1、嵌入式系统课程设计任务书三2023-2023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时机。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根本技能;2具备根本嵌入式系统下C语言编程能力、嵌入式操作系统根本调试的能力;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
2、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 1616的点阵屏。点阵屏由发光LED矩阵块组成。1616点阵屏即屏上有 1616 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以下列图: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1616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,QL1QL16是点阵屏的
3、行驱动信号,每一个信号控制一行;LR1LR16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
4、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。LL1LL8 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LL1LL16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QL1QL16。三极管提高了行线输出信号的驱动能力。在图4中,如果RQxx为116的整数输出低电平,那么相应的
5、三极管导通,行驱动信号 QLxx为116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 1616 点阵,每屏显示两个字符,只需要把 168 点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码216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。字库码说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
6、 亮,0表示该LED灭,对于 168点阵的字库码,每个字符的字库码所占用的存储容量为16x8/8 = 16 Byte。 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316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,为了到达流动效果,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
7、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屏块根本的构成及其硬件电路的根本工作原理。2使用ULINK2仿真器连接Embest EduKit-IV实验平台上使用Keil软件编写矩阵LED屏模块的
8、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,并在主要程序代码局部添加注释说明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
9、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,程序代码到达设计要求。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设计报告的标准化、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6559603qq ,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正文局部应该包括:需求分析;总体设计;详细设计;系统测试;系统的缺乏及需改良的局部等。4设计报告严禁抄袭,否那么按
10、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1 XXXXXX 1.1 XXXXXX 1.2 XXXXXX2 XXXXXX 2.1 XXXXXX 2.2 XXXXXX参考文献附录第一章 3号,黑体,居中,行距30标题下空一行1.1 XXXXXX 小3号,黑体,左起,行距301.1.1 XXXXXX4号,黑体,左起,行距261 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。
11、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20参考文献格式例如:1 专著著录格式序号著者.书名.版本(第一版不写).出版地:出版者,出版年.起止页码例:孙家广,杨长青.计算机图形学.北京:清华大学出版社,1995.2628Sun Jiaguang, Yang Changqing. Computer graphic
12、s.Beijing: Tsinghua University Press,1995.2628(in Chinese)例:2Skolink M I. Radar handbook. New York: McGraw-Hill, 19902 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.北京航空航天大学学报,2023,28(3):249252Li Xudong, Zong Guanghua, Bi Shusheng, et al. Research on global vision system for b
13、ioengineering-oriented micromanipulation robot system. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2023,28(3):249252(in Chinese)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: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见:张为民编.第九届全国复合材料学术会议论文集(下册)北京:世界图书出版公司,1996.410416例:Odoni A R. The flow management problem in air traffic control. In: Odoni A R, Szego G,eds