嵌入式系统编程实践数字钟.docx
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嵌入式系统编程实践数字钟
实验报告
课程名称嵌入式系统编程实践
实验仪器清华同方辰源嵌入式系统实验箱
实验名称实验五:
数字钟实验
系别__计算机学院_
专业______
班级/学号__
学生姓名
实验日期
成绩___________________
指导教师_____
实验五：
数字钟实验
一、实验问题回答
（1）画出数字时钟的有限状态自动机，列出全部状态、状态转换规则，以及对应状态下的动作。
按A键
按A键
按B键设置结束按C键
按C键按B键
（2）倒计时和正计时怎么设置？
答：
先添加一个功能键，令其完成的功能是实现倒计时和正计时。
正计时实现利用
if（ms>=99）{
ms=0;
if（s>=59）{
s=0;
if（m>=59）{
m=0;
}
else{
m++;
}
}
else{
s++;
}
}
else{
ms++;
}
在毫秒计数满100令其置零，并向秒进1，秒计数满60令其置零，并向分钟进1。
在其后面加上代码段
else{
if（ms<=0）{
ms=99;
if（s<=0）{
s=59;
if（m<=0）{
m=59;
}
else{
m--;
}
}
else{
s--;
}
}
else{
ms--;
}
}
若毫秒小于等于0责令其变为0，秒计数-1，若秒小于等于0责令其变为0，分钟计数-1，即可实现倒计时功能。
二、实验目的和效果
（1）学习、理解、掌握利用状态机模型实现数字钟系统
实验结果及检查
（1）6个数码管上显示样式改为“分钟+秒+百分之一秒”，其中各占两个数码管。
（2）OLED屏幕上显示和数码管一样效果，“分钟：
秒：
百分之一秒”各占两个字符。
（3）屏幕上显示功能选单，通过键盘A-F键选择不同功能，选择后屏幕显示相关功能提示，并在数码管和OLED屏幕上显示相应功能。
如：
开始显示：
“pleasechoosethefunction:
”“A:
…”“B:
…”“C:
…”“D:
…”
按下“A”键后，显示”nowyouchoosefunctionA”
（4）按下“A”键，暂停，再按“A”键，继续。
（5）按下“B”键，表示设置时钟时间，从前往后或从后往前逐次设置时钟值。
（6）按下“C”键，OLED和数码管回归“00:
00:
00”。
（7）扩展：
按下“D”键，倒计时，再按“D”键，正计时。
三、实验内容和步骤（重点阐述自己的思路及遇到的问题）
（一）Keil开发环境中对项目Project配置
（1）建立项目
1、新建一个project；
2、选择CPU中的LuminaryLM3S8962；
3、加载库文件；
4、项目相关配置项修改。
（二）新建主函数程序，并加载到项目中
（1）加载必要程序
本次实验提供了几个源程序rit128x96x4.h，rit128x96x4.c，startup.s，utility.c，utility.h，definition.h都压在work2.zip中，与实验一
（二）
（1）步骤类似。
其中，definition.h文件中定义了一些宏定义，用于将整个工程中的宏定义放在一起，目的是为了程序的可读性更好。
本例中定义了五个不同的功能模式，可以根据自己习惯进行修改。
Utility.c和utility.h中包含了数码管显示处理函数。
其函数声明如下：
voiddisp（charx,intlocation）;使用方法：
第一个参数表示要显示的字符，在本例中，就是键盘中断服务程序执行完后保存在oledkey[0]里的字符，第二个参数表示显示的位置，其中1表示数码管的最右端，6表示数码管的最左端，2-4依次表示中间4个数码管。
新建一个文件，保存为main.c，把main.c也加载到项目中，与实验一
（二）
（2）步骤类似。
本次实验需要增加以下头文件
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"rit128x96x4.h"
#include"utility.h"
#include"definition.h"
（2）系统初始化
SysCtlClockSet（SYSCTL_SYSDIV_1|SYSCTL_USE_OSC|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_8MHZ）;
/*使能外设GPIO*/
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOB）;
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOC）;
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOD）;
/*配置GPIO端口为输出*/
//7segd1（PB6）;7segd2（PB4）;7segd3（PB5）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6）;
//bitcode0（PC5）;bitcode1（PC6）;bitcode2（PC7）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7）;
//7segd0（PD4）;7segdot（PD5）;rst（PD6）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6）;
/*设置GPIO为输入*/
GPIOPinTypeGPIOInput（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7）;
GPIOPinTypeGPIOInput（GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4）;
/*使能中断*/
IntEnable（INT_GPIOD）;
IntMasterEnable（）;
GPIOPinIntEnable（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7）;
GPIOIntTypeSet（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7,GPIO_RISING_EDGE）;
（3）利用键盘GPIOPortD中断，接收键盘输入
本步骤与实验
（二）对应部分一样，不再重复。
（4）利用系统Time0中断，来控制控制时钟速度
/*使能中断*/
IntEnable（INT_GPIOD）;
IntMasterEnable（）;
GPIOPinIntEnable（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7）;
GPIOIntTypeSet（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7,GPIO_RISING_EDGE）;
/*计时器初始化*/
timerset（）;
初始化的具体函数实现
voidtimerset（）
{
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_TIMER0）;
TimerConfigure（TIMER0_BASE,TIMER_CFG_32_BIT_PER）;
TimerLoadSet（TIMER0_BASE,TIMER_A,SysCtlClockGet（）/100）;//不除以100则1秒中断一次
IntEnable（INT_TIMER0A）;
TimerIntEnable（TIMER0_BASE,TIMER_TIMA_TIMEOUT）;
}
通过对Timer0中断进行使能和屏蔽来实现秒表的暂停和恢复
TimerEnable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
TimerDisable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
中断处理函数实例
voidTimer0IntHandler（void）
{
unsignedlongulStatus;
ulStatus=TimerIntStatus（TIMER0_BASE,true）;//获取当前中断状态
TimerIntClear（TIMER0_BASE,TIMER_TIMA_TIMEOUT）;//清除全部中断状态
if（ulStatus&TIMER_TIMA_TIMEOUT）//如果是超时中断
{
//补充该部分代码
//每次计时中断，相应计数值进行变化
}
}
（5）修改主函数，实现本次实验要求的功能
选好A、B、F功能后，按键后在数码管上按照不同的功能显示秒表显示效果。
自己设计程序逻辑并实现。
注意：
数码管上所有位置的数字同时显示，可以使用for循环赋值并进行显示：
for（j=1;j<7;j++）
{
disp（digits[j],j）;
for（k=0;k}
计数值如m,s,ms分别表示分钟，秒，百分之一秒的具体数值，是个整数，方便计数，但在OLED上显示需要转换成字符格式。
charbuf[2];
sprintf（buf,“%d”,m）;
再显示buf[0]和buf[1]的字符
暂停的功能实现：
关掉中断即可、
（6）编译、连接，生成可执行程序文件
（编译）
（链接）
（7）反复（3）--（7）步骤，直到完成
如果中间出现错误，修改代码，一直到无错，生成最后程序。
（三）硬件连接
（1）接上电源线，先关闭开关
（2）用蓝色USB线接上仿真器，仿真器另一JTAG端接LM3S8962CPU板（左下较大子板），USB线接电脑
（3）确认连接无误后，打开电源开关
（四）联调
（1）在KeiluVision4中执行下载，（Flash菜单---Download），即可通过仿真器将
（一）步编译链接好的执行程序下载到LM3S8962芯片内的Flash中。
（2）按下实验箱上LM3S8962子板屏幕上方的白色按钮Reset键，即可查看程序执行效果。
若有问题，返回第一步继续修改程序，编译、链接、下载，一直到显示出满意的效果。
实验代码：
main.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"rit128x96x4.h"
#include"utility.h"
#include"definition.h"
intEvent_key=0;
intb_press_count=0;
intc_press_count=0;
intcountdown_flag=0;//倒计时标记，1表示倒计时；0表示正常计时
intkey_i=0;//i定义为全局变量，因为只有1根线GPIO_PIN_4与CPU相联，所以一个按键（16种，4bit表示）需要四次中断才能传给CPU。
unsignedcharucValue=0x00;//ucValue定义为全局变量，该值存储输入的按键值的中间结果。
charoledkey[2];//设置全局变量oledkey用于保存键盘输入的按键
charkeychar[1];
intkey_press_flag=0;//有没有按键，0表示没有，1表示有
intA_flag,B_flag,C_flag,D_flag,E_flag,F_flag;//按键ABCDEF状态,0表示未选中，1表示选中
intled_postion;//led位置
chardigits[7];//6个位置的数字字符
intinputnext=0;//检测有无下一个输入数字，0表示没有，1表示有。
charcm[3];//cm[2]=cs[0]
charcs[3];
charcms[3];
intm=0,s=0,ms=0;
intE_clr=0;
//时钟中断处理函数实例
voidTimer0IntHandler（void）
{
unsignedlongulStatus;
ulStatus=TimerIntStatus（TIMER0_BASE,true）;//获取当前中断状态
TimerIntClear（TIMER0_BASE,TIMER_TIMA_TIMEOUT）;//清除全部中断状态
if（ulStatus&TIMER_TIMA_TIMEOUT）//如果是超时中断
{if（countdown_flag==0）{
if（ms>=99）{
ms=0;
if（s>=59）{
s=0;
if（m>=59）{
m=0;
}
else{
m++;
}}
else{
s++;
}}
else{
ms++;
}}
else{
if（ms<=0）{
ms=99;
if（s<=0）{
s=59;
if（m<=0）{
m=59;
}
else{
m--;
}}
else{
s--;
}}
else{
ms--;
}}
//补充该部分代码
//每次计时中断，相应计数值进行变化
}}
//键盘中断服务函数
voidGPIO_PORT_D_ISR（void）
{
unsignedcharucKey;
unsignedlongulStatus;
ulStatus=GPIOPinIntStatus（GPIO_PORTD_BASE,true）;
GPIOPinIntClear（GPIO_PORTD_BASE,ulStatus）;
if（ulStatus&GPIO_PIN_7）
{
ucKey=GPIOPinRead（GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4）;
ucKey=ucKey>>1;
ucValue=ucValue+ucKey;
ucValue=ucValue<<1;
key_i++;
if（key_i==4）
{
key_i=0;
Event_key=1;
oledkey[1]='\0';
if（（ucValue>>4）<10）
oledkey[0]=（ucValue>>4）+48;
else
oledkey[0]=（ucValue>>4）-10+'A';
}}}
//计时器初始化函数
voidtimerset（）
{
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_TIMER0）;
TimerConfigure（TIMER0_BASE,TIMER_CFG_32_BIT_PER）;
TimerLoadSet（TIMER0_BASE,TIMER_A,SysCtlClockGet（）/100）;//不除以100则1秒中断一次
IntEnable（INT_TIMER0A）;
TimerIntEnable（TIMER0_BASE,TIMER_TIMA_TIMEOUT）;
}
//更新led
//暂停或者继续
voidgoOn_pause（inti）
{
//如果是奇数次（第一次）按B就是暂停，偶数次（第二次）就是恢复
if（（i%2）==1）
TimerEnable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;//恢复
else
TimerDisable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;//暂停
}
//倒计时
voidcountdown（inti）
{
if（（i%2）==1）
countdown_flag=1;
else
countdown_flag=0;
}
voiddispled（）{
inti,k;
for（i=1;i<=6;i++）{
disp（digits[i],i）;
for（k=0;k<200;k++）;
}}
voidclear（）{
inti;
for（i=1;i<=6;i++）
digits[i]='0';
}
//主函数
intmain（）
{charbuf[5];
SysCtlClockSet（SYSCTL_SYSDIV_1|SYSCTL_USE_OSC|SYSCTL_OSC_MAIN|SYSCTL_XTAL_8MHZ）;
RIT128x96x4Init（1000000）;
RIT128x96x4Clear（）;
/*使能外设GPIO*/
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOB）;
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOC）;
SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_GPIOD）;
/*配置GPIO端口为输出*/
//7segd1（PB6）;7segd2（PB4）;7segd3（PB5）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6）;
//bitcode0（PC5）;bitcode1（PC6）;bitcode2（PC7）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7）;
//7segd0（PD4）;7segdot（PD5）;rst（PD6）
GPIOPinTypeGPIOOutput（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6）;
/*设置GPIO为输入*/
GPIOPinTypeGPIOInput（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7）;
GPIOPinTypeGPIOInput（GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4）;
/*使能中断*/
IntEnable（INT_GPIOD）;
IntMasterEnable（）;
GPIOPinIntEnable（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7）;
GPIOIntTypeSet（GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_7,GPIO_RISING_EDGE）;
/*计时器初始化*/
timerset（）;
//默认
RIT128x96x4StringDraw（"2011011374",0,0,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"pengxin",0,10,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"Work5",0,20,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"pleasechoose",0,30,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"A:
start",5,40,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"B:
inputchar",5,50,15）;
//RIT128x96x4StringDraw（"B:
pause",5,50,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"C:
clear",5,60,15）;
RIT128x96x4StringDraw（"D:
countdown",5,70,15）;
//RIT128x96x4StringDraw（"B:
inputchar",5,70,15）;
while
（1）
{
if（Event_key）
{
Event_key=0;
if（'A'<=oledkey[0]&&oledkey[0]<='F'）
{
//显示按下的字母
keychar[0]=oledkey[0];
RIT128x96x4StringDraw（keychar,90,30,15）;
//只要按ABCDEF中任意一个都必须先把A_flag,B_flag,D_flag,F_flag置0，避免混乱。
A_flag=B_flag=D_flag=E_flag=F_flag=0;
switch（oledkey[0]）{
case'A':
A_flag=1;//开始
TimerEnable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
b_press_count=b_press_count+1;
TimerDisable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
goOn_pause（b_press_count）;
break;
case'B':
E_flag=1;//input
E_clr=1;
m=s=ms=0;
TimerDisable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
clear（）;
led_postion=6;
break;
case'C':
D_flag=1;//qing0
TimerDisable（TIMER0_BASE,TIMER_A）;
m=s=m
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