控制機畢業(yè)設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 空間的映射。LPC2131包含一個支持仿真的ARM7TDMIS CPU、與片內(nèi)存儲器控制器接口的ARM7局部總線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線(AHB)和連接片內(nèi)外設功能的VPB外設總線。LPC2131將ARM7TDMIS配置為小端(littleendian)字節(jié)順序。AHB外設分配了2M字節(jié)的地址范圍，它位于4G字節(jié)ARM存儲器空間的最頂端。每個AHB外設都分配16K字節(jié)的地址空間，可各自分配最多128個外設，外設功能(中斷控制器除外)都連接到VPB總線。AHB到VPB的橋接將VPB總線與AHB總線相連。VPB外設也分配了2M字節(jié)的地址范圍。每個VPB外設在VPB地址空間內(nèi)都分配了16K字節(jié)地址空間。片內(nèi)外設與器件管腳的連接由管腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進行控制以符合外設功能與管腳在特定應用中的需求。圖4. 1 地址空間映射每個存儲器區(qū)域在存儲器映射中都有一個“物理上的”位置，這是廠家或者用戶分配的。一般來說每一個存儲器空間的容量都在芯片設計生產(chǎn)時就確定了，擁護無法修改，這樣就不需要將代碼設計成在不同地址范圍內(nèi)運行。由于ARM7處理器上的中斷向量位置(地址0x00000000~0x0000001C)，見表 51，Boot Block和SRAM空間的一小部分需要重新映射來實現(xiàn)在不同操作模式下對中斷的使用。表 51 ARM異常向量位置地址異常 0x00000000復位0x00000004未定義指令0x00000008軟件中斷0x0000000C預取指中斷(從存儲器取指出錯)0x00000010數(shù)據(jù)中止(數(shù)據(jù)訪問存儲器出錯)0x00000014保留*0x00000018IRQ0x0000001CFIQ*在ARM文檔中標識為保留，該位置被Boot轉(zhuǎn)載程序用作有效的用戶關鍵字如果訪問試圖對一個保留地址或未分配區(qū)域的地址進行尋址，LPC2131將產(chǎn)生預取中止或數(shù)據(jù)中止異常。這些區(qū)域包括兩個部分：特定的ARM器件所沒有的存儲器映射區(qū)域、AHB和VPB空間的保留區(qū)域。對于這些區(qū)域，對數(shù)據(jù)的訪問和對指令的取指都會產(chǎn)生異常。此外，對AHB或VPB外設地址或特殊寄存器空間執(zhí)行任何指令取指都會導致產(chǎn)生預取指中止異常。在現(xiàn)有的VPB外設地址空間內(nèi)，對未定義地址的訪問不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常。每個外設內(nèi)的地址譯碼被限制為外設內(nèi)部需要判別的己定義寄存器。需要注意的是，只有在試圖執(zhí)行從非法地址取指的指令時，ARM才會將預取指中止標志與相關的指令(沒有意義的指令)一起保存到流水線并對中止進行處理。當代碼在非常靠近存儲器邊界執(zhí)行時，這樣防止了由預取指所導致的意外中止。 軟件開發(fā)環(huán)境，是由ARM公司推出的ARM核微控制器集成開發(fā)工具，英文全稱為ARM Developer Suite。 216。 Code Warrior IDE 簡介ADS Warrior IDE集成開發(fā)環(huán)境，集成了ARM匯編器、ARM的C/C++編譯器、Thumb的C/C++編譯器、ARM連接器，包含工程管理器、代碼生成接口、語法敏感（對關鍵字以不同顏色顯示）編輯器、源文件和類瀏覽器等。Code Warrior IDE主窗口如下圖4. 2所示.圖4. 2 Code Warrior IDE主窗口216。 AXD調(diào)試器簡介AXD調(diào)試器為ARM擴展調(diào)試器（ARM eXtended Debugger），包括ADW/ADU的所有特性，支持硬件仿真和軟件仿真(ARMulator)。AXD能夠裝載映像文件到目標內(nèi)存，具有單步、全速和斷點等調(diào)試功能，可以觀察變量、寄存器和內(nèi)存的數(shù)據(jù)等。AXD調(diào)試器主窗口如下圖4. 3所示:圖4. 3 AXD調(diào)試器主窗口216。 程序調(diào)試器簡介采用廣州周立功公司開發(fā)的LPC2100系列ARM7微控制器的JTAG仿真器，支持單步、全步及斷點等調(diào)試功能。采用ARM公司提出的標準20引腳JTAGH仿真調(diào)試接口。其外觀如圖4. 4所示。圖4. 4 EasyJTAGH外觀圖216。 程序下載器簡介程序的固化有兩種方法：一種是采用EasyJTAGH接口下載Flash中。這需要EasyJTAGH仿真器的支持， EasyJTAGH仿真器支持LPC2131芯片的Flash下載，這樣就可以使用這一功能將調(diào)試好的程序下載到Flash中，以脫機運行。另一種采用ISP下載。先用ADS生成HEX文件，然后打開ISP軟件，通過串口將程序固化在芯片中，以脫機運行。 (1) 保證硬件連接正確的前提下啟動EasyJTAGH(仿真器驅(qū)動程序),并進行相關設置。(2) 啟動ADS集成開發(fā)環(huán)境,調(diào)入項目文件,編譯項目。(3) 進入AXD調(diào)試器環(huán)境,進行調(diào)試仿真.正確的操作以上基本的步驟,與基于PC平臺的程序開發(fā)有所不同,嵌入式系統(tǒng)的程序設計具有其自身的特點,程序設計的方法也會因為系統(tǒng)或者因人而異,可采取一下步驟:(1) 明確所要解決的問題:根據(jù)問題的要求確定算法,在根據(jù)解決問題的先后順序,將系統(tǒng)軟件依次劃分成若干個相對獨立的部分,并且要合理設計軟件的總體結構.(2) 合理配置系統(tǒng)的資源:與基于8位和16位為處理器相比較,基于32位的微處理器的系統(tǒng)資源要豐富得多,但是合理的配置資源可最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能,提高系統(tǒng)的性能,特別是開發(fā)大型系統(tǒng)的時候,更要注意利用資源,對于一個特定系統(tǒng)來說,其系統(tǒng)資源,如Flash、EEPROM、SDRAM、中斷控制等,都是有限的應合理使用系統(tǒng)資源.(3) 程序設計、調(diào)試與優(yōu)化:根據(jù)軟件的總體結構編寫程序,同時使用各種調(diào)試手段,找出程序的各種語法和邏輯錯誤,最后應使各功能程序模塊化,縮短代碼長度以節(jié)省存儲空間和減少程序執(zhí)行時間.此外,由于嵌入式系統(tǒng)一般都應用與在環(huán)境比較惡劣的場合,易受各種干擾,從而影響到系統(tǒng)的可靠性,因此,應用程序的抗干擾技術也是必須考慮的,這也是嵌入式系統(tǒng)應用程序不同于其它應用程序的一個重要的特點。 軟件總體設計系統(tǒng)各功能部件初始化，包括用到的鍵盤初始化、定時器初始化、外部中斷初始化、SPI初始化、A/D初始化等，然后進行采樣，調(diào)用中斷差補，并將測試結果顯示出來。總體流程圖如圖4. 5所示：圖4. 5 總體流程圖 按鍵顯示模塊本系統(tǒng)的人機交互是通過LPC2131的SPI口來顯示，然后掃描I/O引腳來檢查按鍵。程序中通過軟件延時來消除按鍵抖動。圖4. 6為鍵盤顯示的總體框圖：圖4. 6 按鍵流程圖 系統(tǒng)各模塊初始化216。 定時器0初始化：void Timer0_Init(void) { T0TC = 0。 T0TCR = 0x01。 /*定時器計數(shù)器和預分頻計數(shù)器使能計數(shù)*/ T0MCR = 0x03。 /*MR0與TC值匹配將產(chǎn)生中斷和使TC復位*/ T0EMR=24。 /*()輸出高電平*/ T0MR0 = (Fpclk/200)。 /*5ms*/ }216。 SPI初始化化：void MSPI_Init(void){ PINSEL0 = (PINSEL0 amp。 (~(0xFF 8))) | (0x55 8) 。 // SPI_SPCCR = 0x52。 // 設置SPI時鐘分頻 SPI_SPCR = (0 3) | // CPHA = 0, 數(shù)據(jù)在SCK 的第一個時鐘沿采樣 (1 4) | // CPOL = 1, SCK 為低有效 (1 5) | // MSTR = 1, SPI 處于主模式 (0 6) | // LSBF = 0, SPI 數(shù)據(jù)傳輸MSB (位7)在先 (0 7)。 // SPIE = 0, SPI 中斷被禁止}216。 A/D初始化：void ADC_Init(void){ PINSEL1=(PINSEL1amp。0xf3ffffff)|(126)。 // AD0CR=(12) | //選擇通道2 ((Fpclk/10000001)8) | //轉(zhuǎn)換時鐘為1MHZ (016) | //軟件控制 (017) | //CLKS= (121) | //正常工作模式，非掉電轉(zhuǎn)換模式 (022) | //啟動采樣，正常工作模式 (124) | //START=4,MR=TC時， (027)。 //直接啟動ADC轉(zhuǎn)換，此位無效 DelayNS(10)。 ADC_Data=AD0DR。 //讀取ADC結果 }216。 中斷初始化：void IRQ_Init(void){ VICIntSelect = 0x00。 // 所有中斷通道設置為IRQ中斷VICVectCntl0 = 0x20 | 0x04。 // 設置定時器0中斷通道分配最高優(yōu)先級VICVectCntl1 = 0x20 | 0x05。 // 設置定時器1中斷優(yōu)先級為1VICVectCntl2 = 0x20 | 0x0e。 // 設置外部中斷0為2級VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Timer0。 // 設置中斷服務程序地址VICVectAddr1 = (uint32)IRQ_Timer1。VICVectAddr2 = (uint32)IRQ_EINT0。VICIntEnable = 1 0x04。 // 使能定時器0中斷VICIntEnable = 1 0x05。VICIntEnable = 1 0x0e。 // 使能外部中斷} 本章小結,在此基礎上結合本設計分析了系統(tǒng)的整體軟件流程及各個模塊的具體設計,如人機交互界面的設計，鍵盤顯示電路的實現(xiàn)方法，給出了按鍵設計的程序流程圖等。第五章 系統(tǒng)制作與調(diào)試 PCB板制作硬件部分即電路板制作首先要進行PCB板的設計，此次設計中采用PROTEL 2004完成了系統(tǒng)印制電路板的設計（包括鍵盤顯示板、控制電路板等），PROTEL 2004是目前制作電路板使用最廣泛的電子設計軟件之一。在制作印制板前，首先要進行原理圖的設計，然后通過網(wǎng)絡表生成PCB圖，這樣會使電路遵循電氣規(guī)則，連接準確，布局完成后，可采取自動布線和手工布線相結合的方式完成PCB圖的制作。PCB圖完成后用打印機打印在兩張油紙上(雙面板)，然后把一張油紙固定在雙面板的一面，用雙面膠固定好后，在PCB上面的三個定位孔中用鉆孔機打孔，通過定位孔的作用，我們可以把兩張印有線路的油紙分別固定在雙面板上的兩面上.。以上步驟完成后再把雙面板經(jīng)過縮機進行過縮，過縮機的溫度應達到130℃以上（如果溫度太低，油紙上的線路可能無法完全印在電路板上）。經(jīng)過過縮之后，PCB上的線路全部印在雙面板上。這時我們可以再打幾個孔，看看上下孔是否對齊，如果偏差不是太大的話，可以認為合格；如果偏差太大，就要重新制作，過縮之后，就是腐蝕電路板了，在腐蝕電路板之前，必需先檢查一下打印在電路板上的線路有沒有出現(xiàn)斷路。如果出現(xiàn)斷路的話，可以用一個小紙條連接起來。在腐蝕的過程中，應該不斷抖動電路板，這樣做可以加快電路板的腐蝕速度。腐蝕完之后，接下來的工作就是鉆孔。鉆孔的時候應盡量在底層鉆孔，這樣做的目的是便于以后的焊接。鉆孔之后若沒有出現(xiàn)新的問題就可以焊接了。焊接之后，在通電之前應該先檢查一遍線路，看是否有短路、斷路現(xiàn)象出現(xiàn)，對于線路靠的太近的，應該用萬用表檢查其是否短路。 電路調(diào)試本設計的電路調(diào)試部分主要是A/D轉(zhuǎn)換調(diào)理電路的調(diào)試，由于A/D采樣電壓不能太小，而檢測部分檢測電壓只有幾毫伏，又夾雜有強烈的干擾，所以調(diào)理電路不但要有大的電壓放大倍數(shù)，還必須消除電路中的干擾，以穩(wěn)定采樣值，減小采樣過程中的誤差。本系統(tǒng)的調(diào)理電路設計為差分的精密放大電路，兩級放大300倍左右（可調(diào)），配合阻容濾波穩(wěn)定采樣電壓，最后送入A/D采樣。在開始的調(diào)試中，由于電路放大倍數(shù)設置過小，導致送入A/D采樣電壓變化很小，重量分辨率不足，無法滿足設計要求。經(jīng)過改裝后，電路放大倍數(shù)大幅提高，但具休調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，重量分辨率雖然符合要求，但由于A/D采樣電壓幅值的限制，導致電路的測量范圍變小，也無法滿足設計要求。綜合以上兩種情況，結合本設計需求，最后電路設計放大倍數(shù)為300倍左右并可調(diào)（前級20倍可調(diào)，二級15倍）。為穩(wěn)定采樣電壓，本電路中采用常用的阻容濾波方式，雖然有些不足，但已基本滿足系統(tǒng)實際需求。 軟件部分的編寫與調(diào)試硬件： PC機 一臺LPC2131芯片 一塊EasyJTAG仿真器 一個鍵盤顯示板 一塊軟件： ADS （1） 連接EasyJTAG仿真器和LPC2131，然后安裝EasyJTAG仿真器的驅(qū)動程序（若已經(jīng)安裝過，此步驟省略）。（2） （若已經(jīng)增加過，此步驟省略）。（3） ，使用ARM Executable Image for LPC2131工程模板建立一個工程。（4） ，編寫實驗程序。（5） 選用DebugInExram生成目標，如圖5