1、中北大學(xué)嵌入式實訓(xùn)周任務(wù)書 2011-2012 學(xué)年第 二 學(xué)期學(xué) 院：軟件學(xué)院方 向：嵌入式軟件開發(fā)學(xué) 生 姓 名：秦文淵學(xué) 號：設(shè) 計 題 目：基于嵌入式的數(shù)碼相框設(shè)計鼠標(biāo)模塊設(shè)計起 迄 日 期:2012年 5 月 22 日 6 月 22 日設(shè) 計 地 點:德懷樓8層實驗室指 導(dǎo) 教 師:喬道跡下達(dá)任務(wù)書日期: 2012年 5 月 22 日嵌 入 式 實 訓(xùn) 周 任 務(wù) 書1實訓(xùn)目的：實訓(xùn)周是在一個相對獨立的時間段內(nèi)，讓學(xué)生組成團(tuán)隊，完成一個功能相對完善的應(yīng)用項目。通過實訓(xùn)周的實訓(xùn)，使學(xué)生鞏固嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識，進(jìn)一步掌握C語言程序設(shè)計的方法，能夠了解軟件開發(fā)規(guī)范的一般要求和基

2、本文檔的書寫方法，增強軟件開發(fā)過程中學(xué)生的合作及協(xié)調(diào)能力，能夠使學(xué)生掌握如何使用C語言進(jìn)行文件、顯示方式、聲音等設(shè)置，能夠使學(xué)生進(jìn)一步掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件結(jié)合開發(fā)的綜合能力。2具體內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：具體工作內(nèi)容：1.給出系統(tǒng)設(shè)計方案的硬件設(shè)計圖紙； 2.給出系統(tǒng)設(shè)計方案的軟件設(shè)計文檔與源代碼；3.支持JPG/PNG/GIF圖片格式；4.支持淡入淡出，拉幕式顯示效果；3嵌入式實訓(xùn)周任務(wù)及工作量的要求選用ARM或者其他嵌入式CPU構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)JPG/PNG/GIF圖片在LCD屏幕上的回放，并支持USB接口，以方便用戶通過USB下載圖片到該系統(tǒng)的Flas

3、h上。嵌 入 式 實 訓(xùn) 周 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：1 趙玉昆.PS2鼠標(biāo)和單片機的接口J. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2004,4(1).2 林鄧偉，刑文生. 光電鼠標(biāo)芯片組在無接觸檢測運動物體中的應(yīng)用J. 微計算機信息，2006,22(72).3 雅默.構(gòu)建嵌入式LINUX系統(tǒng) M .北京：中國電力出版社, 2008.4李俊.嵌入式LINUX設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解M.北京：人民郵電出版社 ,2006.5 杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程M.北京：清華大學(xué)出版社，2005.6孫瓊.嵌入式LINUX應(yīng)用程序開發(fā)詳解 M .北京：人民郵電出版社，2006.7胥靜.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例詳解M. 北京：

4、北京航空航天大學(xué)出版社.2005.5工作計劃及進(jìn)度：2012年5 月 22 日 5 月 28 日 資料調(diào)查整理，準(zhǔn)備開發(fā)板及有關(guān)環(huán)境的搭建與測試。 5月 29 日 6 月 4 日 系統(tǒng)概要設(shè)計，對硬件和軟件部分的分析。6月 5 日 6 月 11 日 對設(shè)計的目標(biāo)功能的預(yù)計需求，作好交叉環(huán)境的建立與運行。6月 12 日 6 月 15 日 完成詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計，包括具體的代碼的編寫，內(nèi)核驅(qū)動。6月 16 日 6 月 18 日 完成應(yīng)用程序代碼的編譯運行仿真，測試。 6 月 19 日 6 月 20 日 完成實訓(xùn)報告。6月 21 日 答辯驗收。2012年 5 月 22 日 中北大學(xué)嵌 入 式 實 訓(xùn) 報

5、告學(xué)生姓名:秦文淵學(xué) 號：學(xué) 院:軟件學(xué)院方 向:嵌入式軟件開發(fā)題 目:基于嵌入式的數(shù)碼相框設(shè)計鼠標(biāo)模塊設(shè)計指導(dǎo)教師： 喬道跡 職稱: 講師 2012 年 6 月 21 日嵌入式實訓(xùn)報告1.需求分析數(shù)碼相框是展示數(shù)碼照片而非紙質(zhì)照片的相框。數(shù)碼攝影必然推動數(shù)碼相框的發(fā)展，因為全世界打印的數(shù)碼相片不到35%。數(shù)碼相框通常直接插上相機的存儲卡展示照片，當(dāng)然更多的數(shù)碼相框會提供內(nèi)部存儲空間以接外接存儲卡功能。數(shù)碼相框就是一個相框，不過它不再用放進(jìn)相片的方式來展示，而是通過一個液晶的屏幕顯示，它可以通過讀卡器的接口從SD卡獲取相片，并設(shè)置循環(huán)顯示的方式，比普通的相框更靈活多變，也給現(xiàn)在日益使用的數(shù)碼相

6、片一個新的展示空間。數(shù)碼相框是觀看和分享數(shù)碼照片的專用設(shè)備。其基本原理：外觀采用普通相框的造型，把原來相框中間的照片部分換成液晶顯示屏，配上電源，存儲介質(zhì)等，可以直接播放數(shù)碼照片，使得同一個相框內(nèi)可以循環(huán)播放照片，比普通相框的單一功能更有優(yōu)勢。數(shù)碼相框由三大部件組成：LCD液晶屏、PCB電路板和外框。其中PCB電路板是數(shù)碼相框的核心，因為它包含必須的軟件。數(shù)碼相框是時尚的電子消費品、也是家庭必備的裝飾品。繼承了數(shù)碼的時尚和相框的溫情，用途十分廣泛。隨著社會的發(fā)展和物質(zhì)水平的提高，人們對于精神世界的追求也得到大幅度的改善。迎合現(xiàn)在市場的所需，消費電子的設(shè)計新增了人性化的元素。該設(shè)計理念源于提高人

7、們生活的幸福指數(shù)。在傳統(tǒng)意義上，人們往往用沖印出來的相片記錄生活中美好的瞬間。而伴著電子行業(yè)的發(fā)展，足以用數(shù)碼形式將其取代，同時還可以將靜態(tài)圖片提升為動態(tài)的視頻短片，攜帶方便，存儲時間長遠(yuǎn)，滿足于人們的需求，同時也是一種節(jié)約型、環(huán)保型的構(gòu)想。2.總體設(shè)計主要步驟和方法根據(jù)數(shù)字相框的主要特點和設(shè)計功能那個要求，我們將課設(shè)分為以下幾個步驟：2.1數(shù)碼相框的軟件總體設(shè)計數(shù)字相框軟件系統(tǒng)功能可以劃分為四個模塊：1）圖片瀏覽模塊，可以通過按鍵控制選定某個圖像或更新圖像頁(上一頁、下一頁)。2）播放模塊，對瀏覽界面選定的圖片進(jìn)行循環(huán)播放。3）音樂播放模塊，可設(shè)置播放背景音樂。4）鼠標(biāo)操作模塊，實現(xiàn)使用鼠標(biāo)

8、操作。2.2功能模塊組織架構(gòu)圖功能模塊圖片瀏覽模塊圖片播放模塊系統(tǒng)設(shè)置模塊鼠標(biāo)操作模塊音樂播放模塊圖片瀏覽模塊上一張圖片下一張圖片縮 小 圖 片擴 放 圖 片2.3人員組成以及分工3.詳細(xì)設(shè)計3.1鼠標(biāo)模塊的設(shè)計原理1鼠標(biāo)編程通訊協(xié)議數(shù)據(jù)格式 MicroSoft 公司標(biāo)準(zhǔn)：MICROSOFT FORMAT 字節(jié) 字元（B i t） 7 6 5 4 3 2 1 0 BYTE1 1 1 L R Y7 Y6 X7 X6 BYTE2 0 0 X5 X4 X3 X2 X1 X0 BYTE3 0 0 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 注釋：L = 左鍵狀態(tài)R = 右鍵狀態(tài) 1 = 按下0 = 釋放 X0

9、-X7 = X 距離Y0-Y7 = Y 距離 X7或Y7為符號位 串口特性：波特率 = 1200 Baud，8 位數(shù)據(jù)，無校驗位，2 停止位。 MOUSE SYSTEM 公司標(biāo)準(zhǔn)：MOUSE SYSTEM FORMAT 字節(jié) 字元（B i t） 7 6 5 4 3 2 1 0 BYTE1 1 0 0 0 0 L M R BYTE2 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 BYTE3 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 BYTE4 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 BYTE5 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 注釋：L = 左鍵狀態(tài)R = 右鍵狀態(tài)

10、M = 中間鍵狀態(tài) 1 = 按下0 = 釋放 X0-X7 = X 距離Y0-Y7 = Y 距離 X7或Y7為符號位 串口特性：波特率 = 1200 Baud，8 位數(shù)據(jù)，無校驗位，2 停止位。 IBM 公司 PS/2 MOUSE 標(biāo)準(zhǔn)：PS/2 MOUSE FORMAT 字節(jié) 字元（B i t） 7 6 5 4 3 2 1 0 BYTE1 YV XV YS XS 1 0 R L BYTE2 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 BYTE3 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 注釋：L = 左鍵狀態(tài)R = 右鍵狀態(tài) 1 = 按下0 = 釋放 X0-X7 = X 距離Y0-Y

11、7 = Y 距離 X7或Y7為符號位 XS,YS = 符號位 1- 反向移動 XV,YV = 溢出位 1- X Y 數(shù)據(jù)溢出 2.鼠標(biāo)的操作方式 1.初始化鼠標(biāo)驅(qū)動程序：例如：中斷號INT33h 功能16h 子功能17h 中斷號：用于請求服務(wù)功能號：用于確定用戶期望獲取哪種服務(wù)子功能號：進(jìn)一步指定所希望的服務(wù)調(diào)用寄存器：設(shè)置被調(diào)用的服務(wù)功能所要求的參數(shù)返回寄存器：返回服務(wù)功能執(zhí)行結(jié)果2.設(shè)置圖形鼠標(biāo)光標(biāo)的形狀中斷33h的功能9h設(shè)置圖形模式下的鼠標(biāo)光標(biāo)的形狀，并定義光標(biāo)里的一個點為熱點。光標(biāo)由16 x 16位的視頻掩碼和16 x 16位的光標(biāo)掩碼組成。3. 取得或設(shè)置鼠標(biāo)光標(biāo)的位置中斷33h的

12、功能4h用于設(shè)置鼠標(biāo)光標(biāo)位置，功能3h則用于報告光標(biāo)的位置.AX存放功能號，CX被賦予X坐標(biāo)，DX被賦予Y坐標(biāo)。4. 定義不顯示鼠標(biāo)光標(biāo)的屏幕區(qū)域中斷33h的功能10h定義屏幕的一個區(qū)域，當(dāng)鼠標(biāo)進(jìn)入該區(qū)域時會自動關(guān)掉。進(jìn)入時，CX存放被保護(hù)域的左列號，SI存放右列號；DX存放首行號，DI存放末行號。5.監(jiān)視鼠標(biāo)按鈕中斷33h的功能5h和6h報告鼠標(biāo)按鈕的信息。這兩項功能都在AX返回一個按鈕狀態(tài)字節(jié)，報告按鈕2個或3個當(dāng)前狀態(tài)。此狀態(tài)字節(jié)由中斷21h的功能3h返回。它報告鼠標(biāo)光標(biāo)的位置。3.1.2 關(guān)于鼠標(biāo)的算法PID控制軟件算法對該交流變頻調(diào)速系統(tǒng)建模，首先取電壓輸入為一個隨機值，再測得其轉(zhuǎn)速

13、值。取兩個數(shù)值構(gòu)成一個數(shù)據(jù)對，然后對大量數(shù)據(jù)對用Matlab仿真求得其幅頻特性和相頻特性，并且對其幅頻特性和相頻特性進(jìn)行相似的擬合。根據(jù)擬合的曲線可以近似求得其傳遞函數(shù)為：使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制對系統(tǒng)進(jìn)行Matlab的仿真測試，效果令人滿意。但因其輸入層、隱含層、輸出層的多階矩陣運算使得單片機的運算時間大幅度增加，造成時間上的不確定因素增大；同比使用增量型PID控制，盡管后者需調(diào)整3個控制參數(shù)，但同樣可使精度達(dá)到預(yù)期的效果，運算時間也大幅度下降，為此選用增量型PID算法作為控制算法。增量式數(shù)字PID的控制算法為:其中kp為比列系數(shù)，ki為積分系數(shù)，kd為微分系數(shù)；e(k)為當(dāng)前位移增量與

14、上一次位移增量的變化量； 同理，e(k-1)、e（k-2）各為往前時間間隔的位移變化量。利用單片機串行中斷接收功能，可在PC機上實時在線調(diào)節(jié)PID的kp、ki、kd參數(shù)。4.實訓(xùn)周的總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)Linux技術(shù)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終這次課程設(shè)計終于順利完成了。在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)

15、的合作下，終于得到解決。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事。課程設(shè)計是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了關(guān)于linux的很多知識還自學(xué)鼠標(biāo)的工作原理，并會實現(xiàn)較為簡單的鼠標(biāo)模塊設(shè)計等等，通過查詢資料，也了解了數(shù)碼相框的構(gòu)造及原理。我認(rèn)為，在這次設(shè)計的過程中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法，而這是

16、日后最實用的?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 在實驗過程中，也對團(tuán)隊精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合作起來更加默契，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢

17、，只要認(rèn)真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。附件：本人設(shè)計的功能模塊的源程序以及整體原理圖1.鼠標(biāo)模塊的源程序#include#include #include#include#includetypedef structint dx; /*鼠標(biāo)左右移int dy; /*鼠標(biāo)上下移int dz; /*滾輪char button; /*鼠標(biāo)左右鍵 mouse_event;int get_m_info(int fd,mouse_event *p)int n = 0;char buf8;n = read(fd,buf,3);if(n0) /*1:lefy key *2:right

18、 key*/ /*3:middle key *0:no button key*/p-dx = buf1;p-dy = -buf2;p-button = (buf0&0x07); /*獲取x,y滾輪的增量值*/return n;int get_mouse(void) int fd;mouse_event m_event;int press_c = 0;fd = open(/dev/input/mice,O_RDWR|O_NONBLOCK);if(fd = -1) /*1:read mouse Success*/perror(open mice); /*-1：error for read mouse*/exit(0);while(1)if (get_m_info(fd,&m_event)0)sw