計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告
一、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用概述
在今日，嵌入式ARM 技術(shù)已經(jīng)成為了一門(mén)比較熱門(mén)的學(xué)科，無(wú)論是在電子類(lèi)的什么領(lǐng)域，你都可以看到嵌入式ARM 的影子。如果你還停留在單片機(jī)級(jí)別的學(xué)習(xí)，那么實(shí)際上你已經(jīng)落下時(shí)代腳步了，ARM 嵌入式技術(shù)正以幾何的倍數(shù)高速發(fā)展，它幾乎滲透到了幾乎你所想到的領(lǐng)域。本章節(jié)就是將你領(lǐng)入ARM 的學(xué)習(xí)大門(mén)，開(kāi)始嵌入式開(kāi)發(fā)之旅。以嵌入式計(jì)算機(jī)為技術(shù)核心的嵌入式系統(tǒng)是繼網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個(gè)IT領(lǐng)域新的技術(shù)發(fā)展方向。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強(qiáng)、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)具體應(yīng)用等突出特征， 目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事國(guó)防、消費(fèi)電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式的廣泛應(yīng)用可以說(shuō)是無(wú)所不在。
嵌入式微處理器技術(shù)的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)技術(shù)。現(xiàn)在許多嵌入式處理器也是從早期的PC 機(jī)的應(yīng)用發(fā)展演化過(guò)來(lái)的，如早期PC 諸如TRS-80、Apple II 和所用的Z80 和6502 處理器，至今仍為低 端的嵌入式應(yīng)用。在應(yīng)用中，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM 等系列。
在早期實(shí)際的嵌入式應(yīng)用中，芯片選擇時(shí)往往以某一種微處理器內(nèi)核為核心，在芯片內(nèi)部集成必要的ROM/EPROM/Flash/EEPROM、SRAM、接口總線(xiàn)及總線(xiàn)控制邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A 等各種必要的功能和外設(shè)。
二、實(shí)習(xí)設(shè)備
硬件：Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、ULINK2仿真器套件、PC機(jī)
軟件：μVision IDE for ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、Windows 98/2000/NT/XP
三、實(shí)習(xí)目的
1.初步掌握液晶屏的使用及其電路設(shè)計(jì)方法;掌握S3C2410X處理器的LCD控制器的使用;掌握通過(guò)任務(wù)調(diào)用的方法把液晶顯示函數(shù)添加到uC/OS-II中;通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握液晶顯示文本及圖形的方法與程序設(shè)計(jì)。
2.了解S3C2410X處理器UART相關(guān)控制寄存器的使用; 熟悉ARM處理器系統(tǒng)硬件電路中UART接口的設(shè)計(jì)方法：掌握ARM處理器串行通信的軟件編程方法。
3.掌握有關(guān)音頻處理的基礎(chǔ)知識(shí);通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解IIS音頻接口的工作原理;通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握對(duì)處理器S3C2410X中IIS模塊電路的控制方法;通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握對(duì)常用IIS接口音頻芯片的控制方法。
4.了解μC/OS-II移植條件和內(nèi)核基本結(jié)構(gòu);掌握將μC/OS-II內(nèi)核移植到ARM9處理器上的方法和步驟。
四、實(shí)習(xí)要求
通過(guò)對(duì)μC/OS-II移植實(shí)驗(yàn)、μC/OS-II LCD顯示實(shí)驗(yàn)、串口通信實(shí)驗(yàn)、IIS音頻實(shí)驗(yàn)、液晶顯示實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，并將各部分內(nèi)容合并，最終得出實(shí)習(xí)結(jié)果，實(shí)習(xí)要求在鍵盤(pán)上輸入學(xué)號(hào)，在液晶顯示屏上顯示相應(yīng)的學(xué)生信息。學(xué)生信息包括顯示每個(gè)人的照片和姓名系別等，并用鍵控設(shè)置學(xué)生輸出的順序，輸入學(xué)號(hào)就顯示那個(gè)學(xué)生的信息，然后過(guò)一段時(shí)間就順序循環(huán)播放。
移植μC/OS-II內(nèi)核到ARM處理器S3C2410,在IDE中觀察其運(yùn)行狀況編寫(xiě)S3C2410X處理器的串口通信程序;監(jiān)視串行口UART1動(dòng)作;將從UART1接收到的`字符串回送顯示。將從UART1接收到的字符串回送顯示。
通過(guò)使用Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)板的彩色液晶屏(800*480)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，掌握液晶屏作為人機(jī)接口界面的設(shè)計(jì)方法，并編寫(xiě)任務(wù)函數(shù)在uC/OS-II系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)位圖顯示。在uC/OS-II中建立五個(gè)任務(wù)Tast1和Tast2，其中Tast1順序熄滅四個(gè)LED，延遲一會(huì)在順序點(diǎn)亮四個(gè)LED。Tast2在LCD屏幕上循環(huán)顯示三幅圖片，并打印一些文字信息和背景音樂(lè)。過(guò)使用Embest EduKit-III實(shí)驗(yàn)板的256 色彩色液晶屏(320x240)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，掌握液晶屏作為人機(jī)接口界面的設(shè)計(jì)方法，并編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)：畫(huà)出多個(gè)矩形框;顯示ASCII字符;顯示漢字字符;顯示彩色位圖。
五、實(shí)習(xí)步驟
1. 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境
使用ULINK2仿真器連接Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主板JTAG接口;使用Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)附帶的交叉串口線(xiàn)，連接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主板上的COM2和PC機(jī)的串口(一般PC只有一個(gè)串口，如果有多個(gè)請(qǐng)自行選擇，筆記本沒(méi)有串口設(shè)備的可購(gòu)買(mǎi)USB轉(zhuǎn)串口適配器擴(kuò)充);使用Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)附帶的電源適配器，連接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主板上的電源接口。
2. 串口接收設(shè)置
在PC機(jī)上運(yùn)行windows自帶的超級(jí)終端串口通信程序，或者使用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)附帶光盤(pán)內(nèi)設(shè)置好了的超級(jí)終端，設(shè)置超級(jí)終端：波特率115200、1位停止位、無(wú)校驗(yàn)位、無(wú)硬件流控制，或者使用其它串口通信程序。(注：超級(jí)終端串口的選擇根據(jù)用戶(hù)的PC串口硬件不同，請(qǐng)自行選擇，如果PC機(jī)只有一個(gè)串口，一般是COM1)
3. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)例程
1)打開(kāi)實(shí)驗(yàn)程序
2)運(yùn)行μVision IDE for ARM軟件
3)默認(rèn)打開(kāi)的工程在源碼編輯窗口會(huì)顯示實(shí)驗(yàn)例程的說(shuō)明文件readme.txt，詳細(xì)閱讀并理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
4)工程提供了兩種運(yùn)行方式：一是下載到SDRAM中調(diào)試運(yùn)行，二是固化到Nor Flash中運(yùn)行。用戶(hù)可以在工具欄Select Target下拉框中選擇在RAM中調(diào)試運(yùn)行還是固化Flash中運(yùn)行。下面實(shí)驗(yàn)將介紹下載到SDRAM中調(diào)試運(yùn)行，所以我們?cè)赟elect Target下拉框中選擇UART_Test IN RAM。
5)接下來(lái)開(kāi)始編譯鏈接工程，在菜單欄“Projiet”選擇“Build target”或者“Rebuild all target files”編譯整個(gè)工程。
6編譯完成后，在輸出窗口可以看到編譯提示信息，比如“".\SDRAM\UART_Test.axf" - 0 Error(s), 1 Warning(s).”，如果顯示“0 Error(s)”即表示編譯成功。
7)撥動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電源開(kāi)關(guān)，給實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上電，單擊菜單欄Debug->Start/Stop Debug Session項(xiàng)將編譯出來(lái)的映像文件下載到SDRAM中，或者單擊工具欄“”按鈕來(lái)下載。
8)下載完成后，單擊菜單欄Debug->Run項(xiàng)運(yùn)行程序，或者單擊工具欄“”按鈕來(lái)全速運(yùn)行程序。用戶(hù)也可以使用進(jìn)行單步調(diào)試程序。
9)全速運(yùn)行后，用戶(hù)可以在超級(jí)終端看到程序運(yùn)行的信息。
10)用戶(hù)可以Stop程序運(yùn)行，使用μVision IDE for ARM的一些調(diào)試窗口跟蹤查看程序運(yùn)行的信息。 注：如果在第4)步用戶(hù)選擇在Flash中運(yùn)行，則編譯鏈接成功后，單擊菜單欄Flash->Download項(xiàng)將程序固化到NorFlash中，從實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主板拔出JTAG線(xiàn)，給實(shí)驗(yàn)平臺(tái)重新上電，程序?qū)⒆詣?dòng)運(yùn)行。
部分程序圖：
串口通信實(shí)驗(yàn)：
IIS音頻實(shí)驗(yàn)：
六、實(shí)習(xí)體會(huì)
在嵌入式系統(tǒng)中，除了課本上的基礎(chǔ)知識(shí)外，還學(xué)會(huì)了軟件編程的基本思路，掌握了液晶屏的使用及其電路設(shè)計(jì)方法;掌握有關(guān)音頻處理的基礎(chǔ)知識(shí);掌握液晶顯示文本及圖形的方法與程序設(shè)計(jì)。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，掌握了液晶顯示實(shí)驗(yàn)、μC/OS-II移植、μC/OS-IILCD顯示的工作原理及串口通信實(shí)驗(yàn)的工作過(guò)程，學(xué)會(huì)了使用仿真軟件Embest EduKit-IV實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及ULINK2仿真器套件，并學(xué)會(huì)通過(guò)應(yīng)用軟件仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都起到了一定的作用，加強(qiáng)了動(dòng)手能力和學(xué)業(yè)技能。雖然花了很長(zhǎng)時(shí)間編寫(xiě)軟件程序設(shè)計(jì)，但這一切還是理論上的。希望學(xué)校能提供機(jī)會(huì)和條件，讓我們能夠去真正地將理論和實(shí)踐相結(jié)合。通過(guò)這次程序，感覺(jué)自己所掌握的知識(shí)是那么的有限，還有許多需要改進(jìn)和不足的地方，同時(shí)也幫助了我怎樣學(xué)好這門(mén)課程，增加了我對(duì)這門(mén)學(xué)科的興趣�？傮w來(lái)說(shuō)，這次實(shí)習(xí)我受益匪淺。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂(lè)。通過(guò)這次實(shí)習(xí)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我更加清楚以后的發(fā)展及學(xué)習(xí)的方向。
最后感謝老師這個(gè)學(xué)期的指導(dǎo)和幫助!
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