嵌入式系统课程设计方案任务书.docx

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嵌入式系统课程设计方案任务书

《嵌入式系统》课程设计任务书三

2011-2012学年第一学期理工科软件机电专业适用

一、目的

《嵌入式系统》课程设计为学生提供了一个理论与实践相结合的机会。

既锻炼了学生动手能力，又会加深理解学生在课堂所学习的理论知识。

通过课程设计可以将课本上的理论知识和实际应用有机的结合起来，培养学生又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的综合素质。

《嵌入式系统》课程设计的主要目标是：

（1）掌握构建嵌入式系统软硬件平台的基本技能；

（2）具备基本嵌入式系统下C语言编程能力、嵌入式操作系统基本调试的能力；

（3）了解应用嵌入式系统技术开发一套嵌入式系统设备的方法。

二、设计题目

基于ARM的滚屏LED广告牌开发

三、设计原理

1、点阵LED屏硬件原理

EMBEST实验平台设计了一个16×16的点阵屏。

点阵屏由发光LED矩阵块组成。

16×16点阵屏即屏上有16×16个LED发光二极管，每个发光二极管可理解为一个像素点，它们被按着行与列的形式整齐地排列，通过控制每个LED（像素点）的亮灭，点阵屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形。

本实验平台的点阵屏电路如下图：

图1点阵屏的行扫描信号

图2点阵屏的列扫描信号

图3点阵屏的行驱动信号

图4点阵屏的接口电路

本实验平台使用的16×16点阵屏上，每一行16个LED，它们采用共阳极的接法；每一列16个LED，它们采用共阴极的接法。

如上图4中，QL1～QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行；LR1～LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。

故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。

如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现汉字、图形的显示。

为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。

CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将CPU的串行数据转化为并行数据输出。

如上图1与图2，行（列）扫描信号分别采用了两片CD4094级连的方式来构成，第一片的数据溢出信号LQS连接到第二片的串行数据输入口。

在图1中，当CPU通过DATA引脚串行输入16位的行扫描信号时，第一片CD4094（标号U1101）存储先输入的8位数据，后输入的8位数据通过引脚LQS溢出，然后输入并存储到第二片CD4094（标号U1102）。

CLK信号是时钟信号，当时钟信号为高电平时，CD4094允许串行输入的数据发生变化。

LL1～LL8是并行输出信号。

LOE为全局输出使能信号，当LOE输入高电平时，CD4094上锁存的并行数据全部输出。

列线扫描信号也是同样的方式，如图2。

在图3与图4中，行线扫描信号LL1～LL16分别外接电阻（限流）后接至NPN型三极管，最后引出行线驱动信号QL1～QL16。

三极管提高了行线输出信号的驱动能力。

在图4中，如果RQx（x为1～16的整数）输出低电平，那么相应的三极管导通，行驱动信号QLx（x为1～16的整数）将输出高电平。

2.软件设计

本实验要求编写点阵屏驱动程序以及点阵屏应用程序。

驱动程序要求实现字符、图形显示；应用程序可以调用驱动接口，在点阵屏中显示字符与图形。

要在点阵屏上显示字符、图形，只需要按照字符/图形的编码，点亮矩阵屏上相应的LED即可。

在本实验平台上，矩阵屏为16×16点阵，每屏显示两个字符，只需要把16×8点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码（2×16字节）的显示缓冲区，然后根据显示缓冲区的内容控制点阵屏上LED灯的亮灭。

字库码表明了显示某个字符时点阵屏上的LED的亮灭布局，每一个LED灯的状态用一位二进制表示，1表示该LED亮，0表示该LED灭，对于16×8点阵的字库码，每个字符的字库码所占用的存储容量为16*8/8=16Byte。

在点阵屏显示驱动程序中，开辟一个显示缓冲区用来接受字库码，（字库码是由应用程序传递过来的），然后采用动态扫描的方法来实现字符、图形的显示。

每次扫描一行，这样依次循环扫描16行，经过一定的延时处理，就可以实现字符、图片的静态显示。

为了实现字符和图片的动态流动显示，还需要一个大小为可容纳3个字符字库码（3×16字节）的缓冲区，该缓冲区中每次保存3个字符的字库码。

在显示过程中，为了达到流动效果，每次将该缓冲区中的前两个字符字库码的各字节左移i位与其后第16字节右移8-i位相或的结果复制到显示缓冲区中显示，直到第一个字符完全移出、第三个字符完全移入时，更新缓冲区。

如此循环即可实现字符的流动显示。

在显示时，根据字库码，对点阵屏逐行动态扫描。

扫描时，行线的数据与列线的数据都通过CD4094锁存起来，然后经过片选使能再同时输出。

在本设计中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此对它们的工作模式应配置为输出模式。

四、设计要求

（1）分析矩阵LED屏模块硬件原理图，了解矩阵LED屏块基本的构成及其硬件电路的基本工作原理。

（2）使用ULINK2仿真器连接EmbestEduKit-IV实验平台上使用Keil软件编写矩阵LED屏模块的驱动程序并调试，使得矩阵LED屏模块可以正常工作运行。

（注：

代码要求条理清晰，并在主要程序代码部分添加注释说明）

（3）编写相应的嵌入式程序，要求实现在EMBEST开发箱矩阵LED屏左滚屏、右滚屏显示广告内容信息的子程序。

（4）按下开发箱上KEY1，开发箱ADC0通道的转换数值滚屏显示在LED广告屏上，按下开发箱上KEY2，LED广告屏滚屏显示自己名字的拼音。

五、课程设计进度表（17周）

序号

阶段内容

所需时间

1

任务分析、需求分析、系统设计

17周（周一）

2

系统调试及报告撰写

17周（周二—周四）

3

提交课程设计报告（电子版和打印版）

17周（周五之前）

合计

1周

六、考核评估

1．课程设计评分标准

评定项目

评分成绩

1．选题合理，目的明确

20分

2．实验平台搭建合理，MDK代码成功调试，嵌入式开发箱演示正常无误，程序代码达到设计要求。

40分

3．软件设计的总体思想、模块图、流程图，代码准确无误。

20分

4．设计报告的规范化、内容充实、参考文献充分。

20分

总分

100分

2．课程设计报告要求：

（1）不少于25页，电子稿及打印稿（A4）。

（注：

电子稿请在17周周五前发送至电子邮箱6559603@，打印稿统一交至机电系办公室）

（2）主要内容及装订顺序：

封面（统一提供）、目录、正文、参考文献、附录：

嵌入式开发设计主要程序源代码。

（注：

附录为课程设计报告样稿）

（3）正文部分应该包括：

需求分析；总体设计；详细设计；系统测试；系统的不足及需改进的部分等。

（4）设计报告严禁抄袭，否则按不及格论。

《嵌入式系统》课程设计报告

题目

系、部：

学生姓名：

指导教师：

专业：

班级：

完成时间：

目录（3号，黑体，居中）

（空1行，以小4号黑体设置字体及大小，行间距22、字间距标准）

1XXXXXX…………………………………………………………………………

1.1XXXXXX………………………………………………………………………

1.2XXXXXX………………………………………………………………………

┇

2XXXXXX…………………………………………………………………………

2.1XXXXXX………………………………………………………………………

2.2XXXXXX………………………………………………………………………

┇

参考文献………………………………………………………………………………

附录……………………………………………………………………………………

第一章××××（3号，黑体，居中，行距30）

（标题下空一行）

1.1XXXXXX（小3号，黑体，左起，行距30）

1.1.1XXXXXX（4号，黑体，左起，行距26）

（1）XXXXXX（小4号，黑体，左起，行距20）

正文：

空4格左起以小四号宋体打印正文，行距20。

图：

图题采用中文，中文字体为五号黑体。

引用图应在图题右上角标出文献来源。

图号以章为单位顺序编号。

图1.1×××××（五号黑体）

图1.2×××××

表格：

按章顺序编号，表内必须按规定的符号标注单位。

表1.1×××××（五号黑体）

公式：

公式书写应在文中另起一行，居中排列。

公式序号按章顺序编号。

S=ab………………………………1.1

V=abh………………………………1.2

参考文献（三号、黑体、居中）

（标题下空一行，以小四号宋体打印参考文献。

行距20）

参考文献格式示例：

1专著著录格式

［序号］著者.书名［Ｍ］.版本（第一版不写）.出版地：

出版者，出版年.起止页码

例:

［１］孙家广，杨长青.计算机图形学［Ｍ］.北京：

清华大学出版社，1995.26~28

SunJiaguang,YangChangqing.Computergraphics［Ｍ］.Beijing:

TsinghuaUniversityPress,1995.26~28（inChinese）

例:

［2］SkolinkMI.Radarhandbook［Ｍ］.NewYork:

McGraw-Hill,1990

2期刊著录格式

［序号］作者.题名［J］.刊名，出版年份，卷号（期号）：

起止页码

例:

［3］李旭东，宗光华，毕树生，等.生物工程微操作机器人视觉系统的研究［Ｊ］.北京航空航天大学学报，2002，28（3）：

249～252

LiXudong,ZongGuanghua,BiShusheng,etal.Researchonglobalvisionsystemforbioengineering-orientedmicromanipulationrobotsystem［Ｊ］.JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,2002,28（3）:

249～252（inChinese）

3论文集著录格式

［序号］作者.题名［A］.见（英文用In）：

主编.论文集名［C］.出版地：

出版者，出版年.起止页码

例:

［４］张佐光，张晓宏，仲伟虹，等.多相混杂纤维复合材料拉伸行为分析［Ａ］．见：

张为民编.第九届全国复合材料学术会议论文集（下册）［Ｃ］．北京：

世界图书出版公司，1996.410～416

例:

［５］OdoniAR.Theflowmanagementprobleminairtrafficcontrol［Ａ］.In:

OdoniAR,SzegoG,eds.FlowControlofCongestedNetworks［Ｃ］.Berlin:

Springer-Verlag,1987.269～298

4学位论文著录格式

［序号］作者.题名［D］.保存地点：

保存单位，年

例:

［6］金宏.导航系统的精度及容错性能的研究［Ｄ］.北京：

北京航空航天大学自动控制系，1998

5科技报告著录格式

［序号］作者.题名［Ｒ］.报告题名及编号，出版年

例:

［７］KyungmoonNho.Automaticlandingsystemdesignusingfuzzylogic[R].AIAA-98-4484,1998

6国际或国家标准著录格式

[序号]标准编号，标准名称［S］

例:

［8］GB/T16159－1996，汉语拼音正词法基本规则［S］

7专利著录格式

［序号］专利所有者.专利题名［Ｐ］.专利国别：

专利号，出版日期

例:

［9］姜锡洲.一种温热外敷药制备方案［Ｐ］．中国专利：

881056073，1989-07-06

8电子文献著录格式

［序号］作者.题名［电子文献/载体类型标识］.电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期

例:

［10］王明亮.关于中国学术期刊标准化数据系统工程的进展［EB/OL］．

说明：

①参考文献应是公开出版物，按在论著中出现的先后用阿拉伯数字连续排序.

②参考文献中外国人名书写时一律姓前，名后，姓用全称，名可缩写为首字母（大写），不加缩写点（见例2）.

③参考文献中作者为3人或少于3人应全部列出，3人以上只列出前3人，后加“等”或“etal”（见例3）.

④在著录中文参考文献时应提供英文著录，见例１、例3.

⑤参考文献类型及其标识见表1，电子参考文献类型及其标识见表2.

6电子文献的载体类型及其标识为：

磁带——MT，磁盘——DK，光盘——CD，

联机网络——OL.

表1参考文献类型及文献类型标识

参考文献

类型

专著

论文集

报纸文章

期刊文章

学位论文

报告

标准

专利

文献类型标识

M

C

N

J

D

R

S

P

表2电子参考文献类型及其标识

电子参考文献类型

数据库

计算机程序

电子公告

电子文献类型标识

DB

CP

EB

附录（三号、黑体、居中）

（附录下空2行，换行后打印以下内容）

1、计算机源程序或资料