基于ARM微处理器的数码管驱动设计.doc

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1、课程设计名称： 基于ARM微处理器的数码管驱动设计 题 目基于ARM微处理器的数码管驱动设计课题性质A课题来源D指导教师XXXX同组姓名主要内容1. 利用ARM微处理器实现数码管显示驱动；2.能够显示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9等数字，且循环显示；3. 通过按键改变循环显示速度；任务要求1 设计出具体电路，列出所用器件及布线图。2 画出程序流程图，画出子程序或中断流程图。3 说明系统工作原理，对系统进行调试。4 写出课程设计报告。参考文献1 嵌入式系统有关教材2 电路设计手册3 其他资料审查意见指导教师签字： 教研室主任签字： 2014 年 11 月 28 日 说明：本表由指导教师填

2、写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页. 基于ARM微处理器的数码管驱动设计一、 设计要求 1、利用ARM微处理器实现数码管显示驱动； 2、能够显示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9等数字，且循环显示； 3、通过按键改变循环显示速度；二、 设计方案本次试验选用的芯片为PXA270，使用的是PXA270集成试验箱。基于Intel XScale架构的PXA270处理器，集成了存储单元控制器、时钟和电源控制器、DMA控制器、LCD控制器、AC97控制器、I2S控制器、快速红外线通信 (FIR)控制器等外围控制器，可以实现丰富的外围接口功能。其低电源运行模式以及动态电源管理技

3、术可以有效的降低电源的功耗。使用试验箱上的4X4的矩阵键盘作为输入，用来控制数码管显示的快慢速度，将需要输出的各个数码管状态从两个数码管中输出。三、 设计原理1、数码管结构七段数码管由8个发光二极管排列组成（包括小数点位）如下图所示：这8个独立的二极管通常被命名：a.b.c.d.e.f.g.h。h表示小数点。利用7段数码管能显示所有数字以及部分英文字母。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一起，成为共阳极8段数码管如图所示：共阳极8段数码管的8个发光二极管的正极一起接VCC，要控制数码管中的某一段亮，比如A段，只须要控制数码管的A脚为低电平就可以了，反之熄灭A段就控制A脚为高

4、电平。另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起，称为共阴极数码管，如图所示：共阴极8段数码管的8个发光二极管的正极一起接GND，要控制数码管中的某一段亮，比如A段，只须要控制数码管的A脚为高电平就可以了，反之熄灭A段就控制A脚为低电平。2、 数码管显示方式数码管的显示方式有静态和动态之分。分别介绍如下：（1） 静态相示方式：当8段数码管显示一个字符时，该字符对应的发光二极管控制信号一直保持有效；静态显示方式的每个数码管都需要一组控制信号。 （2）动态显示方式：动态的多组控制信号，轮流扫描这些数码管，十多个数码管可以同时动态显示（相对人眼）。该字符对应的发光二极管是轮流点亮的，即控制信号按一定的周

5、期有效，在点亮过程中，点亮时间是很短暂的，所以视觉看到的依然是很稳定的。3、 数码管驱动电路设计以共阳极数码管为例：用处理器的8个GPIO分别控制数码管中的8段发光二极管，这样往GPIO的引脚送一个低电平就能点亮该引脚对应的一段数码管，由于发光二极管能承受的电流大多是毫安级的，因此还需要外接一个限流电阻。vcc 在实际设计中，处理器一般不是直接用8个I/O脚来控制数码管的显示，而是通过外接一个译码器来控制。最常用的译码器是BCD译码器。如下图所示。1H G F E D C B Acom 2 8 Gpio1 Gpio2 Gpio3 gpio 8ABCDEFGAD 数码管与7段数码管的连接4、程序

6、设计流程图 5、 如何让驱动程序加载到内核（1）添加步骤（括号内容为解释）：（以添加led.c驱动程序为例）在确定了自己的代码位置的前提下，建立自己的源代码目录，文件，Makefile，Config.in等。（对于本程序中Makefile文件和Config.in文件已有，只需添加相关内容即可，无需更改）Makefile文件：一个工程中的源文件不计其数，其按类型，功能，模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，或是进行更复杂的功能操作。当执行make命令时，便会调用makefile文件，以告诉make命令需要

7、怎样的去编译和连接程序。Config.in文件：该文件可理解为内核的配置脚本，在执行 make menuconfig 命令时被调用，依靠各子目录的config.in文件，构成整个linux的配置菜单，在内核配置make menuconfig时从config.in中读出菜单，用户选择后保存到.config的内核配置文件中。在内核编译时，主makefile调用这个.config文件，就知道了用户的选择。将自己的led.c源程序放入内核源码drive/char下修改driver/charConfig.in文件，把自己的驱动加入内核配置系统中。在文件中的适当位置（任意，决定了make menuconf

8、ig窗口中的所在的位置）添加内容：dep_tristate s3c2410 led support CONFIG_S3C2410_GPIO_LED $ CONFIG_ARCH_S3C2410代码解释：只要定义了CONFIG_ARCH_S3C2410为y或是m（即在make menuconfig之后的窗口中选择y或是m）character分类下就会出现s3c2410 led support选项，它对应了CONFIG_S3C2410_GPIO_LED的定义。当定义s3c2410 led support为m,即把驱动程序编译为模块（不会编译到内核）生成.O文件，然后手动用insmod加载。当定义s3

9、c2410 led support为y,即把驱动程序生成.O文件并且连接到内核，启动时自动加载。执行make编译时makefile文件会根据obj-m和obj-y编译并连接对应的源码。如果在配置内核时被驱动编译为模块，则CONFIG_S3C2410_GPIO_LED被定义为m，在makefile脚本对应的obj-m中，就会编译led.o为内核可加载的模块修改driver/char/makefile文件添加内容：obj-$( CONFIG_S3C2410_GPIO_LED)+=led.o执行命令：make modules(在linux2.4.182410cl下执行)执行命令：make menuc

10、onfig配置好后进入开发板执行命令：insmod led.o2测试驱动程序（1） 通常测试一个驱动程序都需要相应的应用程序，但对于一些只有标准输入输出例如：open,close(release),read,write等调用的驱动程序，有简单的办法，即使用linux现有的命令例如：cat,echo等实现对设备的访问和控制。（2）通过编写应用程序来测试驱动程序 6、 动态加载驱动1)lsmod 查看是否有驱动程序即.o文件2)insmod led.o 动态添加驱动3)rmmod led 删除驱动 详细步骤如下：建终端，进入arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl行

11、命令#make menuiconfig在窗口中选中“character device，进行相关配置后执行命令#make clean(把环境清理干净)make dep (添加相关依赖文件)make modules进入driver/char目录下，查看是否生成.o文件进入开发板cd host/kernel/linux-2.4.18-2410cl/drivers/char执行命令#insmod led.o执行命令lsmod (查看驱动是否添加成功)在开发板找到相应程序，进入该目录下，运行./led将写好的控制源程序（由汇编程序和C程序共同构成），以及makefile文件，放到共享目录下的文件夹中。进

12、入开发板的相关目录下，执行make命令之后会生成led.bin文件四、 软件编程Main.c#include cvtpxa270.hunsigned char seg7table21 = 0xc0,0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8,0x80, 0x90,0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e,0xf9, 0xb0, 0x92, 0xf8, 0x90;void delay(int count)while(count -);int Main(int argc, char* argv)int i;int ch; int n

13、um; Uart_Select(FFUART);Uart_Init(115200);LibCommInit();Uart_Printf(Keyboard Testrn);for(i=0;i=0x00;i-)ch=Key_GetKey();switch(ch)case 1:num=num-0.19;break;case 2:num+; break;case 3:num=1; break;default:break; *(unsigned char *) 0x04006000) = seg7tablei; *(unsigned char *) 0x04007000) = seg7tablei; d

14、elay(0xffffff*num); return 0; 五、 调试结果 在完成将上述程序烧入系统之后将会在试验箱上看到试验结果，数码管会依次显示数值，并且按下按键数码管的循环显示速度将会发生改变。六、 心得体会这次课程设计虽然经历了很多的困难，但通过和老师以及同学的交流并查找资料，最终完成了课程设计。通过这次课程设计，我学会了很多的东西。一方面，通过这次课程设计，我学会并熟悉了PXA270，巩固了自己的嵌入式知识，通过电路的设计再一次熟悉了数字电路以及模拟电路的知识，并且锻炼了自己查找资料的能力，强化了自己的专业技能；另一方面，我也有了更多的和老师以及同学交流的机会，锻炼了自己的语言表达能力，从软实力上提高了自己，这对于找工作，以及今后的生活与学习都是很有帮助的。通过这次课程设计，我觉得我应该努力的学好自己的专业课知识，这是对于人们生活的丰富大有帮助的，这就是科技，今后还要更加关注细节的处理，在生活中学习，在生活中实践。七、 参考文献1、UP-CUP S2410经典 linux 实验指导书 北京博创科技2.、嵌入式linux系统实例教程 李仁发主审 人民邮电出版社3、嵌入式系统接口设计与linux驱动程序开发 刘淼 编著