1、 河海大学计算机及信息工程学院（常州） 课程设计报告 题 目 基于 LCD的电子时钟设计 专业、学号 授课班号 学生姓名 指导教师 完成时间 课程设计（报告）任务书 （理 工 科 类） 、课程设计（报告）题目： 基于 LCD的电子时钟设计 、课程设计（论文）工作内容 一、课程设计目标 1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力； 2、掌握嵌入式系统设计基本原理、培养嵌入式系统设计能力； 二、研究方法及手段应用 1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务； 2、使用实验箱上的 S3C44BOX 芯片系统和 LCD 作为硬件基础； 3、使用 ADS1.2 及 H-JTAG 对
2、 源程序进行编译、仿真、调试，下载到芯片中实现 LCD 电子时钟功能。 三、 课程设计预期效果 1、完成实验环境搭建：学习 LCD 与 ARM 的 LCD 的控制器的接口原理；掌握内置 LCD 控制器驱动编写方法； 2、设计完成电子时钟源程序； 3、源程序编译、调试通过，下载到实验箱中，实现电子时钟功能，并在 LCD 上显示类似的时钟界面，动态显示当前的时间，包括：年、月、日、时、分、秒，时针，分针、秒针必须为动态实时指示当前的时间。 学生姓名： 专业年级： 河海大学本科课程设计报告 - I - 目 录 前 言 . 2 第一章 系统设计 . 3 第一节 课题目标及总体方案 . 3 第二节 硬件
3、平台简介 . 3 一、 S3C44B0X 简介 . 3 二、 S3C44B0X 与 LCD 连接 . 5 第二节 软件系统设计 . 5 一、 C/OS-II 系统模块设计 . 5 二、 LCD 初始化模块设计 . 5 三、 时钟应用系统模块设计 . 5 第二章 实验结果及讨论 . 7 第一节 ADS1.2 集成开发环境简介 . 7 第二节 调试结果与分析 . 9 第三章 结 论 . 10 心得体会 . 11 参考文献 . 12 附 录 . 13 源程序 . 13 河海大学本科课程设计报告 - 2 - 前 言 随着科技的发展，嵌入式系统广泛应用于工业控制和商业管理领域，在多媒体手机、袖珍电脑、掌
4、上电脑、车载导航器等方面的应用，更是极大地促进了嵌入式技术深入到生活和工作各个方面。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件及嵌入式软件系统组成；本文介绍基于 ARM7 的嵌入式微处理器S3C44BOX 和 LCD 显示器的电子时钟的设计，实现电子时钟的功能，并在 LCD上显示类似的时钟界面；动态显示当前的时间，包括：年、月、日、时、分、秒，时针。 河海大学本科课程设计报告 - 3 - 第一章 系统 设计 第一节 课题目标及总体方案 本课程设计设计一种基于 ARM7 的嵌入式微处理器 S3C44B0X 和 LCD显示器的电子时钟，实现电子时钟的功能，并在 LCD 上显示类似的时钟界面；动态显
5、示当前的时间，包括：年、月、日、时、分、秒，时针。 本课程设计主要为软件设计，硬件部分使用 EL-ARM-830 教学实验箱上的S3C44B0X 和 LCD 模块。软件部分使用 ADS1.2 及 H-JTAG 对源程序进行编译、仿真、调试，下载。软件设计采用模块化设计方法，分为 C/OS-II 系统模块 、LCD 初始化模块、时钟应用系统模块等，其中，时钟系统应用模块包括时钟计时模块、时钟显示模块等。各模块之间功能独立，协同完成本课程设计的全部功能。系统设计框图如图 1。 图 1 系统设计框图 第二节 硬件平台 简介 一、 S3C44B0X 简介 S3C44B0X LCD 硬件部分 C/OS-
6、II 系统模块 LCD 初始化模块 时钟应用系统模块 时钟计时 模块 时钟显示模块 软件件部分 河海大学本科课程设计报告 - 4 - S3C44B0X 微处理器是三星公司研发的基于 ARM7TDMI 核的高性能嵌入式处理器，为手持设备和一般类型应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。由于其高性价比以及内嵌了多种接口，在手持设备和消费类电子中得到了广泛的应用。为了降低成本 ， S3C44B0X 提供了丰富的内置部件 ， 包括： 8KB cache、 内部 SRAM、 LCD 控制器 、 带自动握手协议的 2 通道 UART、 4 通道 DMA、系统管理器（片选逻辑， FP/EDO/SDRA
7、M 控制器） 、 带有 PWM 功能的 5 通道定时器， I/O 端口， RTC， 8 通道 10 位 ADC， IIC-BUS 接口， IIS-BUS 接口，同步SIO 接口和 PLL 倍频器。 S3C44B0X 采用了 ARM7TDMI 内核， 0.25um 工艺的 CMOS 标准宏单元和存储编译器。它的低功耗和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同样 S3C44B0X 还采用了一种新的总线结构，即 SAMBAII（三星 ARM CPU 嵌入式微处理器总线结构）。 S3C44B0X 的特性是它的 CPU 核 ， 是由 ARM 公司设计的 16/32 位ARM7TDMI RIS
8、C 处理器（主频 66MHZ）。 ARM7TDMI 体系结构的特点是它集成了 Thumb 代码压缩器，片上的 ICE 断点调试支持，和一个 32 位的硬件乘法器 。 S3C44B0X 内置 LCD 控制器可以支持规格为每像素 2 位 （ 4 级灰度） 或每像素 4 位（ 16 级灰度）的黑白 LCD。也可以支持每像素 8 位（ 256 级颜色）的彩色 LCD 屏。 LCD 控制器可以通过编程支持不同 LCD 屏的要求 ， 例如行和列像素数，数据总线宽度，接口时序等。 基于 S3C44B0X 的典型嵌入式系统硬件体系结构 如图 2 所示。 图 2 S3C44B0X 硬件体系结构 图 键盘 SDR
9、AM 系统内存 LCD 显示屏 基于 ARM 的 嵌入式微处理器 S 3 C 4 4 B 0 X USB 接口 RS - 232 接口 JTAG 接口 ADC DAC F l a s h B I O S 电源 复位 晶振 河海大学本科课程设计报告 - 5 - 二、 S3C44B0X 与 LCD 连接 本课程设计使用的 EL-ARM-830 教学实验箱包含有一块 5.7 寸， 256 色，320X240 像素的 LCD 显示屏， S3C44B0X 内置了 LCD 控制器，控制 LCD。 S3C44B0X 与 LCD 连接示意图如图 3。 图 3 S3C44B0X 与 LCD 连接示意图 第二节
10、软件系统设计 一 、 C/OS-II 系统模块设计 本模块的主要功能是将 C/OS-II 系统移植到 S3C44B0X 上，作为调用硬件各项功能的基础，同时也完成 S3C44B0X 的功能本模块主要涉及到 C/OS-II在 ARM 上的移植，不属于本课程设计讨论的范畴，故不再赘述。 二 、 LCD 初始化模块设计 本模块的主要功能完成 LCD 的初始化，加载 LCD 驱动程序，使 LCD 与S3C44B0X 实现对接，完成显示功能。本模块我们使用了实验箱现有的相关程序。故不再赘述。 三、 时钟应用系统模块设计 本模块是电子时钟功能实现的主要模块，也是本次课程设计的核心模块，本模块实现的功能主要
11、有：时间计时，钟面时间显示，数字时间显示。 S3C44B0X LCD 控制器 LCD 5.7 寸， 256 色， 320*240 河海大学本科课程设计报告 - 6 - 其中，时间计时功能和在 LCD 上显示数字钟显示功能较易实现，之前的单片机课程设计和 HDL 课程设计均有所涉及。计时使用 S3C44B0X 内部时钟脉冲和分频实现，在 LCD 上显示数字钟显示使用 LCD 数字显示功能实现。 在 LCD 上实现钟面显示功能较为复杂，主要包括以下过程： 1、 给秒针、分针各设定 60 个坐标（包括 X 坐标 和 Y 坐标），表示 60 秒和60 分，给时针设定 12 个坐标（包括 X 坐标 和
12、Y 坐标）； 2、 设定钟面显示初值并完成初值与时针、分针、秒针的坐标的映射， 更改初值可以完成时间的设定； 3、 使用画线函数完成秒针、分针、时针显示，主要功能是擦除上一秒（分、时）的轨迹和显示这一秒（分、时）。 4、 使用画点函数完成钟面基本构造，即钟面与 12 个整点时间点。 除此之外，需要在整个移植后的系统中初始化堆栈并设定任务，通过任务完成时钟的各项功能。 河海大学本科课程设计报告 - 7 - 第二章 实验结果及讨论 第一节 ADS1.2 集成开发环境简介 ADS 集成开发环境是 ARM 公司推出的 ARM 核微控制器集成开发工具，英文全称为 ARM Developer Suite，
13、成熟版本为 ADS1.2。 ADS1.2 支持 ARM10 之前的所有 ARM 系列微控制器，支持软件调试及 JTAG 硬件仿真调试，支持汇编、C、 C+源程序，具有编译效率高、系统库功能强等特点，可以在 Windows98、 Windows XP、 Windows2000 以及 RedHat Linux 上运行。 ADS 1.2 使用 CodeWarrior IDE 集成开发环境 ， 并集成了 ARM 汇编器、 ARM 的 C/C+编译器、 Thumb 的 C/C+编译器、 ARM 连接器，包含工程管理器、代码生成接口、语法敏感 (对关键字以不同颜色显示 )编辑器、源文件和类浏览器等等。 C
14、odeWarrior IDE 主窗口如图 4 所示。 图 4 CodeWarrior 开发环境 AXD 调试器为 ARM 扩展调试器 (即 ARM eXtended Debugger)， 包括 ADW/ADU的所有特性，支持硬件仿真和软件仿真 (ARMulator)。 AXD能够装载河海大学本科课程设计报告 - 8 - 映像文件到目标内存，具有单步、全速和断点等调试功能，可以观察变量、寄存器和内存的数据等等。 AXD 调试器主窗口如图 5 所示。 图 5 CodeWarrior 开发环境 本课程设计在 ADS1.2 集成开发环境内编写源程序并进行编译，调试，然后利用 H-JTAG 下载到芯片中进行片上调试， H-JTAG 连接完成后如图 6 所示。 图 6 H-JTAG 连接成功示意图
