ARMRTC及数码管显示实验.docx

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ARMRTC及数码管显示实验

RTC及数码管显示实验（设计性实验）

一 实验目的

●了解实时时钟的硬件控制原理及设计方法。

●掌握S3C44B0X处理器的RTC模块程序设计方法。

二　实验设备

●硬件：

EmbestS3CEV40实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。

●软件：

EmbestIDE2003集成开发环境．Windows98/2000/NT/XP操作系统。

三 实验内容

学习和掌握S3C44B0X处理器的RTC模块的使用，编写应用程序，修改时钟日期及时间的设置，并使用EmbestARM教学系统的串口，在超级终端上显示当前系统时间。

四 实验原理

1．实时时钟

实时时钟（RTC）器件是一种能提供日历／时钟、数据存储等功能的专用集成电路，常用作各种计算机系统的时钟信号源和参数设置存储电路。

RTC具有计时准确、耗电低和体积小等特点，特别适用于在各种嵌人式系统中记录事件发生的时间和相关信息，尤其是在通信工程、电力自动化、工业控制等自动化程度较高领域的无人值守环境。

随着集成电路技术的不断发展，RTC器件的新品也不断推出。

这些新品不仅具有准确的RTC，还有大容量的存储器、温度传感器和A／D数据采集通道等，已成为集RTC、数据采集和存储于一体的综合功能器件，特别适用于以微控制器为核心的嵌入式系统。

RTC器件与微控制器之间的接口大都采用连线简单的串行接口，诸如I2C、SPI、MICROWIRE和CAN等串行总线接口。

这些串口由2～3根线连接，分为同步和异步。

2．S3C44B0X实时时钟单元

S3C44B0X实时时钟单元是处理器集成的片内外设，其功能框图如图所示。

由开发板上的后备电池供电，可以在系统电源关闭的情况下运行。

RTC发送8位BCD码数据到CPU。

传送的数据包括秒、分、小时、星期、日期、月份和年份。

RTC单元时钟源由外部32．768kHz晶振提供，可以实现闹钟（报警）功能。

S3C44B0X实时时钟单元特性如下：

●BCD数据：

秒、分、小时、星期、日期、月份和年份；

●闹钟（报警）功能：

产生定时中断或激活系统；

●自动计算闰年；

●无2000年问题；

●独立的电源输入；

●支持ms级时间片中断，为RTOS提供时间基准。

1）读／写寄存器

访问RTC模块的寄存器，首先要设RTCCON的位0为1。

CPIJ通过读取RTC模块中寄存器BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和BCDYEAR的值，得到当前的相应时间值。

但是，由于多个寄存器依次读出，所以有可能产生错误。

例如：

用户依次读取年（1989）、月（12）、日（31）、时（23）、分（59）、秒（59）。

当秒数为1～59时，无任何问题；但是，当秒数为0时，当前时间和日期就变成了1990年1月1日0时0分。

在这种情况下（秒数为0），用户应该重新读取年份到分钟的值（参考程序设计）。

2）后备电池

RTC单元可以使用后备电池通过引脚RTCVDD供电。

当系统关闭电源以后，CPU和RTC的接口电路被阻断。

后备电池只需要驱动晶振和BCD计数器，从而达到最小功耗。

3）闹钟报蕾功能

RTC在指定的时间产生报警信号，包括CPU工作在正常模式和休眠（PowerDown）模式下。

在正常工作模式，报警中断信号（ALMINT）被激活；在休眠模式，报警中断信号和唤醒信号（PMWKUP）同时被激活。

RTC报警寄存器（RTCALM）决定报警功能的使能／屏蔽和完成报警时间检测。

4）时间片中断

RTC时间片中断用于中断请求。

寄存器TICNT有一个中断使能位和中断计数。

该中断计数自动递减，当达到0时，则产生中断。

中断周期Period计算公式如下：

Period=（n+1）／128s

其中，n为RTC时钟中断计数，可取值为l～127。

5）置0计数功能

RTC的置0计数功能可以实现30s、40s和50s步长重新计数，供某些专用系统使用。

当使用50s置0设置时，如果当前时间是1l：

59：

49，则1s后时间将变为12：

00：

00。

注意：

所有的RTC寄存器都是字节型的，必须使用字节访问指令（STRB、LDRB）或字符型指针访问。

五 实验设计

l．硬件电路设计

实时时钟外围电路如图所示。

2．软件程序设计

1）时钟设置

时钟设置程序必须实现时钟工作情况及数据设置有效性检测功能。

2）时钟显示 

时钟参数通过实验系统串口0输出到超级终端，显示内容包括年、月、日、时、分、秒。

参数以BCD码形式传送，用户使用串口通信函数将参数取出显示。

六　实验操作步骤

①准备实验环境。

使用Embest仿真器连接目标板，使用EmbestS3CEV40实验板附带的串口线连接实验板上的UART0和PC机的串口。

②在PC机上运行Windows自带的超级终端串口通信程序（波特率为115200b／s，1个停止位，无校验位，无硬件流控制）；或者使用其他串口通信程序。

③使用EmbestIDE通过Embest仿真器连接实验板，打开实验例程目录下RTC＿test子目录中的RTC＿Test．ews例程，编译、链接通过后连接目标板，下载并运行它。

④在PC上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下显示：

RTCWorkingnow．Tosettime（Y／N）?

：

Y

⑤用户可以选择是否重新进行时钟设置。

当输人不正确时，也会提示是否重新设置。

提示内容如下：

Currentdayis（200d，1e，27，TUE）．Tosetday（yy-mm-ddw）：

2003-11-075

Currenttimeis（1f：

08：

18）．Tosettime（hh:

mm;ss）：

15:

10:

00

⑥最终超级终端输出信息如下：

2003－11－07，FRI

15：

10：

14

⑦理解和掌握实验后．完成实验练习题。

七　练习题

1.在RTC＿Test．ews例程中有5处不合理的地方，请找出来，并改正。

2.RTC＿Test．ews例程只能显示一天的时间变化，如

2003－11－07，FRI

23：

59：

59  

后会变成

2003－11－07，FRI

00：

00：

00

而不是

2003－11－08，SAT

00：

00：

00

请修改程序，让其DAY和DATE可变。

3.用LED显示秒的个位。

（LED显示参照数码管实验）

数码管（LED）显示实验

一 实验目的

●通过实验掌握LED的显示控制方法。

●巩固4．1节实验中所掌握的对存储区进行访问的方法。

二 实验设备

●硬件：

EmbestS3CEV40实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。

●软件：

EmbestIDE2003集成开发环境，windows98／2000／NT/XP操作系统。

三 实验内容

编写程序使实验板上8段数码管循环显示0～9、A～F字符。

四 实验原理

1．8段数码管

嵌入式系统中，经常使用8段数码管来显示数字或符号。

由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。

1）结　构

8段数码管由8个发光二极管组成，其中7个长条形的发光管排列成“日”字形，右下角1个点形发光管作为显示小数点用。

8段数码管能显示所有数字及部分英文字母，见图。

2）类 型

8段数码管有2种不同的形式：

一种是8个发光二极管的阳极都连在一起，称之为共阳极8段数码管；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起，称之为共阴极8段数码管。

3）工作原理

以共阳极8段数码管为例。

当控制某段发光二极管的信号为低电平时，对应的发光二极管点亮。

当需要显示某字符时，就将该字符对应的所有二极管点亮。

共阴极二极管则相反，控制信号为高电平时点亮。

电平信号按照dp、g、e…a的顺序组合形成的数据字称为该字符对应的段码。

常用字符的段码如表所列。

4）显示方式

8段数码管的显示方式有两种，即是静态显示和动态显示。

静态显示：

是指当8段数码管显示一个字符时，该字符对应段的发光二极管控制信号一

直保持有效。

动态显示：

是指当8段数码管显示一个字符时，该字符对应段的发光二极管是轮流点亮的，即控制信号按一定周期有效。

在轮流点亮的过程中，点亮时间是极为短暂的（约1ms）。

但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，数码管的显示依然是非常稳定的。

2．电路原理

在S3CEV40教学电路中，使用的是共阳极8段数码管。

各段的控制信号由处理器S3C44B0X的数据总线低8位通过锁存器74LS573进行控制，数码管的亮度由电阻Rl～R8

调整，锁存器的选通由CS6控制，见图。

锁存器选通信号CS6由处理器S3C44B0X的存储区域1对应的片选信号线nGCS1和地

址线的高位A18、A19、A20经过译码器生成，电路原理图见图。

当nGCS1、A18、A20为

高电平，A19为低电平时，CS6信号有效。

此时，数据线低8位的内容将在8段数码管上显示出来。

处理器S3C44B0X的存储区域1对应的起始地址和结束地址是固定的，即存储区域1的地址范围为0x02000000~0x2FFFFFF。

当访问这段地址空间时，处理器使nGCSI信号有效。

结合地址位A18、A19、A20，当访问地址0x02140000~0x0217FFFF时，CS6信号有效。

在程序设计中，8段数码管的显示是通过输出数据到地址0x02140000来完成的。

五　实验操作步骤

①准备实验环境。

使用Embest仿真器连接目标板，使用EmbestS3CEV40实验板附带的串口线连接实验板上的UARTO和PC机的串口。

②在PC机上运行Windows自带的超级终端串口通信程序（波特率为115200b／s，1个停止位，无校验位，无硬件流控制）；或者使用其他串口通信程序。

③使用EmbestIDE通过Embest仿真器连接实验板，打开实验例程目录下8LED＿test子目录中的8LED_Test．ews例程，编译、链接通过后连接目标板，下载并运行它。

④观察超级终端输出如下内容：

Embest44B0XEvaluationBoard（S3CEV40）

8-segmentDigitLEDTestExample（PleaselookatLED）

⑤实验板上8段数码管循环显示0～F字符。