嵌入式系统课程设计汽灯模拟.doc

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1、数学与计算机学院课程设计说明书课 程 名 称: 嵌入式系统原理-课程设计课 程 代 码:8427300 题 目:速度显示与报警子系统（模拟）年级/专业/班: 计算机科学与技术 学 生 姓 名: 唐福萍 学 号: 5102 开 始 时 间: 2011 年 5月 24 日完 成 时 间: 2011 年 6月 21 日课程设计成绩：学习态度与平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名：年月日9 / 17嵌入式系统原理课 程 设 计 任 务 书学院名称：数学与计算机学院 课程代码：_8427300 _专 业： 计算机

2、科学与技术 年 级： 2004 一、设计题目速度显示与报警子系统（模拟）二、主要容在4个数码管上显示速度值，（通过键盘上的上、下光标键模拟加速、减速、刹车等过程），当速度超过某一设定数值时，发出报警信号（快速闪烁速度数值）三、具体要求与应提交的材料1、完成系统的需求分析：包含功能需求、数据需求、性能需求等。2、完成系统设计：包含系统概要设计（软件结构图）与详细设计（画出流程图）。3、测试：编写合适的测试用例完成系统的测试工作并分析结果。4、完成后应上交的材料： 课程设计说明书：包含封面、任务书、说明书（说明书见后面模板）。 软件源程序光盘。四、主要技术路线提示1、认真阅读相关知识，完成系统的功

3、能分析和系统设计。2、熟悉嵌入式Linux开发板与开发环境。3、首先理解提供的相应设备的驱动程序。4、先在Linux下完成应用程序的编译与调试,最后下载到开发板上进行验证。五、进度安排1、第一周 完成系统分析和设计，并进行程序开发。2、第二周 完成程序开发，进行测试并分析结果，最后撰写课程设计报告。六、推荐参考资料1 巨龙.ARM9嵌入式Linux系统构建与应用M.航空航天大学.20062 马忠梅.ARMLinux嵌入式系统教程M.航空航天大学.20043 革新科技. 嵌入式教学实验教程M.：革新科技指导教师签名日期年月日系 主 任审核日期年月日目 录摘要11引言11.1 问题的提出11.2任

4、务与分析12.方案设计22.1速度显示与报警子系统（模拟）总体方案系的设计22.2系统的驱动控制方案23.详细设计33.1 加速的模拟33.2减速的模拟43.3刹车的模拟43.4超速的设计54.测试分析54.1进入子系统的界面54.2选择加速后的界面64.3选择减速后的界面64.4达到最大速度后的界面7结论9致10参考文献11摘 要随着计算机的普与，以与信息科学的发展，嵌入式系统已经很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。工业、军事国防、网络，甚至以后我们生活中的物联网都离不开嵌入式。基于目前汽车行业的发展，嵌入式运用于汽车行业显得更加的重要，本课程设计就基于灯的变化来

5、模拟汽车的刹车、加速、减速和最大速度的改变。关键词：嵌入式 汽车 模拟1引 言1.1 问题的提出随着计算机的普与，嵌入式系统市场变得更加广阔，现在嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，据预测，未来十年将有90%以上的微处理器和65%以上的软件应用于各种嵌入式系统中。而目前汽车行业的快速发展，怎样运用嵌入式来显示汽车各运行的结果已经成为现在需要考虑的问题了。所以，本课程设计就是模拟汽车的刹车、加速、减速和最大速度时报警的子系统。通过这次课程设计，对汽车的设计有一定的参考价值。1.2任务与分析本课题主要的目的是为了模拟汽车加速、减速、刹车和已经超速的灯的显示情况。1.由于ARM9没有数码管

6、，就用四个LED灯的亮的不同方式来分别模拟加速、减速、刹车和已经超速。我所设计的是：加速：四个LED灯由慢到快闪烁，三遍闪烁总体上都是越来越快。减速：四个LED灯由快到慢闪烁，三遍闪烁总体上都是越来越慢。刹车：四个LED灯同时亮一次。超速：超速时，四个LED灯快速的闪烁6次。每次闪烁后都用程序把灯关闭。2本课程设计要求的是由上下光标键模拟，由于本人查找了资料，觉得还是用字母键代替，即j代表加速的上光标键，K代表下光标键，l代表刹车。预设的最大速度为40，起始速度为20，都是宏定义的，利于修改。3.本课程设计显示速度是显示了四个相邻的速度，本来想更逼真一点，就用 getch()函数，但在 Lin

7、ux 编译环境下就算包含了头文件 courses，用arm-linux-gcc根本无法编辑，所以就只有采取getchar()函数了。所以模拟效果还有待提高。 2.方案设计2.1速度显示与报警子系统（模拟）总体方案系的设计本论文首先对函数初始化，包括灯的初始化。然后对驱动进行操作，如果打开了就进入所设计的子系统。然后进入车灯模拟程序，包括加速、减速、刹车和最大速度的模拟，整体思路如图2.1所示：图 2.12.2系统的驱动控制方案1.在本次课程设计中涉与到了LED灯的闪烁问题，也就涉与到灯的驱动问题，就根据板子中光盘中跑马灯自带的驱动就可以了，当然中间也可以根据自己的程序调整，然后在搭建好了的具有

8、交叉编译的Linux环境中用arm-linux-gcc编译好。当然在发送到自己的板子上时还需要用insmod命令载入s2c2440_leds.ko模块。文件的发送和模块的载入如图： 图2.2 文件的发送 图2.3 模块的载入2对灯闪烁的驱动用函数ioctl(fd,on,led)，其中on=1表示开LED灯，on=0表示关闭LED灯。而led是整形的，表示四个LED灯的其中一个。当然要用sleep()函数控制灯亮的时间，不管是循环还是一起都是利用这个原理。3.详细设计3.1 加速的模拟由于模拟加速时速度会由快到慢变化，所以就设计LED灯由慢到快循环亮 4 次，那么沉睡的时间久时间按1500000

9、 1400000 . . . 0变化。然后通过设置on=!on后调用ioctl(fd,on,led)函数将灯关闭，以达到设想的效果，具体程序如下：for(i=0;i4;i+)for(led=0;led4;led+)ioctl(fd,on,led);usleep(800000/(i+1)-50000*(led+1)on=!on;for(led=0;led4;led+)ioctl(fd,on,led);on=!on;3.2减速的模拟由于模拟减速时速度会由快到慢变化，所以就设计LED灯由快到慢循环亮 4 次，那么沉睡的时间久时间按0 100000. 1500000变化。然后通过设置on=!on后调用

10、ioctl(fd,on,led)函数将灯关闭，以达到设想的效果，具体程序如下：for(i=0;i4;i+)for(led=0;led4;led+) ioctl(fd,on,led);usleep(i*200000+led*50000);on=!on;for(led=0;led4;led+)ioctl(fd,on,led);on=!on;3.3刹车的模拟由于刹车的目的就是让速度立刻减到0，又为了看得见的明显的效果，所以就设计的是所有灯同时亮然后同时熄灭，具体程序如下：for(led=0;led4;led+)ioctl(fd,on,led);usleep(400000); on=!on;3.4超速

11、的设计对于超速的问题目前来说是大家非常关心的问题，所以的想的就是灯快速的闪烁6次以到达警示的作用，让车主能够立即反应过来。当然达到最大值的时候是强制性的不能再加速了，所以在进入加速阶段的之前就有一个是否达到最大速度（40）的判断，然后通过设置on=!on后调用ioctl(fd,on,led)函数将灯关闭。具体程序如下：for(i=0;i6;i+)for(led=0;led4;led+)ioctl(fd,on,led);usleep(50000);on=!on;for(led=0;led4;led+) ioctl(fd,on,led);on=!on;4.测试分析4.1进入子系统的界面当进入设计的

12、模拟子系统时的界面如图4.1，因为QT本人学得不是很好，研究了很久没有弄出来就只有用程序在终端上实现。由于主程序设计的是死循环，所以就必须用结束后台的命令ctrl+c 来结束。图4.14.2选择加速后的界面由于想要模拟加速后速度的变化，所以就设计了显示四个相邻的速度，其界面如图4.2图4.24.3选择减速后的界面由于想要模拟减速后速度的变化，所以就设计了显示四个相邻的速度，其界面如图4.3图4.34.4达到最大速度后的界面由于宏定义对速度的初始化时，初始速度为20，最大速度为40。所以当速度达到40的时候就不能再加速了，其界面如图4.4：结 论通过本次课程设计，我学到了很多。首先是环境的搭建，

13、比如交叉编译环境，当然也学会了要认真查资料，自学的问题。最重要的是通过做自己的课程设计，懂得了ARM9开发板的基本原理，还有一些关于ARM9开发板的驱动原理，还有关移植的问题。在这之中，也遇到了很多的困难，比如环境搭建的选择，由于每次去机房都要重新搭建一次，而且花的时间也多，所以就试着在自己的电脑上搭建，又换了系统，居然每次发送文件的时候都出问题，最后通过实践与思考还是找到了几种方法，比如用mount挂接U盘就解决了，或者通过板子与笔记本建立通信也可以。总之，这次课程设计我还是学会了很多，包括解决问题的能力和独立思考的能力。致 首先要感数学与计算机学院为我们提供的硬件设备，例如台式机子。因为对于ARM的开发板的串口问题在自己的笔记本上是不兼容的，基本识别不了，即使环境都搭建好了一用笔记本就死机，当然还涉与的虚拟机、Linux系统也是机房早就配置好的。其次要感我们的老师兼指导老师克力老师，他不厌其烦的指导我们，悉心的教导，我们才顺利的做完了课程设计。参考文献1 巨龙.ARM9嵌入式Linux系统构建与应用M.航空航天大学.20062 马忠梅.ARMLinux嵌入式系统教程M.航空航天大学.20043 革新科技. 嵌入式教学实验教程M.：革新科技