嵌入式系统课程设计.docx

嵌入式系统课程设计《嵌入式系统》课程设计、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****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EMBES实验平台设计了一个16X16的点阵屏。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、英文文本和图形。本实验平台的点阵屏电路如下图:G3O厂冲LOELLJLJLUJLUSU-WCDJW4Tj-D-W*TKTimUU4LEU舟图2点阵屏的列扫描信号1-T图3点阵屏的行驱动信号寻11图4点阵屏的接口电路本实验平台使用的16X16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,QL1〜QL16是点阵屏的行驱动信号,每一个信号控制一行;LR1〜LR16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。LL1〜LL8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LL1〜LL16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QL1〜QL16三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1〜16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1〜16的整数)将输出高电平。。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=16Byte。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(3X16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GPIOB4/5GPIOC0/7GPIOD10GPI0G8因此对它