第9章-基于S3C2440A微处理器的综合应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,高等学校信息技术类新方向新动能新形态系列规划教材,ARM嵌入式处理器及应用,何兴高 编著,高等学校信息技术类新方向新动能新形态系列规划教材ARM嵌入式,1,CONTANTS,1,2,S3C2440A微处理器引导,输入/输出设备,3,综合应用实例,CONTANTS12S3C2440A微处理器引导输入/输出设,2,第,9,章,基于S3C2440A微处理器的综合应用,本章主要内容,S3C2440A微处理器引导,输入/输出设备,综合应用实例,第9章 基于S3C2440A微处理器的综合应用本章主要内容,3,9.1S3C2440A微处理器引导,1工作模式和中断定义,ARM处理器有7种工作模式：用户模式（USR）、系统模式（SYS）、普通中断模式（IRQ）、快速中断模式（FIQ）、管理模式（SVC）、中止模式（ABT）、未定义指令模式（UND）。工作模式的参数由寄存器CPSR中的模式位M4:0设置。,ARM中断分为普通中断（IRQ）、快速中断（FIQ）。这两个中断开放与否由程序状态寄存器（PSR）中的I位和F位决定。,9.1S3C2440A微处理器引导1工作模式和中断定义,4,2堆栈和堆定义,在高级语言（如C语言）中编程是不会涉及堆栈的，涉及堆栈的工作都是系统工具自动给用户处理好的。但在使用汇编语言编程时，编程人员要代替系统工具来完成这部分工作。如果这部分工作处理不好，如程序空间、堆栈空间、数据空间出现冲突等，系统就会出现异常。,2堆栈和堆定义,5,3内存初始化定义,在一些应用系统中除了扩展Flash、RAM挂接在外部存储器端口上，可能还有其他外部设备挂接在外部存储器端口上。不同外部设备的操作时序可能不一样，所以在使用这些外部设备之前必须初始化连接这些外部设备的端口。,3内存初始化定义,6,4“看门狗”定时器定义,“看门狗”主要应用在无人值守的环境，设计再好的系统也有可能出现异常，如死机、程序跑飞等，这时就可以利用“看门狗”来让系统重新启动运行。,4“看门狗”定时器定义,7,5时钟和功率管理定义,S3C2440A微处理器中的时钟控制逻辑可以产生必要的时钟信号，包括CPU的FCLK、AHB总线的HCLK以及APB总线的PCLK。S3C2440A微处理器内部有两个锁相环（PLL），一个提供FCLK、HCLK及PCLK，另一个专用于为USB模块提供时钟（48MHz）。,5时钟和功率管理定义,8,6存储控制器定义,该部分定义存储器的配置情况，在实际应用中应根据具体情况调整相应的参数。,7I/O端口定义,该部分主要是对端口进行定义。,6存储控制器定义,9,8堆栈8字节对齐，汇编程序数据8字节对齐,9程序入口点,10异常向量表,11看门狗设置,12时钟设置,8堆栈8字节对齐，汇编程序数据8字节对齐,10,13存储器控制器设置,14I/O引脚设置,15复制异常向量到内部RAM,16设置堆栈,17进入C语言代码,18进入汇编语言代码,13存储器控制器设置,11,9.2输入/输出设备,9.2.1基本概念,1输入设备（Input Device）,输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。输入设备是用户与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数据的程序输入计算机中。计算机能够接收各种各样的数据，可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据。,9.2输入/输出设备9.2.1基本概念,12,2输出设备（Output Device）,输出设备是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印，以及控制外围设备操作等。输出设备是把各种计算结果以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。,2输出设备（Output Device）,13,9.2.2键盘,键盘是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键（如打字机、电脑键盘等）。键盘也是组成键盘乐器的一部分，也可以指使用键盘的乐器（如钢琴、数位钢琴或电子琴等）。,键盘是最常用也是最主要的输入设备之一，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。,9.2.2键盘,14,1按键基本电路,单个按键的基本电路图如图9-1所示。,图9-1所示的A为单个按键的基本电路图；B为按键未按下时的等效电路图，按键输出信号为高电平；C为按键按下时的等效电路图，按键输出信号为低电平。,1按键基本电路,15,图,9-1,单个按键的基本电路图及等效电路图,图9-1单个按键的基本电路图及等效电路图,16,按键按下和释放输出信号波形示意图如图9-2所示。,图,9-2,按键输出信号波形示意图,按键按下和释放输出信号波形示意图如图9-2所示。图,17,图9-2所示的信号如果不处理就直接拿来使用，可能会出现按下一次按键产生多次动作的情况（图9-2仅是示意图，真实的波形可能与此不同，但一般都会存在抖动）。,解决抖动问题的办法有两种：硬件方法和软件方法。,（1）硬件方法。硬件方法有简单的RC滤波和专用的芯片滤波。由RC组成的无源滤波电路中，根据电容的接法及大小可分为低通滤波器（如图9-3所示）和高通滤波器（如图9-4所示）。,图9-2所示的信号如果不处理就直接拿来使用，可能会出,18,图9-3低通滤波器,图9-4高通滤波器,图9-3低通滤波器,19,（2）软件方法。其思想是，当检测到按键输出电平有变化时，通过延迟的方法躲过按键的抖动，直到电路输出状态稳定之后再来检测按键的输出电平，从而达到正确确定按键信息的目的。用软件方法消除抖动的流程示意图如图9-5所示。,（2）软件方法。其思想是，当检测到按键输出电平有变化时，通过,20,图9-5用软件方法消除抖动的流程示意图,图9-5用软件方法消除抖动的流程示意图,21,2独立按键键盘,在许多嵌入式应用中，由于输入和交互信息相对较少，一般只需几个按键即可，这时可以采用独立按键键盘进行设计，其电路图如图9-6所示。,2独立按键键盘,22,图9-6独立按键键盘电路图,图9-6独立按键键盘电路图,23,3矩阵式键盘,当键盘的按键数目较多时，为了减少键盘端口线的数目，常常采用矩阵式键盘，类似于计算机上的键盘。但在嵌入式应用中键盘数目一般不会太多，主要有数字09，再加部分功能按键等。图9-7所示是4,4矩阵式键盘电路图。,3矩阵式键盘,24,图9-74 4矩阵式键盘电路图,图9-74 4矩阵式键盘电路图,25,图9-8行扫描流程图,图9-8行扫描流程图,26,9.2.3数码显示器,1数码显示器实物,数码显示器实物图如图9-9所示。,2数码显示器原理,数码显示器分为共阴极型和共阳极型，其原理如图9-10所示。,9.2.3数码显示器,27,图9-9数码显示器实物图,图9-9数码显示器实物图,28,图9-10数码显示器原理图,图9-10数码显示器原理图,29,3共阴极型/共阳极型数码显示器编码,共阴极型/共阳极型数码显示器编码如表9-1所示。,数字,共阴极型,共阳极型,数字,共阴极型,共阳极型,0,3F,C0,8,7F,80,1,06,F9,9,6F,90,2,5B,A4,A,77,88,3,4F,B0,B,7C,83,4,66,99,C,39,C6,5,6D,92,D,5E,A1,6,7D,82,E,79,86,7,07,F8,F,71,8E,表9-1共阴极型/共阳极型数码显示器编码,注：引脚编号与数据位关系为,HGFEDCBA,。,3共阴极型/共阳极型数码显示器编码数字共阴极型共阳极型,30,4静态显示和动态显示的连接,数码显示器在实际应用中的连接如图9-11所示。,图9-11数码显示器在实际应用中的连接,4静态显示和动态显示的连接图9-11数码显示器在实际应用,31,（1）静态显示的连接。在实际应用中如果数码显示器的位数较少，同时硬件上输出端口位数还剩余较多的情况下，可以采用静态显示的连接方式。共阴极型显示器的静态显示连接如图9-12所示。,静态显示连接的优点是显示程序控制较简单，只需在显示内容有变化时才输出，或只需定期输出即可。,静态显示连接的缺点是当显示位数较多时要占用较多的输出端口，每一位数字需要8位输出线，如果有8位数据要显示就需要64位输出线。,（1）静态显示的连接。在实际应用中如果数码显示器的位数较少，,32,图9-12共阴极型显示器的静态显示连接,图9-12共阴极型显示器的静态显示连接,33,（2）动态显示的连接。在实际应用中如果数码显示器的位数较多，同时硬件上输出端口位数却剩余较少的情况下，可以采用动态显示的连接方式。共阴极型显示器的动态显示连接如图9-13所示。,（2）动态显示的连接。在实际应用中如果数码显示器的位数较多，,34,图9-13共阴极型显示器的动态显示连接,图9-13共阴极型显示器的动态显示连接,35,图9-13中仅用了两个8位输出端口，最多可以控制8位数码显示器。这里要解释一下动态显示连接方式是如何控制显示的。其原理如下：所有数码显示器的控制端（AH）都分别接在一起，其每一个公共端（如共阴极型的COM端）分别由一位输出信号控制，也就是说当前输出的码段到了每个数码显示器时，具体哪位点亮就取决于哪位的公共端（COM端）是低电平，一次点亮一位，利用视觉暂留效果，只要每秒刷新次数大于25次，显示效果看起来就是连续的。,图9-13中仅用了两个8位输出端口，最多可以控制8位,36,动态显示连接的优点是占用输出端口位数较少。,动态显示连接的缺点是显示控制程序较复杂，要控制好点亮和熄灭时间、刷新的频率等。,动态显示连接的优点是占用输出端口位数较少。,37,9.3综合应用实例,9.3.1流水灯控制系统的设计与实现,请用S3C2440A微处理器设计和实现一个流水灯控制系统，具体要求如下：（a）有1个控制开关作为输入（当开关输入低电平时，流水灯从左端到右端显示，每次只有一个灯点亮，当流水灯点亮到最右端时再从最左端开始；当开关输入高电平时，流水灯从右端到左端显示，每次只有一个灯点亮，当流水灯点亮到最左端时再从最右端开始）；（b）有8个流水灯作为输出，流水灯的初始状态为最左端的灯点亮；（c）请画出流水灯控制系统的电路图；（d）请画出流水灯控制程序的流程图；（e）请用ARM指令、伪指令写出完整程序并加注释。,9.3综合应用实例9.3.1流水灯控制系统的设计与实现,38,1流水灯控制系统电路图,流水灯控制系统硬件电路图如图9-14所示。,2流水灯控制程序流程图,流水灯点亮、熄灭的时间可以用定时器控制，也可以使用延迟子程序控制。,1流水灯控制系统电路图,39,图9-14流水灯控制系统硬件电路图,图9-14流水灯控制系统硬件电路图,40,（1）定时器控制的优点是时间准、资源利用率高；缺点是程序控制相对较复杂，主要涉及定时器编程、中断编程等。,（2）延迟子程序控制的优点是编程较简单、好理解；缺点是时间不准、CPU利用率较低等。,流水灯控制程序流程图如图9-15所示。,3程序,（1）延迟子程序。,（2）主程序。,（1）定时器控制的优点是时间准、资源利用率高；缺点是程序控制,41,图9-15流水灯控制程序流程图,图9-15流水灯控制程序流程图,42,9.3.2模拟打乒乓球系统的设计与实现,请用S3C2440A微处理器设计和实现一个模拟打乒乓球系统，具体要求如下：（a）有2个按钮开关作为输入，模拟球拍，按钮按下时接球，但必须在接球的时间按下，否则对方得分；（b）有8个指示灯的点亮、熄灭状态，用于模拟球运动的轨迹，最左边的灯点亮时左边才能接球，否则对方得分，右边同理；（c）两边各有1位数码显示器显示得分，分数为09；（d）请画出模拟打乒乓球系统的电路图；（e）请画出控制程序流程图；（