arm实训报告.docx
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arm实训报告
【摘 要】本次实训的目的在于利用ARM系统进行简单的系统设计。
而在这次实训中，我利用ARM系统设计函数信号发生器，其基本步骤如下：
总体方案的设计与选择：
根据设计任务要求和给定的条件，分析所要设计电路应完成的功能，并将总体功能分解成若干个单元功能,分清主次和相互的关系，形成若干单元功能然后再组成总体方案。
程序的编写：
编写满足设计要求的程序并写入LPC2138芯片中，通过系统实现对电路的控制，从而达到设计的要求。
程序的调试:
在课程设计的实践过程中程序的调试占有非常重要的地位,它是最基础的阶段,也是将理论转换为实际的一个关键过程,因此调试时要谨慎小心的进行，从各方面考虑不能产生结果的原因。
本次实训制作的是函数信号发生器:
这是一个在实验和实际应用中都有重要作用，此次实训是函数信号发生器的基本功能进行设计。
【关键词】ARM7、LPC2138、DAC、定时器、GPIO、中断、按键、蜂鸣器、数字示波器、杜邦线
目录
1.设计目的与要求………………………………………………1
1.1 设计目的…………………………………………………3
1.2设计要求…………………………………………………3
2.方案设计与论证…………………………………………………3
1、设计分析………………………………………………………………3
2、方案论证………………………………………………………………3
3、方案选择………………………………………………………………3
3.硬件电路………………………………………………………3
1、器件………………………………………………………………3
2、器件连接说明……………………………………………………………4
4.软件设计………………………………………………………………5
5调试……………………………………………………………7
6.结论与心得……………………………………………………………7
7.参考文献………………………………………………………………7
附录实验程序………………………………………………………7
1、设计的目的与要求
1.1设计目的
（1）本次课程设计是在学习了《深入浅出ARM7》课程之后综合利用所学知识完成一个应用系统设计并在实验室实现。
（2）通过实训，加深了对理论知识的理解，并且把理论知识应用在实际中，培养自己的动手能力和解决实际问题的能力，进一步熟悉和掌握ARM的结构及工作原理。
（3）熟悉ARMDevelopersuitv1.2的调试和仿真，提高软件调试的能力，通过对实际程序的设计和调试，进一步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
（4）通过完成一个程序开发的完整过程，了解开发一个ARM应用系统的全过程，为今后从事相应事业打下基础。
1.2设计要求
（1）用D/A输出产生幅度可调的正弦波、方波、三角波、锯齿波。
（2）用定时器对波形的输出频率进行控制。
（3）利用KEY3、KEY4、KEY5、KEY6对正弦波、方波、三角波、锯齿波进行控制，并且要求在显示一种波形的时候，能在仿真的LED数码显示器中显示出当前波形的名称。
（4）通过按键KEY1和KEY2，可对波形的幅度进行增加和减小的调节，并且要设置幅度的上下限。
2、方案的设计与论证
2.1设计分析
此次实训的目的在于用ARM7的知识点，在EasyARM2131开发板中进行波形发生器的设计，产生能调幅的正弦波、方波、三角波、锯齿波。
并且能实现各种波形的定时切换和显示波形名称。
2.2方案论证
方案一：
采用ARM的PWM功能产生方波，方波的频率可以达到几百K，外接滤波电路，通过选频，得到各种波形。
可以通过PWM直接调频调幅，也可以通过外接电路实现。
方案二：
利用的EasyARM2131开发板中的D/A转换器产生波形。
通过定时器来控制频率。
D/A输出的波形很稳定。
2.3方案选择
在第一种方案，虽然频率范围比较宽，外接电路也很简单，但实现任意波形有些复杂，而且外接电路固定后，难以改变波形。
在第二种方案中可以通过编写函数，方便的得到想要的波形，不需要外接的电路，而且输出的波形很稳定。
考虑到输出波形的稳定性和自己对波形函数编写的熟悉。
我选择了第二种方案。
3、硬件电路部分
3.1器件原理
（1）EasyARM2131开发板是广州周立功公司设计的EasyARM系列开发套件之一，采用了
PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG
仿真调试、ISP编程等功能。
开发板上提供了一些键盘、LED、蜂鸣器等常用功能部件，还具有RS232接口电路、I2C
存储器电路。
另外，用户也可以更换兼容的CPU进行仿真调试，如LPC2132、LPC2138、
LPC2142等。
灵活的跳线组合（开发板内使用的所有I/O均可断开连接），还有用户I/O接
口，极大地方便了用户进行32位ARM嵌入式系统的开发实验。
EasyARM2131开发板布局图如下图所示。
（2）EasyARM2131开发板可以使用与LPC2131兼容的CPU进行仿真调试，倘若使用
LPC2132/LPC2138芯片，则可以其10位D/A转换器进行DAC输出实验。
D/A转换器的其参考电压与A/D转换器的相同，EasyARM2131开发板的参考源选择如图1.13所示。
如图1.15所示，通过JP3和JP4选择连接，LPC2132/LPC2138的Aout输出经过R14连接到AD0.1，这样就可以直接使用AD0.1来检测Aout输出电压值。
当需要将DAC输出连接到用户的电路时，先把JP3选择短接到“P0.25”端，然后从用
户接口J6引出Aout信号，如图1.16所示。
D/A转换器
具有以下特性：
10位数模转换器；
电阻串连结构；
缓冲输出；
掉电模式；
选择的转换速率与功率有关。
注：
仅LPC2132/2134/2136/2138有D/A。
他的寄存器如下：
写程序时，只要将要转化的值赋给DACR的6到15位，然后定时器定时给他转换的时间。
则可以完成转化。
我们采用10的转化，也即1024个采样点的转化，设定时时间为t0，则波形的频率计算方法为：
f=1/（1024*t0）。
设赋的值为value,则波形的幅度计算方法为A=VALUE/1024*3.3.
（3）中断
LPC2138通过向量中断控制器（VIC）管理中断。
外设中断信号需要经过2个开关才能
到达ARM内核，真正产生异常，逻辑示意图如下图所示。
如果在VIC中使能了相应外
设的中断，外设中断才能到达VIC并向内核发送中断请求；只有使能了内核中断IRQ或者
FIQ，内核才能真正产生异常。
硬件图如下
中断的过程示意图如下：
（4）按键的连接图
不按下时为高电平，按下时变为低电平
3.2器件连接说明
（1）由于D/A转换时要用到基准电压，所以JP5要连接verf；
（2）KEY1连接P0.16；KEY2连接P0.17；KEY3连接P0.18，KEY4连接P0.19，KEY5连接P0.20，KEY6连接P0.21。
（3）数字示波器连接DAC端口和GND端。
4、软件部分设计
系统软件采用C语言编程，程序详情请看程序附录
程序的流程图如下：
4、调试过程及结果
按照器件连接说明连接好EasyARM2131开发板上的跳线后，再将数字示波器的探头分别接在DAC和GND端，运行程序，开始调试。
在一开始时，由于用定时器设置的波形频率太小，导致在示波器上观察到波形不太稳定而且线条很粗，于是自己就试着改定时器上的时间来增大频率。
但是后来又发现把波形频率调大了，波形仍不能很好。
想了很久，都不能明白原因，经老师指点后，发现是在定时中断的子程序那里执行了很多条语句，那些语句是用来在仿真的LED数码显示器上显示函数名称和判断是否有按键的作用。
后来才明白，原来在过短的时间内执行太多的语句，会影响系统的稳定性和效率，因此波形才会不好。
所以我将那些语句放到了主程序中，问题就得到了解决，波形也很好了。
程序的运行结果是在EasyARM2131开发板上不同的按键控制不同类型的波形，从KEY3到KEY6按下，示波器上的波形就变换一次。
因此示波器上会根据人为的控制变换不同的波形，显示正弦波，三角波，方波，锯齿波。
并且在仿真的LED数码显示器中显示相应的波形名称。
当示波器上显示正弦波的时候，在仿真的LED数码显示器中显示SIN，当示波器上显示三角波的时候，在其上显示SANJIAO，当显示方波的时候，在其上显示FANG，当在示波器上显示锯齿波的时候，在其上显示JUCHI。
并且在波形显示的过程中，按键KEY1，KEY2键可以分别增加和减少波形的幅度，增加减少到一定的上下限幅度时又会跳回到原来的幅度。
5、课程设计体会
经过本周的实训之后，我对课本上的ARM知识掌握得更好，并在实训过程中，不断的发现问题，解决问题，提高了自己动手和编程的能力。
在编写程序的过程中，我更加深入的了解了正弦波，三角波，方波和锯齿波的编写方法和EasyARM2131开发板上的D/A转换器的用法，通过不断的调试程序，也掌握了用定时器控制波形输出频率的方法。
在输出波形的不稳定问题上，我困惑了很久，经过老师的指点下，让我明白了，要使波形输出的稳定，首先电源电压要稳定，然后就是在程序的编写中，不能在一小段时间内执行过多的指令。
这样会影响系统的效率。
通过解决了以上问题，波形就变得很好了。
本次实训还让我认识到流程图的重要性，以前在编程前，我就喜欢按照功能写语句，没先把流程图写出来。
但是在此次实训时，这让我走了很大的弯路，有很多的问题是因为自己太过于空想，而把一些语句放在了错误的位置。
当把流程图画出来之后就可以明显发现问题的所在了，也很快的解决了问题。
所以我认识到，以后要编写程序时，先写流程图是很有必要的。
6、参考文献
（1）《深入浅出ARM7》北京航空航天大学出版社
（2）《C程序设计完全手册》人民邮电出版社
（3）《C程序设计》清华大学出版社
（4）《电子报合订本（上）》四川出版集团—四川科学技术出版社
（5）《数字电子技术基础》高等教育出版社
附录：
实训程序
/********************************************************************************************************/
#include"config.h"
#include"math.h"
#include"stdio.h"
typedefstructUartMode
{
uint8datab;//字长度5/6/7/8
uint8stopb;//停止位1/2
uint8parity;//奇偶校验0－无校验，1－奇校验，2－偶校验
}UARTMODE;
constuint32KEY1=1<<16;//P0.16连接KEY1
constuint32KEY2=1<<17;//P0.17连接KEY2
#defineBEEP1<<15//P0.15控制蜂鸣器，低电平蜂鸣
uint32cnt=0,count=9;
uint16delay;
uint16l=0;
uint16k=0,b,c,da=1;
uint16zj_flag=0;
uint16table[1024];
uint16a=0,v=13;
#defineUART_BPS115200//通讯波特率115200
#defineHC595_CS（1<<29）//P0.29口为74HC595的片选
/*
*******************************************************************************************************
**函数名称：
UART0_Init（）
**函数功能：
初始化串口0：
波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。
**入口参数：
无
**出口参数：
无
*******************************************************************************************************
*/
uint8constDISP_TAB[10]={
//0123456789
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
voidMSPI_Init（void）
{
PINSEL0=（PINSEL0&（~（0xFF<<8）））|（0x55<<8）;
SPCCR=0x52;//设置SPI时钟分频
SPCR=（0<<3）|//CPHA=0,数据在SCK的第一个时钟沿采样
（1<<4）|//CPOL=1,SCK为低有效
（1<<5）|//MSTR=1,SPI处于主模式
（0<<6）|//LSBF=0,SPI数据传输MSB（位7）在先
（0<<7）;//SPIE=0,SPI中断被禁止
}
uint8MSPI_SendData（uint8data）
{
IOCLR=HC595_CS;//片选74HC595
SPI_SPDR=data;
while（0==（SPI_SPSR&0x80））;//等待SPIF置位，即等待数据发送完毕
IOSET=HC595_CS;
return（SPI_SPDR）;
}
voidSendByte（uint8data）
{
U0THR=data;
while（（U0LSR&0X20）==0）;//等待数据发送
}
voidPC_DispChar（uint8no,uint8chr）
{
SendByte（0xff）;
SendByte（0x80）;
SendByte（no）;
SendByte（chr）;
SendByte（0x00）;
}
uint8UART0_Init（uint32baud,UARTMODEset）
{
uint32bak;
//参数过滤
if（（0==baud）||（baud>115200））return（0）;
if（（set.datab<5）||（set.datab>8））return（0）;
if（（0==set.stopb）||（set.stopb>2））return（0）;
if（set.parity>4）return（0）;
//设置串口波特率
U0LCR=0x80;//DLAB=1
bak=（Fpclk>>4）/baud;
U0DLM=bak>>8;
U0DLL=bak&0xff;
//设置串口模式
bak=set.datab-5;
if（2==set.stopb）bak|=0x04;
if（0!
=set.parity）
{
set.parity=set.parity-1;
bak|=0x08;
}
bak|=set.parity<<4;
U0LCR=bak;
return（0）;
}
/*********************************
正弦
****************************************************/
voidsin_wave（void）
{a=（a+1）%1024;
DACR=（（table[a]*v/26）<<6）;//把值送入DACR计算电压
}
/*
***********************************************************
**三角波
*************************************************************
*/
voidtrip_wave（void）
{
if（zj_flag==0）//三角波的递增
{
b+=2;
if（b>1020）
{
zj_flag=1;
}
}
else
{//三角波的递减
b-=2;
if（b<10）
{
b=10;
zj_flag=0;
}
}
DACR=（（b*v/26）<<6）;//把值送入DACR计算电压
}
/*********************************
方波
****************************************************/
voidfang_wave（void）
{
k++;
if（k<512）
c=512;//方波的高电平
else
c=10;//方波的低电平
if（k>1024）
k=1;
DACR=（c*v/13<<6）;//把值送入DACR计算电压
}
/************************************************************
锯齿波
**************************************************************/
voidjuchisave（）
{da++;//锯齿波的递增
if（da>=1024）
da=1;
DACR=（（da*v/26）<<6）;//把值送入DACR计算电压
}
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
IRQ_Timer0（）
**函数功能：
定时器0中断服务程序，取反LED9控制口。
**入口参数：
无
**出口参数：
无
*********************************************************************************************************
*/
void__irqIRQ_Timer0（void）
{
cnt++;
if（cnt<=1000000）//判断是否在10秒内
sin_wave（）;//显示正弦波
elseif（（cnt>1000000）&（cnt<=2000000））//判断是否在10—20秒内
trip_wave（）;//显示三角波
elseif（（cnt>2000000）&（cnt<=3000000））//判断是否在20—30秒内
fang_wave（）;//显示方波
elseif（（cnt>3000000）&（cnt<=4000000））//判断是否在30—40秒内
juchisave（）;//显示锯齿波
else
cnt=0;
T0IR=0x01;//清除中断标志
VICVectAddr=0x00;//通知VIC中断处理结束
}
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
Timer1_CapInt（）
**函数功能：
定时器1捕获中断服务程序
**入口参数：
无
**出口参数：
无
*********************************************************************************************************
*/
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
main（）
**函数功能：
用P0.7控制BEEP，让BEEP鸣叫。
**调试说明：
需将跳线JP5和LED短接。
*********************************************************************************************************
*/
intmain（void）
{
uint16i;
uint8rcv_data;
constdoubleT=（2*3.1415926）/1024;//把一个周期分成2048份
PINSEL0=0x00005505;//设置P0[7：
4]引脚连接SPIO，P0.0,P0.1引脚连接UART0
PINSEL1=（2<<18）|0x00000000;//设置P0.25连接DAC,设置P0.16，P0.17连接GPIO
UARTMODEuart0_set;
uart0_set.datab=8;
uart0_set.stopb=1;
uart0_set.parity=0;
UART0_Init（115200,uart0_set）;
U0FCR=0x01;//FIFO使能
MSPI_Init（）;//初始化SPI接口
IO0DIR=HC595_CS|BEEP;//设置74HC595片选为输出,设置蜂鸣器端口为输出
IO0SET=BEEP;//设置蜂鸣器端口为高电平
for（i=0;i<1024;i++）//循环1024次
{
table[i]=512*（1+sin（T*i））;//定义table数组
}
DACR=（0<<16）;//最大定时1US，电流700UA
IRQEnable（）;//IRQ中断使能
/*定时器0初始化*/
T0TC=0;//定时器设置为0
T0PR=0;//时钟不分频
T0MCR=0x03;//设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中
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