基于嵌入式系统开发平台的设计与实现.docx

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1、基于嵌入式系统开发平台的设计与实现caojing导语：本文首先介绍了EVB2107评估板、评估板的系统开发工具和集成开发环境，然后对扩展板上各模块都从原理入手结合该模块要实现的功能讲明其设计思想和实现原理，并就各模块驱动程序的编程思想及流程进展了阐述。摘要：本文首先介绍了EVB2107评估板、评估板的系统开发工具和集成开发环境，然后对扩展板上各模块都从原理入手结合该模块要实现的功能讲明其设计思想和实现原理，并就各模块驱动程序的编程思想及流程进展了阐述。关键词：嵌入式系统EVB2107评估板集成开发环境网络接口控制器嵌入式系统是以应用为中心、以计算机为根底、软件硬件均可剪裁、适应应用系统对功能、

2、可靠性、本钱、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。近年度来，随着计算机、微电子、通信及网络技术的开展，嵌入式系统浸透到各个领域。由于嵌入式系统通常采用微控制器芯片来构建，但微控制器消费商通常只提供芯片的编译器和连接器，而不提供完好的开发平台；应用开发商往往根据微控制器来构建自己的应用产品，通常不提供完好的尤其是通用的嵌入式系统开发平台；国外第三方公司提供的开发平台一般都功能单一、构造简单且价格昂贵。国内的开发平台一般也只是一个简单的评估板和调试平台，通常不能支持高档微控制器。因此为了知足开发各种应用系统的需求，本文提出了嵌入式系统开发平台的设计与实现方法。在硬件上，嵌入式系统开发平台以各种微控

3、制器为核心，以嵌入式系统的常用组成部件的并集为根本要素，构建的硬件设计和调试平台。作为通用的开发平台，平台支持以8位、16位、32位微控制器家族中12款具有代表性的微控制器为核心，并且包括网络通信、USB高速串行通信、存储器系统扩展、大屏幕液晶显示器/触摸屏控制器等常用部件。在软件上，嵌入式系统开发平台以嵌入式微内核实时操作系统为核心，提供了各种软硬件资源的管理程序，丰富的函数库和调试工具，和各种功能模块的标准化应用设计例程，构造了一个根本的调试和开发平台。在针对详细的嵌入式系统应用开发时，只需要在此平台根底上对软、硬件进展适当剪裁、组装，就可以完成一个实际的嵌入式系统。2EVB2107评估板

4、的资源与开发环境EVB2107评估板是以32位微控制器MMC2107为核心，扩展了存储器、OnCE接口、串行接口、电源电路等模块，组成了一个板级的根本系统，其逻辑构造如图1所示。EVB2107评估板上提供了1MB的SRAM和2MB的FLASH存储器，极大地扩展了板上存储器容量。可编程逻辑器件CPLD用来实现板内的各种控制逻辑电路，可控制评估板上的LED指示灯显示；采样跳线开关设置值实现系统配置；产生存储器地址、控制信号，实现MMC2107对评估板上外部存储器的16位或者32位访问。3个外围端口引出插座，分别用来引出SPI、串行通信接口、定时器接口的信号，引入外部中断恳求信号，引入使用片内QAD

5、C进展模数转换的模拟信号。用户可以选择20线的双排扁平电缆或者其它连接线其与扩展板相连。用户扩展区即面包板提供应用户添加自己的器件。2个RS232串行通信接口和OnCE接口用于调试；12V直流输入电源转换成板内各种工作电源如5V、3.3V，可为扩展板上各模块供电。EVB2107评估板通过EBDIEmbeddedBackgroundDebugInterface与主机相连。主机上选用Metrowerks公司提供的CodeWarriorIDE集成开发环境和Motorola公司提供的SysDSMCORESystemDevelopmentSoftware，构成了软件调试环境。EBDI是EVB2107评估

6、板与CodeWarriorIDE之间的硬件接口，EVB2107评估板上的OnCE接口与EBDI相连，EBDI通过串行线与主机的串行接口相连。进展调试时，CodeWarrior利用EBDI连接通路将程序下载到EVB2107评估板上，再利用CodeWarriorIDE中的Debug功能就可以进展代码的调试了。3USB接口模块该开发通过USB接口与外部设备连接，USB系统由主机Host、集线器Hub、设备Device构成。它们之间通过USB总线相连构成一个星型拓扑构造。在一个USB系统中，必须有而且只有一个主机，主机利用USB主控制器来操纵主机和USB设备之间的数据传输。主控制器像其它I/O设备一样

7、挂在系统总线PCI总线下面，附着于主控制器的集线器是USB系统的根集线器RootHub，各级集线器提供假设干个连接其它设备的下行端口。USB设备在逻辑上分成几个层次，分别是设备、配置、接口和端点，构造如图2所示。每个USB设备内有一个或者多个逻辑连接点，称为端点endpoint。端点是一个储存多个字节的缓冲器，用来作为数据的缓冲区，设备通过端点和主机交换数据。每一个设备端点由一个端点号码和数据方向组成，号码范围从00h到0Fh，方向假如为输入IN，表示流向主机，假如为输出OUT，表示流出主机。端点0被用来传送配置和控制信息，可以双向传输数据，其它端点均为单向的数据通道，即为接收端点或者发送端点

8、。USB提供有四种数据传输方式：控制Control；同步isochronous；中断interrupt；批量bulk。除端点0固定使用控制传输外，其它端点可根据实际传输数据的特点配置为其它三种传输方式。对于一样性质的一组端点的组合称为接口interface，假如一个设备包含不止一个接口就称之为复合设备compositedevice。对大局部设备，一个接口就足够了，但有些设备可以同时有多个作用的接口，且多个接口可同时使能。同样，对于一样类型的接口组合称为配置configuration。每个配置至少必须支持一个接口。大局部设备只有一个配置，但有些设备可支持多个配置，但在同一时间只有一个配置使能，一

9、旦该配置激活，里面的接口和端点就都可以使用。描绘符Descriptor是一个数据构造，是主机解析设备的格式化信息。主机在检测设备的时候，要求设备传回描绘符以便解析设备并配置该设备，主机要求的首先是设备的设备描绘符，然后是配置描绘符和每个配置的接口描绘符，最后是端点描绘符，还可能有可选的字符串描绘符。4人机交互模块为给用户提供一个良好的人机交互界面，本开发平台上设计了一个由液晶显示模块和触摸屏控制模块组成的人机交互模块，如图3所示。液晶显示模块由LCD液晶显示屏、LCD控制器和显示缓冲存储器三局部组成，其中LCD屏选用信利公司的MG320240型黑白液晶显示屏，其上覆盖有四线电阻式触摸屏，LCD

10、控制器选用EPSON公司的S1D13305芯片，显示缓冲存储器采用两片62L256构成，共64KB；触摸屏控制模块中的触摸屏控制器采用BB公司的ADS7846，在ADS7846和MMC2107之间通过标准的SPI口相连。41液晶显示模块S1D13305支持文本即字符显示、图形显示和文、图相结合的显示形式；LCD显示分辨率可达640256像素；LCD驱动的占空系数变化范围为1/21/256；内部掩模有一个具有160字符、57像素点阵的字符发生器ROM；支持在片外设置一个具有256字符、最大达816象素点阵的字符发生器ROM或者RAM；片外的显示RAM又称显示缓冲区可达64KB；光标位置及形状可编

11、程控制；全部显示屏面或者局部显示屏面可以在程度或者竖直方向上平滑滚动；可以与6800系列和8080系列微控制器相接口；宽工作电压范围2.75.5V；功耗低，在VDD=3.5V时工作电流为3.5mA，后备电流为0.05A。S1D13305有三方面的接口：微控制器、显示存储器包括外部的字符发生器和LCD模块。它承受并执行微控制器的命令，来完成各种显示控制功能，共13种命令。它把显示数据字符代码或者位映射图形数据从微控制器接收过来并产生写访问存储器的信号，把显示数据写入显示存储器，然后把显示数据读出转化为显示象素并生成LCD的各种时序信号，把显示象素数据送给LCD显示。微控制器只需向S1D13305

12、发命令，在更新显示内容时向S1D13305送显示数据即可，读/写显示存储器和控制LCD扫描显示的工作均由S1D13305来完成。S1D13305可以与8080或者6800两种类型的微处理器接口，这里根据MMC2107的接口要求，选择前者。在设计时，S1D13305的数据线与MMC2107的数据线D31:24相连，S1D13305的地址A0与MMC2107的地址线ADDR1相连，用片选3CS3#作为S1D13305的片选信号，在程序中，命令端口地址和数据端口地址定义如下：#definelcd_commandINT8U0x81800002/命令端口#definelcd_dataINT8U0x818

13、00000/数据端口42触摸屏模块ADS7846除了根本的X、Y坐标测量功能外，还可测量系统供电电池电压、芯片温度、触摸压力和外模拟量。ADS7846的核心是一个12位的逐次逼近式A/D转换器。内部的6选1模拟多路开关根据微控制器送来的控制字，将X、Y、Y、VBAT电池电压、TEMP温度和AUXIN外模拟量中的一个送入A/D转换器。ADS7846可以对A/D转换提供2.5V的内参考电压，也支持从VREF引脚输入外参考电压。ADS7846与微控制器之间通过标准的SPI接口相连，它与微控制器完成一次通信需要3次SPI传送。比方进展坐标测量，微控制器先按控制字格式传送一条读坐标命令，ADS7846收

14、到命令的同时进展相应坐标的测量和A/D转换，然后微控制器启动2次SPI读，得到坐标值，第一次读得前7位数据，第二次读得后5位数据。ADS7846还设置有触摸识别电路，当检测到有触摸时，该电路输出一个低电平信号，称为PENIRQ#笔中断，微控制器可以用这个信号作为ADS7846的中断恳求信号。无触摸时，PENIRQ#由外加的上拉电阻输出为高。笔中断变低后，MMC2107检测到这个信号并发出启动转换命令，在转换期间，MMC2107必须维持笔中断为低。5创新点总结本文的创新点在于将各种微控制器与嵌入式微内核实时操作系统有机结合起来，开发了一个嵌入式开发平台，在此根底上可以大大缩短了应用系统的开发周期，减少了系统开发本钱投入，降低了系统开发风险。同时有能知足应用系统的功能、可靠性、本钱、体积等要求，在将来的挪动计算机平台、信息家电、无线通信设备和工业/商业控制等领域都有特别广泛的应用前景。