上海集成电路设计研究中心基于ARM处理器的片上系统设计
技术研讨会邀请函
尊敬的先生/女士：
2003年4月东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心成为国第一家ARM处理器核的大学计划授权用户。通过一年多的努力，我们面向无线信息终端应用设计了基于ARM7TDMI处理器核的SoC芯片“Garfield”。为了与您分享基于ARM处理器核的片上系统设计技术和经验，我们诚挚地邀请您及您的同事参加由东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心、ARM中国公司、集成电路设计研究中心联合举办的基于ARM处理器的片上系统设计研讨会。
“Garfield”处理器采用AMBA2.0作为片上总线；集成了SRAM/Flash控制器；SDRAM 控制器；Nand Flash控制器；黑白，灰度，彩色液晶控制器；6通道DMA控制器；多媒体加速器（MMA）；片上SRAM；实时钟；通用定时器；电源管理模块；中断控制器；IIC控制器；SPI控制器；2个UART串口；USB1.1 Device 控制器；MMC/SD 卡控制器和AC97控制器等模块，芯片规模超过100万门。目前该处理器已完成两次基于TSMC 的投片，并基于该处理器完成了掌上电脑原型样机的设计工作。
在“Garfield”处理器器的设计过程中，我们在基于ARM处理器核的SoC架构设计和高层模型评估，多媒体算法的软硬件划分，SoC存储子系统设计与优化，低功耗设计与优化，SoC功能验证，SoC后端设计等方面积累了一些设计经验。为了与您分享这些设计经验，我们将于2004年5月25日（星期二）在集成电路设计研究中心召开基于ARM处理器的片上系统设计技术研讨会。会上“Garfield”处理器的主要设计工程师将向您详细介绍基于ARM7TDMI CPU核的SoC的体系结构设计；多媒体算法（MP3）的软硬件划分，建模和优化；SoC存储子系统的设计与优化；功耗评估与优化技术；SoC功能验证；基于“Garfield”处理器的样机开发等等容。
会议主题：基于ARM处理器的片上系统设计
主讲人员：“Garfield”处理器设计工程师等
地点:集成电路设计研究中心
地址：东路668号G区7楼集成电路设计研究中心培训部
日期：2004年5月25日
时间：上午9:00 ~ 下午5:00
联系方式：丽
：6-216、217 传真：8 电子：https://www.doczj.com/doc/b23907925.html,
ARM CPU based SoC Design
嵌入式开发试验 嵌入式简易电子琴系统设计 ARM2110实验开发板，外接矩阵键盘、蜂鸣器、LED显示屏、LED灯模块（带4.7K电阻）主程序 #include "systemInit.h" #include "buzzer.h" #include "music.h" #include "systemInit.h" #define lcden GPIO_PIN_0 //PB0; #define lcdrs GPIO_PIN_2 // 定义LED #define LED1_PERIPH #define LED1_PORT #define LED1_PIN #define LED2_PERIPH #define LED2_PORT #define LED2_PIN #define LED3_PERIPH #define LED3_PORT #define LED3_PIN #define LED4_PERIPH #define LED4_PORT #define LED4_PIN #define LED5_PERIPH #define LED5_PORT #define LED5_PIN #define LED6_PERIPH #define LED6_PORT #define LED6_PIN #define LED7_PERIPH #define LED7_PORT #define LED7_PIN #define LED8_PERIPH #define LED8_PORT #define LED8_PIN
// 定义KEY #define KEY_PERIPH2 #define KEY_PORT2 #define KEY_PIN2 //PB2; SYSCTL_PERIPH_GPIOA GPIO_PORTA_BASE GPIO_PIN_4 SYSCTL_PERIPH_GPIOA GPIO_PORTA_BASE GPIO_PIN_5 SYSCTL_PERIPH_GPIOA GPIO_PORTA_BASE GPIO_PIN_6 SYSCTL_PERIPH_GPIOG GPIO_PORTG_BASE GPIO_PIN_0 SYSCTL_PERIPH_GPIOF GPIO_PORTF_BASE GPIO_PIN_2 SYSCTL_PERIPH_GPIOG GPIO_PORTG_BASE GPIO_PIN_1 SYSCTL_PERIPH_GPIOE GPIO_PORTE_BASE GPIO_PIN_0 SYSCTL_PERIPH_GPIOE GPIO_PORTE_BASE GPIO_PIN_1 SYSCTL_PERIPH_GPIOB GPIO_PORTB_BASE GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4 //连接方式矩阵键盘的行线接PC4~7 列线接PA0~3 unsigned char data; //PD0-PD7; unsigned char num; int guan; int jian; int numm;//lcd显示模块技术 //lcd模块 void write_com(unsigned char com) //写命令 { GPIOPinWrite(GPIO_PORTB_BASE,lcdrs,0x00); // lcdrs=0; GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7,com);//PD=com; SysCtlDelay(5 * (TheSysClock / 4000)); // 延时 5ms } void write_data(unsigned char date) { GPIOPinWrite(GPIO_PORTB_BASE,lcdrs,0xFF); // lcdrs=1; GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2| GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7,date);//PD=date; SysCtlDelay(5 * (TheSysClock / 4000)); GPIOPinWrite(GPIO_PORTB_BASE,lcden,0xFF); // lcden=1;
前言 现代的流行音乐离不开电子琴，键盘手一般是现代电声乐队的中坚力量。（单排键）电子琴、电吉他、架子鼓是流行音乐的三项主流乐器。电子琴的发明使人们可以演奏出未曾拥有的音色，丰富了人们情感的表现；电子琴创造出了许多其他乐器无法演奏出的音色，甚至自然不存在的音色，这些音色帮助了人们通过音乐表现自己的情感，在很多电视节目或者音乐作品中都有运用。电子琴的发明推动了音乐的普及，它让音乐真正成为了大众的音乐，成为了人类社会不可缺少的东西。电子琴是目前用于音乐普及教育和音乐素质培养最多的乐器，它的经济性为他在普通家庭中的普及带来了可能。 本文主要介绍的是使用LM3S8962来实现基于Cortex-M3简易电子琴系统设计的方法，本设计由嵌入式芯片LM3S8962、音乐播放、单音节按键和数码管显示为核心，辅以必要的电路，构成了一个简易的电子琴。当程序开始执行后，播放梁祝音乐，按下功能键后，切换至单音节演奏。本设计的主要内容：了解嵌入式技术的发展现状，熟悉电子琴各模块的工作原理；选择适当的芯片和元器件，确定系统电路，绘制电路原理图，尤其是各接口电路；熟悉嵌入式使用方法和编程规则，编写出相应模块的应用程序；分别在各自的模块中调试出对应的功能，并使用真实器件播放音乐，实现功能切换，验证程序的正确性。
1.课题知识介绍 1.1 Cortex-M3概述 ARM Cortex-M3处理器结合了多种突破性技术，令芯片供应商提供超低费用的芯片，仅33000门的内核性能可达1.2DMIPS/MHz。该处理器还集成了许多紧耦合系统外设，令系统能满足下一代产品的控制需求。 Cortex-M3内核主要是应用于小管脚数、低成本和低功耗的场合，并且具有极高的运算能力和极强的中断响应能力。Cortex-M3采用了新型的单线调试(Single Wire)技术，专门拿出一个引脚来做调试，从而节约了大笔的调试工具费用。同时，Cortex-M3中还集成了大部分存储器控制器，这样工程师可以直接在MCU外连接Flash，降低了设计难度和应用障碍。 CM3是一个32位处理器内核，内部数据路径是32位，寄存器是32位，存储器接口也是32位。CM3采用哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。这样一来，数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。为了实现这个特性，CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且可以并行工作。但是，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间，一个统一的存储器系统。也就是说，不是因为有两条总线，可寻址空间就变成了8G。 1.2 LM3S8962概述 LM3S8962微控制器的优势还在于能够方便的运用多种微控制器的优势还在于能够方便的运用多种ARM的开发工具和片上系统（SoC）的底层IP应用方案，以及广大的用户群体。另外，该微控制器使用了兼容ARM Thumb?的Thumb2指令集来减少存储容量的需求，并以此达到降低成本的目的。最后，LM3S8962微控制器与tellaris?系列的所有成员是代码系列兼容的，这为用户提供了灵活性，能够适应各种精确的需求。
2.9如果GDT寄存器值为0013000000FFH，装人LDTR的选择符为0040H，试问装人描述符高速缓存的LDT描述符的起始地址是多少? 解:GDT寄存器的高32位和低16位分别为GDT的基址和段限，所以:GDT的基址=00130000H LDTR选择符的高13位D15~D3=000000001000B是该LDT描述符在GDT中的序号，所以: LDT描述符的起始地址= GDT的基址 十LDT描述符相对于GDT基址的偏移值 =00130000H+8×8=00130040H 2.10假定80486工作在实模式下，(DS)=1000H, (SS)=2000H, ( SI ) = El07FH, ( BX )=0040H, (BP) = 0016H，变量TABLE的偏移地址为0100H。请间下列指令的源操作数字段是什么寻址方式?它的有效地址(EA)和物理地址(PA)分别是多少? (1)MOV AX，[1234H ] (2) MOV AX, TABLE (3) MOV AX，[BX+100H] (4) MOV AX,TABLE[BPI[SI] 解:(1)直接寻址，EA=1234H , PA =(DS)×16+EA=11234H。 (2)直接寻址，EA= O100H,PA= (DS)×16+EA=10100H。 （3）基址寻址，EA=（ EBX)+100H =0140H,PA= (DS) × 16+EA=10140H。 （4)带位移的荃址加变址寻址。（EA）= (BP)+[SI]十TABLE的偏移地址=0195H PA=(SS)×16+EA=20195H} 2.11下列指令的源操作数字段是什么寻址方式? (1)MOV EAX ， EBX (2)MOV EAX，[ ECX] [EBX ] （3) MOV EAX，[ESI][EDX * 2] （4）MOV EAx，[ ESI*8] 解:（1）寄存器寻址。 （2）基址加变址寻址。 (3)基址加比例变址寻址。 (4)比例变址寻址。 2.12分别指出下列指令中源操作和目的操作数的寻址方式。 式表示出EA和PA。 (1)MOV SI,2100H （2）MOV CX, DISP[BX] （3) MOV [SI] ,AX （4）ADC AX，[BX][SI] （5）AND AX，DX （6) MOV AX，[BX+10H] (7) MOV AX,ES:[BX] (8) MOV Ax, [BX+SI+20H] (9) MOV [BP ].CX (10) PUSH DS 解:(1) 源操作数是立即数寻址;目的操作数是寄存器寻址。 （2）源操作数是基址寻址，EA=（BX）+DISP，PA=（DS）×16+（BX）+DISP 目的操作数是寄存器寻址。 （3)源操作数是寄存器寻址; 目的操作数是寄存器间接寻址，EA=（SI).PA=（DS) × 16十(SI)。 （4）操作数是基址加变址寻址，EA= （BX）+（SI).PA= （DS) × 16十（BX）+(SI) 目的操作数是寄存器寻址。 （5)源操作数和目的操作数均为寄存器寻址。 （6）源操作数是基址寻址，EA=（BX）+10H.PA= （DS) × 16十(BX)+10H 目的操作数是寄存器寻址。 （7）源操作数是寄存器间接寻.EA= （Bx).PA= （ES) × 16+（BX）
(1) 电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动： 微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。 计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA技术的发展。 (2) 集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手 EDA技术发展的推动 (3) 出现集成电路单元库，集成电路设计进入逻辑级，极大地推动IC产业的发展。 电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。PCB板上IC芯片之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。 由IC互联构成的嵌入式系统设计 (4) IC互联构成的系统 (设计和工艺EDA技术 ) SOC——片上系统 SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。 SOC从系统的整体角度出发，以IP (Intellectual property)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SOC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。 由SOC构成嵌入式系统设计:
IC：集成电路。 ASIC：专用集成电路。 通用集成电路：FPGA、CPLD等。 SOC：属于专用集成电路。 （1）SOC： 它是指将一个完整产品的各功能集成在一个芯片中，可以包括有CPU、存储器、硬 件加速单元（AV处理器、DSP、浮点协处理器等）、通用I/O（GPIO）、UART接口和模 数混合电路（放大器、比较器、A/D、D/A、射频电路、锁相环等），甚至延伸到传感器、 微机电和微光电单元。（如果把CPU看成是大脑，则SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和 手的系统。） SOC系统的构建一个重要特性： 使用可重用的IP来构建系统。可以缩短产品的开发周期，降低开发的复杂度。可重 复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等，如通信接口IP、输入输出接口IP；各家 开发商开发的微处理器IP，如ARM公司的RISC架构的ARM核。SOC嵌入式系统就是微 处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。SOC以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求最高的集成度，是电子系统设计追求的必然趋势和最终目标，是现代电子系统 设计的最佳方案。SOC是一种系统集成芯片，其系统功能可以完全由硬件完成，也可以由 硬件和软件协同完成。目前的SOC主要指后者。 SOC存在的问题： SoC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于ASIC实现SoC系统，设 计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得系统的灵活性差，往往使得学术 科研机构、中小企业难以承受。但是SoC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用，可实现软硬件的无缝结合，综合性高。 （2）片上可编程系统(SoPC—System on a Programmable Chip)
(1）电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动：?微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。 计算机技术——软硬件技术的发展推动EＤＡ技术的发展。?(２) 集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手 EDＡ技术发展的推动 ?（３) 出现集成电路单元库，集成电路设计进入逻辑级，极大地推动IＣ产业的发展。?电子系统是IＣ之间通过PCＢ板等技术进行互联来构成的。PCB板上IC芯片之间连线的延时、ＰＣB板的可靠性、ＰCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。 由ＩC互联构成的嵌入式系统设计 （4) ＩC互联构成的系统 (设计和工艺EDA技术） SOＣ——片上系统 ＳOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。 SOC从系统的整体角度出发,以ＩＰ (Iｎｔeｌlectｕal prｏpertｙ)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。ＳＯＣ的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。 由SOC构成嵌入式系统设计:
ＩＣ:集成电路。?AＳIＣ：专用集成电路。 通用集成电路:ＦPGＡ、CＰLD等。 ＳOC:属于专用集成电路。 （1)ＳOＣ： 它是指将一个完整产品的各功能集成在一个芯片中，可以包括有CPＵ、存储器、硬件加速单元(AV处理器、DSP、浮点协处理器等)、通用Ｉ/Ｏ(ＧPIO）、UＡＲT接口和模数混合电路（放大器、比较器、A/Ｄ、D/A、射频电路、锁相环等)，甚至延伸到传感器、微机电和微光电单元。（如果把ＣPU看成是大脑,则ＳＯＣ就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。） SOC系统的构建一个重要特性： 使用可重用的ＩP来构建系统。可以缩短产品的开发周期,降低开发的复杂度。可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用ＩP等，如通信接口IP、输入输出接口ＩP;各家开发商开发的微处理器IP,如ARM公司的RISC架构的ＡRＭ核。ＳOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。SOC以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求最高的集成度，是电子系统设计追求的必然趋势和最终目标,是现代电子系统设计的最佳方案。SＯＣ是一种系统集成芯片,其系统功能可以完全由硬件完成,也可以由硬件和软件协同完成。目前的SＯC主要指后者。 SOC存在的问题： SoC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于AＳIC实现SｏＣ系统，设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得系统的灵活性差，往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。但是SｏC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用,可实现软硬件的无缝结合,综合性高。?(２）片上可编程系统(ＳoPC—Systemｏｎａ Programmabｌe Chiｐ) ?SｏＰＣ是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、ＬVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一
微处理器和指令系统 一、选择题 1、微型计算机中的运算器，将运算结果的一些特征标志寄存在（FR）中。 2、微处理器内部的控制器是由（ALU与寄存器）组成。 3. 8086微处理器内部能够计算出访问内存储器的20位物理地址的附加机构是(加法器)。 4. 若有两个带有符号数ABH和FFH相加，其结果使FR中CF和OF 位为（1和0）。 5. 逻辑地址是（允许在程序中编排的）地址。 6．字符串操作时目标串逻辑地址只能由（ES、DI）提供。 5. 8086微处理器中的ES是（附加段）寄存器。 6.8086处理器最小工作方式和最大工作方式的主要差别是（单处理器和多处理器的不同）。 7．8086微处理器内部通用寄存器中的指针类寄存器是（AX）。8．8086／8088微处理器引脚中（B）信号线能够反映标志寄存器中断允许标志位下的当前值。A. 7S B．5S C. 4S D. 6S 9．若进行加法运算的两个操作数为ABH和8BH，其结果使得CF和OF 为（1和l）。 10.欲使RESET有效, 只要（接通电源或按RESET键）即可。11．8086微处理器内部具有自动增1功能的寄存器是（IP）。12．最大方式下8086系统送8288总线控制器的状态信号为（ A ）。
A. 2S 、1S 、0S B. R /DT C ．0SS D. DEN 13．8086／8088微处理器状态信号共有（ 5）条。 14．编程人员不能直接读写的寄存器是(IP )。 15. 16位带有符号数的补码数据范围为（ ＋32767～-32768）。 16．8086／8088微处理器可访问内存储器地址为（00000H ～FFFFFH ）。 17．当标志寄存器FR 中OF 位等于1时，表示带有符号的字运算超出数据（–32768～32767）范围。 18．8086/8088微处理器CLK 引脚输入时钟信号是由（8284）提供的。 19．8086微处理器引脚2S 1S 0S 处于（001）状态时，表明读I/O 端口。 20．8086/8088微处理器中的段寄存器中的CS 作为段基值，偏移量允许使用（IP ）。 21．8086微处理器以BP 内容作为偏移量，则段基值是由（SS ）寄存器提供。 22．8086／8088微处理器中的寄存器可以用做8 位或16位寄存器，如（ D ）。 A. SI B ．SP C. IP D. CX 23.在最小方式下，原8l86微处理器最大方式下2S 、1S 、0S 引脚应改为（ C ）。 A. M/IO 、DEN 、DT/R B ．DT/R 、M/IO 、DEN C. M/IO 、DT/R 、DEN D. DEN 、M/IO 、DT/R 24．访问I/O 端口可用地址线有（16）条. 25．最大方式下引脚25号和24号分别为0QS 和1QS ，若工作于最小
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 《嵌入式系统原理与应用》综合设计报告 简易电子琴系统设计 系部：电子与信息工程系 专业班级： 学生姓名： 学号： 小组成员： 指导教师： 时间：2012.6.4~2012.6.29
完成日期2012年6月 目录 1绪论 (1) 1.1 综合设计目的 (1) 1.2 简易电子琴简介 (1) 1.2.1 电子琴在中国的发展 (1) 1.2.2 电子琴发明的意义 (1) 1.2.3 电子琴的电学原理 (2) 1.3芯片简介 (2) 1.3.1 LM3S2110微控制器 (2) 1.3.2 ARM Cortex-M3处理器内核 (3) 1.3.3 通用输入/输出端口（GPIO） (3) 1.3.4 脉宽调制器 (PWM) (3) 2综合设计内容 (4) 2.1综合设计题目 (4) 2.2综合设计要求 (4) 2.2.1主要内容 (4) 2.2.2主要技术指标、要求 (4) 2.2.3所用设备与器材 (4) 3 硬件方案 (5) 3.1 系统硬件的构成与原理 (5) 3.2 ARM 2110开发板原理与应用 (5) 3.2.1 LM3S2110特性概述 (5) 3.2.2 LM3S2110的GPIO特性 (6) 3.3 独立按键 (6) 3.4 矩阵键盘 (7) 3.5蜂鸣器 (8) 3.6 LED灯应用方式 (9) 3.7 1602字符液晶屏 (10)
4 软件方案 (11) 4.1设计原理框图 (11) 4.2程序流程图 (11) 4.3导线连接方案 (12) 4.4调试过程 (13) 5结束语 (14) 5.1设计总结与感想 (14) 5.2答谢词 (14) 参考文献 (15) 附录一 ARM 2110芯片 (16) 附录二4×4矩阵键盘 (16) 附录三蜂鸣器模块 (17) 附录四 LCD显示屏 (17) 附录五 LED灯模块 (18) 附录六实验成果图 (18) 附录七程序清单 (19) 1.头文件 (19) 2.定义LED (19) 3.定义KEY (19) 4.LCD模块使能 (19) 5.LCD显示 (20) 6.LED灯模块 (21)
上海电力学院 嵌入式系统 课程设计报告 题目：电子词典的设计 姓名： 学号： 院系： 专业年级： 同组成员： 年月日
一、实验内容及要求 在LCD屏幕左侧绘制出单词输入框和释义显示框以及一个搜索键，右侧绘制4*4键盘按钮，模拟出简易电子词典的功能，按钮操作用触摸屏或键盘实现均可。 实现功能： （1）LCD屏幕上显示4*4键盘，显示单词及其翻译、例句。 （2）一个键可完成2个英文字母的输入，如左上角第一个键可实现输入a,b两个字母，第一次按下时为输入a，如果需输入b，只需连续快速按键两次即可。 （3）在输入完单词后，点击搜索键，即可在释义显示框中显示该单词的词性、中文解释、示例词组和句子等。 （4）当发现输入的单词在库中不存在时，可实现将该单词添加入库的操作。 二、设计思路 （1）通过LCD显示模块画出电子词典操作界面。 （2）对应界面中各键的位置设置键盘对应键值。 （3）设定功能键，实现以下3个功能：①退格键：删除最后一位字母；②搜索∕保存键：对输入框的单词进行判断，若单词存在于词库中，则显示单词词性、词义、例句；若单词不存在则自动进行保存；③转换键：按下后，字母键输出对应的第二个字母。 （4）按键后赋值并显示。 三、软件构架
四、模块分析 （1）键盘模块 流程图： 源代码：/****************************************************************************** *************** * File：keyboard.c * Author: embest * Desc：keyboard source code * History: ******************************************************************************* **************/ /*--- include files ---*/
关键字：嵌入式系统设计 ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平 台以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入 式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内 部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准 （IEC－61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型：
第三章8086微处理器指令系统习题答案 一、单项选择题 1.B 2.C 3.B 4.D 5.A 6.C 7.B 8.C 9.C10. D 11.D12.C13.C14.A15.C16.B17.C18.B19.D20. D 21.B22.D23.A24.D25.A26.A27.A28.D29.C30. A 31.D32.C33.B34.D35.D36.D37.A38.B39.B40. B 41.B42.A43.D44.D45.A46.C47.D48. C 二、多项选择题 1.ABC 2.ABCD 3.ABF 4.BF 5.BCD 6.CD 7.ABCDE 8.BD 三、填空题 1.操作码，操作数 2段地址，10H，偏移地址，02051H 3.AA92AH 4.立即，基址变址 5.5425H 6.D36AH 7.源操作数为8位，目的操作数为16位，不匹配；源操作数和目的操作数不能同时为存储器；INC指令操作数不能为立即数；目的操作数的的地址大于字节。 8.6310H 9.0132H，0112H 10.0000H，1,1，0,0 11.1202H，1200H，2000H 12.除4 13.7230H 14.12AAH，0BBCCH 15.6804H 16.3,0 17.4154H，6F30H 18.0,00FFH，0 四、判断题 ×V ××V ××V ×V ××××V ×V ××× 五、读程序，指出结果 1.11H 2.5678H，1234H 3.80H，0 4.1,1 5. 1 6.0132H，0112H 7.01H，00H，08H 8.0,0 9.79H，6H，7FH 10.60H，35H
目录 1绪论 (2) 1.1任务的提出 (2) 1.2设计的目的和意义 (2) 2相关知识简介 (2) 2.1开发工具 (2) 2.2开发语言 (2) 2.3开发环境 (3) 3总体设计 (3) 3.1设计的总体结构描述 (3) 3.2功能模块描述 (3) 3.3功能模块的状态转换 (4) 4详细设计 (4) 4.1键盘模块设计 (4) 4.2显示模块设计 (5) 4.3控制模块 (7) 5系统测试 (10) 5.1键盘扫描模块 (10) 5.2键盘译码 (10) 5.3多位加法器 (10) 5.4七段数码管 (11) 5.5 RAM存储器 (11) 5.6系统控制器 (11) 6结论 (12) 7致谢 (12)
电子菜单的设计 1绪论 嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。 1.1任务的提出 本课题的任务即是设计一种简单的电子点菜单终端，以CYC-L2 V2.0便携式EDA/SOPC/DSP实验系统为硬件平台，利用VHDL语言进行编程，要求实现的电子点菜单功能齐全，使用方便。 1.2设计的目的和意义 餐馆引进电子点菜系统，具有重大的意义:首先，提高运营效率与降低运营成本，使用电子点菜系统可以加快点菜速度，减少人力资源的投入，避免跑、冒、漏；其次，提升餐馆品牌与形象，电子点菜系统是一个高科技产品，它代替传统的纸笔式点菜方式给人一种高贵的感觉；最后，营造一个安静、舒服的就餐环境，传统的点菜方式在某些环节中出现大声喧哇的场面，电子点菜系统则可以避免这类情况的出现。 2相关知识简介 2.1开发工具 本实验系统是在CYC-L2 V2.0便携式EDA/SOPC/DSP实验系统基础上研发而成，具有完备的外部接口电路模块，并继承了该系统开放性的特点。系统由开发板（含主板、底板）、ByteBlaster II并口下载板（含电缆）和12V直流电源三个组成部件构成。采用Altera公司的Cyclone EP1C6Q240系列FPGA为主芯片，包括系统时钟、SRAM 存储器、FLASH存储器、网络接口芯片、串行配置芯片、音频编码/解码芯片、模数转换器、数模转换器、键盘、显示器和串行接口等外围电路模块。 2.2开发语言 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，
关键字：嵌入式系统设计ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B 嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平台 以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准（IEC－ 61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC －61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型： a.过程数据：过程变量表示列车的状态，如速度、电机电流、操作员的命令。过程变量的值叫过程数据。它们的传输时间是确定的和有界的。为保证这一延迟时间，这些数据被周期性地传送。
考试题型：填空题、选择题、简答题、计算题、设计题 考试方式：开卷 第0章绪论 l、什么是数字系统设计技术？ 在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后，对其如何进行系统的构成，如何以最优 化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片而积、集成密度等）来实现该系统的技术。2、什么是集成电路IC? 集成电路(IC)是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单品片（如Si或GaAs） 或陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件 3、什么是集成电路IP? 集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产业界普片认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或予系统。其具有知识含量高、 占用芯片而积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。 4、什么是sOc? SOC，即嵌入式系统发展的最高形式—一片上系统。从狭义角度讲，它是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广 义角度讲，SOC是一个微小型系统， 5、光刻的基本原理。 光刻是以某种波长的光为曝光光源，透过掩模版（由不透光的图形组成），照射在涂有光刻胶（光致抗蚀剂）的被加工材料表面上，利用光刻胶的感光性和抗蚀性，经过化学显影，制作出与掩模版图形一致的光刻胶图形。 光刻是复制微细图形的最有效手段之一，是芯片制作的核心技术。 掩模版是一种玻璃板，加了一个反射金属层。 光刻胶是一种光敏组织聚合物，性质与胶卷类似，光能改变它的化学性质。 第1章嵌入式系统基础知识 4、嵌入式系统的定义和特点是什么？ 分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义 技术角度：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机 系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在—起的系统 系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统 嵌入式系统的特点是什么？ 从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求 专用性：软、硬件按对象要求裁减 计算机系统：实现对象的智能化功能
嵌入式系统 一．前言 随着科学技术的进步，电子器件和电子系统设计方法日新月异，电子设计自动化技术正是适应了现代电子产品设计的要求，吸收了多学科最新成果而形成的一门新技术。为保证电子产品设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术已成为不可缺少的一项先进技术和重要工具，掌握EDA技术是电子信息类专业学生，工程技术人员所必备的基本能力和技能。 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。 意外事故或人为破坏可能造成中的灾难性后果的系统称为要害系统。要害系统的保证性包括安全性、可开性和保全性，内涵非常丰富。 我们设计的电子密码锁是一类针对要害系统的安全保险器件，其设计概念与常见的保安密码锁有所不同。从系统设计观点看，电子安全密码锁是一个实体域定义的概念，比较机械安全密码锁，具有设计实现简便、密码装订灵活、制造成本低廉等优点。 每一位解锁意图码在密码锁内部引发的试图解锁动作，可称为安全密码锁的解锁事件。电子安全密码所有开启意图码驱动，进党开启意图码预设定的安全密码完全匹配时，方可逐步开启密码锁。 基于解锁时间概念思考，电子密码锁应具备如下基本功能： 1．逐位解锁解锁过程的事件序列特性决定了它内部状态机的多步步进特性。 2．单次试开解锁事件是单向不可逆的，因此，安全密码锁内部应含误码锁定组件。 3．码鉴别通过后，给出可靠的控制信号。 我们构思运用RS触发器构成的数字逻辑电路控制来模拟电子密码锁。
二.总体方案设计 2．1. 一号方框图 图2.1 一号方案图 我定的一号方框图（初稿）为上图。 一号方框图中，我共设了8个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键。密码可在之前任意修改。由键盘输入密码，开始效验，密码输入正确则执行开门，如果密码输入错误则运用555单稳态触发器响鸣10秒钟。 大概的思路有：用四个RS触发器串联，输入密码正确与否，输出的电平不同，由此达到密码效验。键盘的输入打算由八个四组开关控制，分为0和1两种情况。而响鸣10秒钟由555定时器构成的单稳态触发器控制时间。开门由灯泡点亮模拟。 可有一个问题：本身的密码仅有16种情况，很容易试出密码，因为没有时间次数的限制，贼人能够轻易得到密码。仅仅是这样的设计，此数字密码锁失去意义。 于是，我准备再此方案图中加入计时器及锁定电路使其完善：在密码刚输入时开始计时，若计时超过60秒则报警。另外，若三次输入错误密码，锁定输
实验一最小系统实验 一、实验目的 熟悉最小系统的硬件构成，掌握复位电路、晶振电路、电源电路（尤其是滤波电容的应用），编写一个例程，并在最小系统上运行；了解嵌入式开发的基本思想和过程。 掌握最小系统的构成，在将来的项目运用中能根据不同的场合选择相应的复位电路。 二、实验原理 本实验通过一个简短的Boot 引导程序介绍ARM 开发平台的启动过程，同时该引导程序也可其他章节程序引导的示例程序。本程序主要为了让读者能够清晰理解启动程序的基本架构组成部分以及掌握ARM 引导程序的编写方法。 三、主要实验设备 1．硬件：宿主机、ARM教学试验箱； 2．软件：Windows操作系统、ADS1.2集成开发环境。 四、实验内容 构建最小系统，用示波器观察一下晶振电路的波形，测一下晶振正常工作时的电压。编写一个例程，编译并运行。设置ARM仿真器的开发环境。程序架构如下： 1．程序头 IMPORT MDCNFG ;声明MDCNFG（读写寄存器）物理地址0x48000000 IMPORT MDREFR ;声明MDREFR（刷新寄存器）0x48000004 IMPORT MDMRS ;声明MDMRS（模式/设置寄存器0x48000040 IMPORT init_MDCNFG ; 声明init_MDCNFG 0x02000ac9 IMPORT init_MDREFR ; 声明init_MDREFR 0x0011e018 IMPORT init_MDMRS ; 声明init_MDMRS 0x320032 IMPORT StackSvc ; 声明StackSvc 0xa0600000 IMPORT StackIrq ; 声明StackIrq 0xa0605000 IMPORT StackFiq ; 声明StackFiq 0xa060a000 IMPORT StackAbt ; 声明StackAbt 0xa060e000 IMPORT StackUnd ; 声明StackUnd 0xa0714000 IMPORT StackUsr ; 声明StackUsr 0xa0720000
目录 1绪论0 1.1 综合设计目的0 1.2 简易电子琴简介0 1.2.1 电子琴在中国的发展0 1.2.2 电子琴发明的意义1 1.2.3 电子琴的电学原理2 1.3芯片简介2 1.3.1 LM3S2110微控制器2 1.3.2 ARM Cortex-M3处理器内核2 1.3.3 通用输入/输出端口（GPIO）3 1.3.4 脉宽调制器(PWM)3 2综合设计内容4 2.1综合设计题目4 2.2综合设计要求4 2.2.1主要内容4 2.2.2主要技术指标、要求5 2.2.3所用设备及器材5 3 硬件方案5 3.1 系统硬件的构成及原理5
3.2 ARM 2110开发板原理及应用6 3.2.1 LM3S2110特性概述6 3.2.2 LM3S2110的GPIO特性7 3.3 独立按键8 3.4 矩阵键盘9 3.5蜂鸣器10 3.6 LED灯应用方式11 3.7 1602字符液晶屏13 4 软件方案14 4.1设计原理框图14 4.2程序流程图14 4.3导线连接方案16 4.4调试过程16 5结束语17 5.1设计总结及感想17 5.2答谢词18 参考文献19 附录一ARM 2110芯片20 附录二4×4矩阵键盘21 附录三蜂鸣器模块21 附录四LCD显示屏22 附录五LED灯模块22
附录六实验成果图23附录七程序清单23 1.头文件23 2.定义LED23 3.定义KEY24 4.LCD模块使能24 5.LCD显示26 6.LED灯模块27
1绪论 1.1 综合设计目的 通过本次综合设计，运用已学的课程知识，根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,对《嵌入式系统原理及应用》课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件和编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，从而加深对本课程知识点的理解，使应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等方面有显著提高。 1.2 简易电子琴简介 电子琴是现代电子科技及音乐结合的产物，它在现代音乐中扮演着重要角色。 1.2.1 电子琴在中国的发展 在中国，1958年北京邮电学院研制了一台电子管单音电子琴。由于种种原因，至1977年后，我国才大批生产电子琴。1989年，我国年产儿童电子琴200万台，并出口39万台。中国的电子琴事业正在迅速发展。 电子琴发展很快，琴的各项功能日趋完善。音色和节奏有最初的几种发展到现在的几百种。除寄存音色外，还可通过插槽外