Bit0 控制數(shù)碼管0 低電平有效Bit1 控制數(shù)碼管1 低電平有效Bit2 控制數(shù)碼管2 低電平有效Bit3 控制數(shù)碼管3 低電平有效Bit4 控制數(shù)碼管4 低電平有效Bit5 控制數(shù)碼管5 低

12、電平有效地址0x02000004為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)寄存器，控制數(shù)碼管的段碼輸出。3、 程序解析制作LED字符與碼段對應(yīng)表unsigned char seg7table16 = /* 0 1 2 3 4 5 6 7*/ 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, /* 8 9 A B C D E F*/0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e ; 掃描控制*(U8*) 0x02000006) = 0x3E; /* 使能第一個數(shù)碼管 */段碼輸出*(U8*) 0x02000004) = seg7ta

13、ble0;/* 輸出數(shù)據(jù) 0 */五、實驗步驟1、仔細閱讀實驗說明部分，熟悉LEDDEMO數(shù)碼管的原理及驅(qū)動機制；2、用IAR開發(fā)工具打開打開其中的跑馬燈的工程文件，用實驗一中的方法選用本機的地址中的文檔文件。3、在IAR開發(fā)環(huán)境目錄下編譯源文件，分析并熟悉程序。4、將PC機、仿真器和JX44B0教學(xué)試驗箱連接并打開“J-Link ARM V4.1i中的J-Link 。5、調(diào)試運行程序觀察程序運行，自行修改程序觀察各變量、寄存器等的作用。六、參考例程 相應(yīng)的程序如下：/*/* */* FILE NAME VERSION */* */* LEDDEMO.C 1.0 */* */* DESCRIP

14、TION */* */* JX44B0(S3C44B0X)數(shù)碼管顯示實驗 */* */* */* DATA STRUCTURES */* */* FUNCTIONS : */* 在JX44B0教學(xué)實驗箱數(shù)碼管上循環(huán)顯示字符'0'到字符'F' */* */* DEPENDENCIES */* JX44B0-1 */* JX44B0-2 */* JX44B0-3 */* */* */* NAME: */* REMARKS: */* */*Copyright (C) 2003 Wuhan CVTECH CO.,LTD */*/*/* 顯示碼表 */* 七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)：

15、 */* A */* - */* | | */* F| |B */* | G | */* - */* | | */* E| | C */* | | */* - */* D */* */* 七段數(shù)碼管顯示原理： */* JX44B0采用共陽方式連接，為0時點亮、為1時熄滅 */* */* 七段數(shù)碼管字符與碼段對應(yīng)表 */*字符 DPGFEDCBA段碼(共陰)段碼(共陽) */* 0001111113FH C0H */ /* 10000011006H F9H */* 2010110115BH A4H */* 3010011114FH B0H */* 40110011066H 99H */* 501

16、1011016DH 92H */* 6011111017DH 82H */* 70000011107H F8H */* 8011111117FH 80H */* 9011011116FH 90H */* A0111011177H 88H */* B011111007CH 83H */* C0011100139H C5H */* D010111105EH A1H */* E0111100179H 86H */* F0111000171H 8EH */* -0100000040H BFH */* .1000000080H 7FH */*熄滅0000000000H FFH */*/#define U

17、8 unsigned charstatic int delayLoopCount=1000;unsigned char seg7table16 = /* 0 1 2 3 4 5 6 7*/ 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, /* 8 9 A B C D E F*/ 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e,;void Delay(int time);void display_seg7();void flash_seg7();/*/* 函數(shù)說明: EB44B0 7段構(gòu)共陽數(shù)碼管測試

18、*/* 功能描述: 在數(shù)碼管上顯示012345 */* 返回代碼: 無 */* 參數(shù)說明: 無 */*/Void main(void) int i;int j= 0;for( ; ; )for(i=0;i<=0x05;i+) *（UB*）0x02000006）=0x3f-(1<<j); *（UB*）0x02000004）=seg7tablei; j+; if (j>=6) j=0; delay(3000); *（UB*）0x02000006）=0x3f； /*/* Function name : 循環(huán)延時子程序 */* Description : 循環(huán) 'tim

19、e' 次 */* Return type ：void */* Argument : 循環(huán)延時計數(shù)器 */*/void Delay(int time) int i; for(;time>0;time-)for(i=0;i<delayLoopCount;i+);七、實驗結(jié)果 以上4步操作如跑馬燈實例一樣。5.當(dāng)程序運行正常，將代碼燒寫到JX44B0教學(xué)試驗箱:，按順序從0-5一個燈一個燈的亮過去以上兩個實驗用到的地址表格：表3-1 JX44B0地址空間分配表地址區(qū)間說 明數(shù)據(jù)寬度(位)讀/寫屬性0x000000000x0003fffffFLASH存儲器：28F320，4M字節(jié)；

20、16R/W0x02000000控制LED跑馬燈及鍵盤掃描：bit03 控制鍵盤掃描；bit47控制跑馬燈的顯示。低電平有效。8W0x02000002讀入鍵盤掃描值：bit03有效，某位為低時，對應(yīng)列有鍵按下。8R0x02000004數(shù)碼管數(shù)據(jù)寄存器。8W0x02000006數(shù)碼管掃描控制寄存器：bit0bit5：低電平有效。8W 實驗四 矩陣鍵盤驅(qū)動實驗一、實驗?zāi)康膌 熟悉IAR開發(fā)環(huán)境；l 了解矩陣鍵盤驅(qū)動實驗的顯示原理，和掌握矩陣鍵盤驅(qū)動實驗的編程方法；l 掌握通過輸入/輸出端 口擴展鍵盤的方法二、實驗設(shè)備l 硬件：JX44B0教學(xué)試驗箱;PC機；J-Link V8仿真器；l 軟件：PC機

21、操作系統(tǒng)Windows XP(98,2000,)；IAR開發(fā)環(huán)境；J-link ARM V4.1i；三、實驗內(nèi)容l 利用IAR開發(fā)環(huán)境，運行出矩陣鍵盤驅(qū)動實驗的主程序，掌握在IAR集成開發(fā)環(huán)境中編寫和調(diào)試程序的基本過程。l 了解鍵盤的構(gòu)成以及原理，自行編寫矩陣鍵盤驅(qū)動實驗的程序。四、實驗說明1、掃描按鍵實現(xiàn)鍵盤有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實現(xiàn)鍵盤掃描；再就是用軟件實現(xiàn)鍵盤掃描。作為一個嵌入系統(tǒng)設(shè)計人員，總是會關(guān)心產(chǎn)品成本。目前有很多芯片可以用來實現(xiàn)鍵盤掃描，但是鍵盤掃描的軟件實現(xiàn)方法有助于縮減一個系統(tǒng)的重復(fù)開發(fā)成本，且只需要很少的CPU 開銷。嵌入式控制器的功能很強，可以充分利用這一資源

22、，這里就介紹一下軟鍵盤的實現(xiàn)方案。通常在一個鍵盤中使用了一個瞬時接觸開關(guān)，并且用如圖4-1 所示的簡單電路，微處理器可以容易地檢測到閉合。當(dāng)開關(guān)打開時，通過處理器的I/O 口的一個上拉電阻提供邏輯1；當(dāng)開關(guān)閉合時，處理器的I/O 口的輸入將被拉低到邏輯0。可遺憾的是，開關(guān)并不完善，因為當(dāng)它們被按下或者被釋放時，并不能夠產(chǎn)生一個明確的1 或者0。盡管觸點可能看起來穩(wěn)定而且很快地閉合，但與微處理器快速的運行速度相比，這種動作是比較慢的。當(dāng)觸點閉合時，其彈起就像一個球。彈起效果將產(chǎn)生如圖4-2 所示的好幾個脈沖。彈起的持續(xù)時間通常將維持在5ms30ms 之間。如果需要多個鍵，則可以將每個開關(guān)連接到微

23、處理器上它自己的輸入端口。然而，當(dāng)開關(guān)的數(shù)目增加時，這種方法將很快使用完所有的輸入端口。下圖是按鍵的抖動鍵盤上排列這些開關(guān)最有效的方法（當(dāng)需要5 個以上的鍵時）就形成了二維矩陣。當(dāng)行和列的數(shù)目一樣多時，也就是方型的矩陣，將產(chǎn)生一個最優(yōu)化的布列方式（I/O端被連接的時候）。一個瞬時接觸開關(guān)（按鈕）放置在每一行與每一列的交叉點。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個輸出端口的一位驅(qū)動，而每一列由一個電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤掃描過程就是讓微處理器按有規(guī)律的時間間隔查看鍵盤矩陣，以確定是否有鍵被按下。一旦處理器判定有一個鍵按下，鍵盤掃描軟件將過濾掉抖動并且判定哪個鍵被按下。每

24、個鍵被分配一個稱為掃描碼的唯一標(biāo)識符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來判定應(yīng)該采取什么行動。換句話說，掃描碼將告訴應(yīng)用程序按下哪個鍵。某一時刻按下多個鍵（意外地或者故意地）的情況被稱為轉(zhuǎn)滾。能夠正確識別一個新鍵被按下（即使n-1 個鍵已經(jīng)被按下）的任何算法被稱為具有n 鍵轉(zhuǎn)滾的能力。本章提出的矩陣鍵盤系統(tǒng)設(shè)計，在這種系統(tǒng)中用戶輸入可能發(fā)生相繼按鍵。這些系統(tǒng)通常不需要具有像終端或者計算機系統(tǒng)上的鍵盤的全部特征那樣的鍵盤。鍵盤掃描算法：在初始化階段，所有的行（輸出端口）被強行設(shè)置為低電平。在沒有任何鍵按下時。所有的列（輸入端口）將讀到高電平。任何鍵的閉合將造成其中的一列變?yōu)榈碗娖?。為了查看是?/p>

25、有一個鍵已經(jīng)被按下，微處理器僅僅需要查看任一列的值是否變成低電平。一旦微處理器檢測到有鍵被按下，就需要找出是哪一個鍵。過程很簡單，微處理器只需在其中一行上輸出一個低電平。如果它在輸入端口上發(fā)現(xiàn)一個0 值，該微處理器就知道在所選擇行上產(chǎn)生了鍵的閉合。相反，如果輸入端口全是高電平，則被按下的鍵就不在那一行，微處理器將選擇下一行，并重復(fù)該過程直到它發(fā)現(xiàn)了該行為止。一旦該行被識別出來，則被按下鍵的具體的列可以通過鎖定輸入端口上唯一的低電位來確定。本實驗板按鍵電路如下：2、S3C44B0中相關(guān)設(shè)置本實驗采用內(nèi)存地址直接控制鍵盤：地址0x02000000的bit03作為鍵盤掃描的行輸出，地址0x02000

26、002的bit03作為鍵盤掃描的列輸入。3、 鍵盤處理流程Ø 依次將鍵盤的每一行輸出低電平，延時一段時間Ø 然后獲取該行中各列的輸入情況，如果各列全部為1則繼續(xù)查詢下一行，否則延時一段時間并重新掃描一次Ø 如果掃描結(jié)果與上次掃描結(jié)果相同則調(diào)用key_get_char獲取鍵碼，然后調(diào)用display_num在LED上顯示相應(yīng)鍵值。Ø 通過如下程序?qū)㈡I盤的row行輸出低電平：unsigned char* keyboard_port = (unsigned char*)0x20000000;*keyboard_port = (0x00000001 <&l

27、t; row);3、程序解析本實驗中用到的主要函數(shù)如下：void Main(void)int row;unsigned char ascii_key, input_key, key_mask = 0x0F;unsigned char*keyboard_port_scan = (unsigned char*)0x02000000;unsigned char*keyboard_port_value = (unsigned char*)0x02000002;while(1)for( row = 0; row < 4; row+)*keyboard_port_scan = (0x00000001

28、<<row); /*將row列置低電平*/delay(10000);/*延時*/input_key = (*keyboard_port_value) & key_mask;/*并獲取第一次掃描值*/if(input_key = key_mask)continue;/* 沒有按鍵*/* 延時，再次獲取掃描值，如果兩次的值不等，則認(rèn)為是一個干擾*/delay(10000);if (*keyboard_port_value) & key_mask) != input_key) continue;ascii_key = key_get_char(row, input_key

29、);/* 查表*/display_num( ascii_key);/* 顯示結(jié)果*/改進后的組合鍵的主程序void main(void)int row;unsigned char ascii_key, input_key, key_mask = 0x0F;unsigned char*keyboard_port_scan = (unsigned char*)0x02000000;unsigned char*keyboard_port_value = (unsigned char*)0x02000002;unsigned char Key1,Key2,Key_Count=0,Key_Show=0;

30、 while(1) for( row = 0; row < 4; row+) input_key=key_mask;/把 *keyboard_port_scan = (0x00000001<<row); /*將row行置低電平*/ delay(20000); input_key = (*keyboard_port_value) & key_mask;/*并獲取第一次掃描值*/ if(Key_Show=0) display_num1(Key1); Key_Show=1; else if(Key_Show=1) display_num2(Key2); Key_Show=0

31、; if (*keyboard_port_value) & key_mask) != input_key) continue; if(input_key = key_mask)continue; /沒有按鍵 if(Key_Count=0 ) Key1 = key_get_char(row, input_key); Key_Count=1; else Key2 = key_get_char(row, input_key); Key_Count=0; 五、實驗步驟1、仔細閱讀實驗說明部分，熟悉掃描鍵盤的機制；2、直接用IAR打開已有的工程文件，或者按照實驗一中的方法重新建立工程（當(dāng)函數(shù)無法

32、通過右鍵跳轉(zhuǎn)的時候，就必須重新建立工程，把所需文件放在一個文件夾下）3、在IAR環(huán)境下編譯源文件。（詳見實驗一），分析并熟悉程序。4、在IAR環(huán)境下調(diào)試運行程序觀察程序運行。自行修改程序觀察各變量、寄存器等的作用。 5、按下擴展板上的鍵盤，觀察數(shù)碼管顯示情況，在實際的應(yīng)用中如何應(yīng)用鍵盤掃描六、參考例程 相應(yīng)的程序如下：/*/* */* FILE NAME VERSION */* */* KEY.C 1.0 */* */* DESCRIPTION */* */* JX44B0(S3C44B0X)鍵盤實驗 */* */* */* DATA STRUCTURES */* */* FUNCTIONS

33、: */* 在JX44B0教學(xué)實驗箱進行鍵盤掃描的實驗 */* */* DEPENDENCIES */* JX44B0-1 */* JX44B0-2 */* JX44B0-3 */* */* */* NAME: */* REMARKS: */* */*Copyright (C) 2003 Wuhan CVTECH CO.,LTD */*/*/* 學(xué)習(xí)JX44B0中鍵盤的處理方法： */*/* functions */void delay(int count);void display_num(unsigned char number);/* 數(shù)碼管顯示碼表，請參考led實驗 */unsigned char seg7table16 = /* 0 1 2 3 4 5 6 7*/ 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, /* 8 9 A B C D