西安邮电大学嵌入式板级电路装配课程设计实验报告.docx

1、 西安邮电大学嵌入式板级电路装配课程设计实验报告西安邮电大学嵌入式板级电路装配课程设计实验报告 西安邮电大学嵌入式板级电路装配课程设计实验报告 西 安 邮 电 大 学 （计算机学院）嵌入式系统板级电路装配 课程设计实验报告 专业名称：计算机科学与技术 班 级：计科 1405 学 号：XXXXXXX 姓 名：XXX 指导教师：XXX 实验日期：2017年 12月 11日12月 22日 第一周：开发板硬件装配 一、开发板硬件结构 开发板由 PACK 板和底板构成，PACK 板板载一枚 LCP2132芯片，该芯片是 NXP公司（飞利浦创建）设计的一款基于 ARM7TDMI-S的高性能 32位 RIS

2、C 微控制器，具有 Thumb扩展功能，64KB 片内 Flash ROM，具有在系统编程（ISP）和应用编程（IAP），16KB RAM，向量中断控制器，两个 UART，一个带全调制解调器接口。两个 I2C 串行接口，两个 SPI 串行接口三个 32位定时器，看门狗定时器，带有备用电池备份的实时时钟，欠压检测电路通用 I/O 引脚。CPU 时钟高达 60 MHz，片内晶体振荡器和片内 PLL。板子总体分了电源电路，晶振电路，复位电路，LED 电路，按键电路，串口电路，JTAG 调试电路等几部分，如下图所示 图 1 asy ARM 2132开发板底板元件布局图 二、硬件原理组成及分析 开发板完

3、整电路图如下图所示 图 2 asy ARM 2132开发板完整电路图 1.电源电路：LPC2132电源电路部分采用了一个 DC 接口的 POWER1供电口和一个 5V 的 USB供电口，内部采用了一个 1N5819二极管来稳流，采用 SPX1117M3-3.3低压差稳压器，如右图所示。电路另一边有一个红色的发光二极管，当电源接通后，二极管会点亮。2.复位电路 复位电路采用一颗 CAT1025芯片，CAT1025是基于微控制器系统的存储器和电源监控的完全解决方案。它们利用低功耗 CMOS技术将 2K 位的串行 EEPOM和用于掉电保护的系统电源监控电路集成在一块芯片内。存储器采用 400KHz的

4、 I2C 总线接口。CAT1025包含 1个精确的 Vcc监控测电路和 2个开漏输出：RESET和！RESET。当 Vcc低于复位门槛电压时，！RESET引脚将变为高电平，RESET将变为低电平。CAT1025还包含一个写保护输入（WP）。如果 WP连接高电平，则写操作被禁止。nRST连接到芯片 LPC2132的复位引脚，当复位按键 RST1按下时，CAT1025的复位引脚输出有效信号，使芯片 LPC2132复位。3.系统时钟电路 LPC2132微控制器可使用外部晶振或外部时钟源，片外晶振频率范围：130MHz，如下图中 Y1-11.0592MHz，内部锁相环电路 PLL 可调整系统时钟，通过

5、片内 PLL 可实现最大为 60MHz的 CPU 操作频率，实时时钟具有独立的时钟源，如下图中 Y2-32.768KHZ 晶振。4.JTAG 接口电路 采用 ARM公司提出的标准 20脚 JTAG 仿真调试接口，JTAG 信号的定义以及与LPC2132的连接如下图：5.按键及显示电路 LPC2132开发板具有 4个按键、4个 LED 灯。4个 LED 灯一边已经与 DP3V3连接，另一边经过 1个 470R 的电阻后与 JP1跳线相连，当 JP12连通的时候，LED1的一侧与芯片的 P0.17口就会连通，P0.17口输出低电平，LED1就会点亮，如果 P0.17输出高电平，LED1就会熄灭。4

6、个按键中复位键已经在前面介绍了，剩下三个按键 KEY1、KEY2、KEY3一边接地，另一边接了 4K7的电阻然后与正极相连，还接了 JP2跳线组，如果 JP2的 12连通，那么 P0.16就和 KEY1连通，当按键按下的时候，P0.16输出低电平，当按键没有按下的时候 P0.16输出高电平，因为按键检测电路可以编写为检测是否有低电平来判断按键是否按下。6.UART接口电路 CH340G 是一个 USB 转串口芯片，可以把电脑的 USB 口映射为串口用。当使用串口电路进行 UART调试的时候，需要将 JP6短接，连通 P0.0和 CH340G的 TXD 口，连通 P0.1和 CH340G 的 R

7、XD 口。另一边 CH340G 的 X1和 X0接入了 X1-12MHz的晶振。三、开发板硬件安装调试过程 1 焊接最小系统 首先焊接电源模块，复位电路模块，晶振模块，构成最小系统，然后对最小系统进行测试。测试方法：将电源线和开发板的电源模块连接，观察电源指示灯是否点亮，如果点亮，使用万用表测量 U1点电压，数值范围为：3.29V3.31V，标准值为 3.30V，表明电源电路模块正常。然后用示波器观察晶振引脚的波形，查看晶振是否正常。2 焊接外接电路板。在洞洞板上面焊接一个 LED 灯，然后引出接口，一个为正，一个为负，然后将正负极分别与排针焊接在一起；将蜂鸣器的正负极分别于排针焊接；将按键的

8、两边与排针焊接在一起。测试方法：将 LED 正负极分别与开发板的 DP3.3V 和 GND 连接，可以观察到LED 灯点亮。蜂鸣器的正负极与开发板的 DP3.3V 和 GND 连接，可以听到蜂鸣器发声。将开发板正极和蜂鸣器正极相连，蜂鸣器负极与开关一边相连，然后开关另一边接低电平，按下按键后蜂鸣器会发出声音，证明开关电路完好。3 焊接 LED 灯 焊接 LED 电路，将 LED1-LED7焊接在开发板上面，然后焊接 R4-R7四个电阻，这是二极管的分压电阻。测试方法：给开发板通电，然后依次给 JP1的 1、3、5、7接低电平，会发现 LED1-LED4依次点亮，如果有不亮的，说明焊接有误，检查

9、二极管的正负是否正确，用万用表检测是否有短路。4 焊接开关 将 KEY1、KEY2、KEY3焊接到开发板上面，然后将 3个 4K7的电阻焊接到 R1、R2、R3三个位置，最后在 JP2上面焊接一组排针。测试方法：给开发板供电，用万用表检测 KEY1-KEY3的电压，正常范围应该是 3.28V-3.31V，当 KEY1键按下的时候，JP2的 1电压应该为 0V；当 KEY2键按下的时候，JP2的 3电压应该为 0V；当 KEY3键按下的时候，JP2的 4电压应该为 0V。5 焊接串口模块 将 CH340G 焊接到开发板对应位置，要注意焊接的时候容易将周围引脚连接在一起，必须非常小心的操作。测试方

10、法：给开发板供电，然后 USB 口与电脑连接，电脑的设备管理器可以检测到串口输入，如下图：6 焊接 JTAG 模块 JTAG 模块很简单，只需要将 JTAG 后面的引脚依次焊接即可。检测方法：开发板供电后，用 JTAG 线连接开发板的电脑，然后打开 H-JTAG Server，点击搜索可以检测到芯片。如下图：在 H-Flasher窗口的“Flash Selection”项选择仿真的器件型号 LPC2132,在 H-Flasher窗口的“Programming”项窗，点击按钮，H-JTAG 将检测到的器件类型显示于本窗口。四、遇到问题分析及硬件调试体会 1、遇到的问题 焊接好 LED 灯模块后，

11、测试 LED 灯的时候发现 LED3不亮，用万用表检测后发现是 LED3的引脚虚焊，重新焊接后问题解决。2、硬件调试体会 焊接过程中需要足够的耐心，不能看到别的同学进度比自己快就急躁，急于求成做出来的产品只能是差的甚至是坏的，我们应该从焊接中总结经验，提高自己的焊接能力，掌握焊接技巧，焊接出最好，最完美的电路板。第二周：软件编程与调试 一、调试环境搭建 1 启动 ADS1.2IDE 集成开发环境。2 在 ADS主窗口主菜单选择 File-New，使用 asm for lpc2132工程模板建立一个工程（图例中工程名称为：ZQL_LIB1），指定工程路径（图例中工程路径为 D:ARM_Lib_B

12、akARM_asm）。3 点击确认，创建工程。4 在 ZQL_LIB1工程窗口，双击模板文件 main.S，打开该文件。5 可在主窗口菜单选择 Edit-Perferences，设置字体和字号。6 在 main.S文件编辑窗的“add the user code here.添加用户代码”行下建立用户汇编程序代码。7 选择 Project-Make（或快捷键），编译链接整个工程。若编译成功，则Erros&Warnings对话框会报告编译错误为 0，此时即可对工程进行仿真。二、调试方法 1 单步运行；在 AXD 调试器主窗口，选择 Execute-Step（或快捷键），处理器执行一行代码；2 设置

13、断点；在 AXD 调试器“代码调试窗口”双击目标代码行，若出现红色实心圆点，则表示断点设置成功；然后选择 Execute-Go全速运行，处理器执行程序停止在断点行；3 运行到光标行；在 AXD 调试器“代码调试窗口”单击选择目标代码行，然后在AXD 调试器主窗口，选择 Execute-Run to Cursor运行到光标处；通过断点调试可以观察 ARM寄存器和存储单元的数值变化，具体操作方法在后面的实验中会作详细介绍。二、完成实验内容 本人主要负责内容：GPIO 输入输出基础实验，交通灯综合实验中的蜂鸣器、中断服务程序、GPIO 初始化模块以及键盘扫描部分编写。1、GPIO 输入输出实验（1）

14、实验目的 1 掌握 LPC2132工程模板的使用。2 掌握 EasyJTAG 仿真器的安装和使用。3 能够在 EasyARM教学实验开发平台上运行第一个程序。4 熟悉 LPC2000系列 ARM7微控制器的 GPIO 控制。（2）实验原理 LPC2132 系列的 ARM7 微控制器的所有 GPIO 口，均为双向 I/O 口。引脚可以根据需要配置为 I/O 口或其它功能，和 GPIO 相关的寄存器一共有 6 个见下表：通过编程控制 BEEP（P0.7）输出低电平，从而实现蜂鸣器持续发声。（3）实验过程 1 启动 ADS1.2IDE 集成开发环境，选择 ARM Executable Image f

15、or lpc2132 工程模板建立一个工程 BeepCon_C。2 在 user组里编写主程序代码 main.c。3 选用 DebugInRam生成目标，然后编译链接工程。4 将 EasyARM教学实验开发平台上的 P0.7管脚与 Beep跳线短接 5 选择 Project-Debug，启动 AXD 进行 JTAG 仿真调试。6 全速运行程序，程序将会在 main.c的主函数中停止（因为 main函数起始处默认设置有断点）。7 单击 Context Variable图标按钮（或者选择 Processor Views-Variables）打开变量观察窗口，通过此窗口可以观察局部变量和全局变量。选

16、择 System Views-Debugger Internals 即可打开 LPC2000系列 ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。8 可以单步运行程序，可以设置/取消断点；或者全速运行程序，停止程序运行，观察变量的值，判断蜂鸣器控制是否正确。（4）问题分析与解决方法 GPIO 功能选择之后没有进行 IO0DIR 方向选择，导致 P0.7口依然为输入口，无法输出低电平信号，故而蜂鸣器没有发声，添加这行代码后，成功实现功能。2、定时器与中断控制（1）实验目的 1 熟悉 LPC2000 系列 ARM7 微控制器的定时器 0的基本设置及匹配输出应用。（2）实验原理 使用定时器 0 实现 1 秒定时，控制蜂鸣器蜂鸣。采用中断方式实现定时控制。备注：EasyARM2132实验板上的系统时钟默认为 11.0592MHz；系统中已定义了符号常量 Fpclk=11059200；（3）实验过程 1 启动 ADS 1.2，使用 ARM Executable Image for lpc2132 工程模板建立一个工程TimeOut_C。2 在 user 组中的 main.c 中编写主程序代码。3 选用 De