基于arm的led顯示畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.緒論3</b></p><p>　　1.1 LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.2 ARM處理器的發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3 本課題設(shè)計(jì)的目的與研究方法7</p&

2、gt;<p>　　1.4 本論文的主要內(nèi)容8</p><p>　　2 基于ARM的LED顯示單元的基本原理9</p><p>　　2.1 ARM7的基本原理9</p><p>　　2.1.1 ARM7概述9</p><p>　　2.1.2 UART串口10</p><p>　　2.2 LE

3、D點(diǎn)陣顯示屏12</p><p>　　2.2.1 LED點(diǎn)陣屏的顯示原理12</p><p>　　2.2.2 LED的驅(qū)動(dòng)原理12</p><p>　　2.2.3 LED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)13</p><p>　　2.3 ARM對LED的控制顯示14</p><p>　　2.4 RS485通信協(xié)議16&

4、lt;/p><p>　　3.畢業(yè)設(shè)計(jì)整體規(guī)劃17</p><p>　　3.1整體思路17</p><p>　　3.2 芯片選型：17</p><p>　　3.3 原理簡介18</p><p>　　4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 電源模塊的設(shè)計(jì)21</p>

5、<p>　　4.2 ARM模塊的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3 串口模塊的設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4 LED屏控制模塊28</p><p>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.1 ARM ADS集成開發(fā)環(huán)境的介紹31</p><p>　　5.2 軟件的控

6、制流程分析33</p><p>　　5.2.1握手信號(hào)的流程與通信數(shù)據(jù)幀格式33</p><p>　　5.2.2 通信實(shí)例分析35</p><p>　　5.3 ARM主程序的設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.3.1 主程序的簡要分析36</p><p>　　5.3.2 主程序流程圖36</p>

7、<p>　　5.4 中斷子程序的設(shè)計(jì)37</p><p>　　5.4.1 中斷子程序的簡要分析37</p><p>　　5.4.2 中斷子程序流程38</p><p>　　5.5 LED控制器的工作流程40</p><p><b>　　結(jié)束語41</b></p><p&g

8、t;<b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1 LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　進(jìn)入新世紀(jì)LED 顯示屏的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得了長足的發(fā)展，作為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒體之一LED顯示屏在證券交易、金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。 伴隨社會(huì)信息化進(jìn)程的推進(jìn)LED 顯示屏技術(shù)也在不斷地推陳出新，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣闊。</p&g

9、t;<p>　　LED顯示屏是八十年代后期全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒休, 它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊成像素組成大面積顯示屏幕, 以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn), 在短短的十來年中, 迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。我國LED顯示屏產(chǎn)業(yè)自90年代以來，到目前中國LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國從事L

10、ED 顯示屏的各類企業(yè)約有150 家，從業(yè)人員近萬人。其中130 家企業(yè)加入了中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)LED 顯示屏分會(huì)，年度銷售總額占全國同行業(yè)的80% 以上。目前國內(nèi)主要LED 顯示屏制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域。大型制造商的市場范圍幾乎覆蓋了整個(gè)中國。國內(nèi)LED 廠商中，年產(chǎn)值上千萬的有20 余家在規(guī)模迅速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)品技術(shù)也推陳出新，一直保持了在該領(lǐng)域內(nèi)比較先進(jìn)的水平。早在90年代初，國產(chǎn)的LED顯示屏就具備了成熟的1

11、6級(jí)灰度256色視頻控制技術(shù)和無線遙控等，代表了當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)技術(shù)水平。近幾年，在全彩色LED顯示屏256級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無線控制、多級(jí)群控技</p><p>　　進(jìn)入二十一世紀(jì)的示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代, LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展, 井有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。</p><p><b>　　高亮度、全彩化</b&

12、gt;</p><p>　　藍(lán)色及純綠色LED 產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件。基礎(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化，使LED全彩色顯示屏產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。目前國際上LED紅管的單價(jià)急劇下跌，某些廠商的藍(lán)管價(jià)格也下降到0.8美元/顆，純綠管逐漸大批量生產(chǎn)，顯示屏屏體價(jià)格會(huì)逐步降低；同時(shí)，隨著控制技術(shù)的發(fā)展和屏體穩(wěn)定性的提高，使顯示屏的質(zhì)量也較過去為佳。全彩色LED 顯示屏將是LED 顯示屏的重要發(fā)展方

13、向。LED產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時(shí)，由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢，預(yù)計(jì)在未來幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場館的顯示方面全彩色LED 屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上目前至少有150家廠商生產(chǎn)全彩屏，其中產(chǎn)品齊全，規(guī)模較大的公司約有30 家左右，主要分布在美國、歐洲

14、、亞洲(日本、中國臺(tái)灣、中國大陸)。國內(nèi)從1994、1995 年開始生產(chǎn)全彩色顯示屏，到2001年底，全國范圍內(nèi)的全彩色LED 顯示屏達(dá)到300 多塊。全彩色LED 顯示屏</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化</b></p><p>　　材料、技術(shù)的成熟及市場價(jià)格的基本均衡之后，LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為一個(gè)新趨勢。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展，市場競爭在傳統(tǒng)產(chǎn)品

15、條件下是以價(jià)格作為主要的競爭手段幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡，產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競爭因素，這就對LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高要求。1999年，中國光協(xié)光電器件分會(huì)LED 顯示屏專業(yè)委員會(huì)在昆明組織起草了《LED 顯示屏檢測方法》，經(jīng)修改后，于2000年8月正式印發(fā)。目前電子標(biāo)準(zhǔn)化研究所與LED 顯示屏專業(yè)委員會(huì)正在就標(biāo)準(zhǔn)體系和具體標(biāo)準(zhǔn)的建立組織力量進(jìn)行有關(guān)工作。</p><p><

16、b>　　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化</b></p><p>　　信息化社會(huì)的形成, 信息領(lǐng)域愈加廣泛, 顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變, 適合護(hù)服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)性要求的小型LED示屏?xí)休^大提高, 而向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富部分潛在的市場需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破, 如公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需

17、求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系列LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。</p><p>　　1.2 ARM處理器的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　ARM是Advanced RISC Machines的縮寫，是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，該企業(yè)設(shè)計(jì)了大量廉價(jià)、高性能、低功耗的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。</p><p>　　ARM公司于

18、二十世紀(jì)90年代成立于英國劍橋大學(xué)，在十多年的發(fā)展歷程中，ARM公司已經(jīng)成長為IP核設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一面旗幟。</p><p>　　ARM處理器核當(dāng)前有7 個(gè)系列產(chǎn)品:ARM7 , ARM9 , ARM9E , ARM10E , SecurCore ,ARM11 以及最新的Cortex 系列。其中,ARM7 、ARM9 、ARM9E、ARM10E 為4 個(gè)通用處理器系列,每一個(gè)系列提供一套相對獨(dú)特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)

19、域的需求,SecurCore 系列專門為安全</p><p>　　要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì),產(chǎn)品性能見表1。</p><p>　　表1.1 ARM處理器內(nèi)核性能</p><p>　　A R M 技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　1. 高度集成化的SOC 趨勢</p><p>　　ARM 公司是一家IP 供應(yīng)商，其核心業(yè)

20、務(wù)是IP核以及相關(guān)工具的開發(fā)和設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體廠商通過購買ARM 公司的IP 授權(quán)來生產(chǎn)自己的微處理器芯片，從而產(chǎn)生了一大批高度集成、各具特色的SOC芯片。例如Intel公司的XScale 系列集成了LCD 控制器、音頻編/ 解碼器，定位于智能PDA市場；Atmel 公司的AT91系列片內(nèi)集成了大容量Flash 和RAM、高精度A/D 轉(zhuǎn)換器以及大量可編程I/O 端口，特別適合于工業(yè)控制領(lǐng)域；Philips公司的LPC2000系列片內(nèi)集成了

21、128位寬的零等待Flash存儲(chǔ)器以及I2C、SPI、PWM、UART 等傳統(tǒng)接口。</p><p>　　2. 軟核與硬核同步發(fā)展的S O P C技術(shù)</p><p>　　隨著亞微米技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA 芯片密度不斷增加，并以強(qiáng)大的并行計(jì)算能力和方便靈活的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)性，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但是在復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)上，F(xiàn)PGA 卻遠(yuǎn)沒有32 位RISC 處理器靈活方便，所以在設(shè)計(jì)具有復(fù)雜算

22、法和控制邏輯的系統(tǒng)時(shí)，往往需要RISC 和FPGA 結(jié)合使用，SOPC 技術(shù)就是在這樣的環(huán)境下誕生的。S O P C 技術(shù)中以N i o s 和MicroBlaze為代表的RISC處理器IP核、各種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)IP核以及用戶以HDL 語言開發(fā)的邏輯部件可以最終綜合到一片F(xiàn)PGA 芯片中，實(shí)現(xiàn)真正的可編程片上系統(tǒng)，此時(shí)的嵌入式處理器稱之為“軟處理器”或“軟核”。 SOPC 技術(shù)的另一個(gè)重要分支是嵌入硬核。集高密度邏輯(FPGA)、存儲(chǔ)器(SR

23、AM)及嵌入式處理器(ARM/PPC)于單片可編程邏輯器件上，實(shí)現(xiàn)了高速度與編程能力的完美結(jié)合。</p><p>　　3. 與DSP 技術(shù)融合</p><p>　　傳統(tǒng)的嵌入式微處理器可以分為微控制器MCU、微處理器MPU和數(shù)字信號(hào)處理器DSP，然而隨著技術(shù)的發(fā)展，它們之間的區(qū)別也變的越來越模糊，并有逐步融合的趨勢?，F(xiàn)在不少的MCU 和MPU 具備了DSP的特征，例如采用哈佛結(jié)構(gòu)，增加了

24、乘加運(yùn)算指令等；同時(shí)不少DSP 芯片內(nèi)部也集成了A/D、D/A、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器和UART 等。</p><p>　　4. 開發(fā)和調(diào)試手段不斷完善</p><p>　　隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的日益復(fù)雜化以及開發(fā)周期越來越短，開發(fā)和調(diào)試手段也發(fā)生了很大改變。硬件方面由于QFP 和BGA 封裝的逐漸普及，以邊界掃描接口(JTAG)為基礎(chǔ)的在電路仿真調(diào)試手段(ICE)正在普及，更為先進(jìn)的片上實(shí)時(shí)跟蹤

25、(Trace)技術(shù)也已浮出水面。軟件方面，采用嵌入式操作系統(tǒng)來管理軟、硬件資源，同時(shí)傳統(tǒng)的C語言和匯編語言混合編程的模式也因?yàn)橐朊嫦驅(qū)ο笏枷胍约癈＋＋和Java語言而發(fā)生了很大改變。</p><p>　　5. 軟件工程思想融入嵌入式軟件</p><p>　　嵌入式軟件規(guī)模不斷擴(kuò)大，以往的面向過程的模塊化分析方法已經(jīng)很難滿足要求。基于對象的統(tǒng)一建模語言(UML)可以描述對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)極為關(guān)

26、鍵的結(jié)構(gòu)和行為方面，并且已成為有效設(shè)計(jì)的優(yōu)秀媒介。首先，采用有限狀態(tài)機(jī)(FSM) 、統(tǒng)一化規(guī)格語言(CSP)和硬件描述語言(HDL)等方法對系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述，對軟/硬件統(tǒng)一表示，便于功能劃分和綜合；然后，在此基礎(chǔ)上對軟/ 硬件進(jìn)行劃分。這種方法的特點(diǎn)是在協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同測試和協(xié)同驗(yàn)證上，充分考慮軟/硬件的關(guān)系，并在設(shè)計(jì)的每個(gè)層次上給予測試驗(yàn)證，使得盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題。</p><p>　　1.3 本課題設(shè)計(jì)的目的與

27、研究方法</p><p>　　本設(shè)計(jì)是智能公交管理系統(tǒng)的一個(gè)項(xiàng)目分支，主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)：當(dāng)公交車到達(dá)某一個(gè)車站時(shí)，將通過GPRS接收所到站點(diǎn)信息資料，并且自動(dòng)在LED顯示屏上顯示出來，方便乘客了解該站的基本信息，通過ARM7處理器控制。本設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一個(gè)基于ARM7的LED點(diǎn)陣式顯示屏的顯示控制模塊，實(shí)現(xiàn)對漢字的滾動(dòng)顯示。本課題主要是通過設(shè)計(jì)LED顯示屏的控制系統(tǒng)（基于ARM）來達(dá)到一個(gè)讓我掌握設(shè)計(jì)研

28、究的基本思路、過程、方法。并通過具體的課題設(shè)計(jì)進(jìn)一步的加深和鞏固對RAM芯片、C++語言、LED顯示屏的結(jié)構(gòu)和工作原理等知識(shí)的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的研究手段主要步驟如下：</p><p>　?、龠x取合適的便于ARM7控制的車載LED屏。LED顯示屏主要由LED點(diǎn)陣組成，為了縮短開發(fā)周期，爭取選用已經(jīng)安裝好底層驅(qū)動(dòng)，具備標(biāo)準(zhǔn)串行接口的LED顯示屏模塊。</p>

29、<p>　?、趯?shí)現(xiàn)ARM接口與LED接口的匹配。由于漢字顯示時(shí)，對數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)率要求不高，故可采用串口傳輸。</p><p>　?、郾菊n題設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)是：顯示屏控制系統(tǒng)的芯片選型，與主電路的接口設(shè)計(jì)，LED顯示屏的結(jié)構(gòu)原理以及如何驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　重點(diǎn)：1.芯片的選型，主要是抓住設(shè)計(jì)的整體思路，明確設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的、要求，從而選擇符合要求，經(jīng)濟(jì)合理的芯片。</

30、p><p>　　2.接口設(shè)計(jì)，要閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)，人機(jī)界面與控制板之間的接口通信采用RS-485接口，控制板內(nèi)部的接口是具體情況而定。</p><p>　　難點(diǎn)：本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)要屬LED顯示屏的結(jié)構(gòu)原理以及如何驅(qū)動(dòng)，由于要顯示漢字且根據(jù)公交車提示屏的大小尺寸采用若干8×8點(diǎn)陣LED顯示模塊（數(shù)量大概幾十塊）級(jí)聯(lián)，模塊數(shù)量比較多，驅(qū)動(dòng)以及接口設(shè)計(jì)問題將比較棘手。對于這個(gè)問題我打算先認(rèn)真學(xué)習(xí)

31、相關(guān)的理論知識(shí)，然后自己研究實(shí)物進(jìn)而自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，不懂的向?qū)W長或老師請教。</p><p>　　1.4 本論文的主要內(nèi)容</p><p>　　第一章：緒論。綜述ARM處理器與LED顯示屏的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。</p><p>　　第二章：基于ARM的LED顯示單元的基本原理。該部分對組成系統(tǒng)的各部分及其原理進(jìn)行了介紹。</p><p>　　

32、第三章：基于ARM的LED顯示單元的整體設(shè)計(jì)。給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，和重要芯片及元器件的選型。</p><p>　　第四章：系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。給出系統(tǒng)各模塊的詳細(xì)電路圖。</p><p>　　第五章：系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。給出控制LED顯示的各子程序的流程圖，以及個(gè)別程序的詳細(xì)程序。</p><p><b>　　第六章：結(jié)束語。</b></p>

33、;<p>　　2 基于ARM的LED顯示單元的基本原理</p><p>　　2.1 ARM7的基本原理</p><p>　　2.1.1 ARM7概述</p><p>　　ARM7TDMI CPU的微控制器帶有128/256 k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對代碼

34、規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。在本系統(tǒng)中將會(huì)用到的LPC2294較小的144腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC或8路10位ADC（64腳和144腳封裝）以及多達(dá)9個(gè)外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和POS機(jī)。 </p><p>　　LPC2292/2294系列芯片的特性： </p><p>

35、;　　1. 16/32位ARM7TDMI-S微處理器，LQFP144封裝。 </p><p>　　2. 16 kB片內(nèi)靜態(tài)RAM和256kB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器。128位寬接口/加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz的工作頻率</p><p>　　3. 通過片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）。512字節(jié)行編程時(shí)間為1ms。單扇區(qū)或整片擦除時(shí)間為400ms。 <

36、/p><p>　　4. EmbeddedICE-RT和嵌入式跟蹤接口使用片內(nèi)RealMonitor軟件對任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試并支持對執(zhí)行代碼進(jìn)行無干擾的高速實(shí)時(shí)跟蹤 </p><p>　　5. 2/4(LPC2292/2294)個(gè)互連的CAN接口，帶有先進(jìn)的驗(yàn)收濾波器。多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、高速I2C接口（400 kbit/s）和2個(gè)SPI接口。</p>

37、<p>　　6. 8路（144腳封裝）10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.44us。 </p><p>　　7. 2個(gè)32位定時(shí)器（帶4路捕獲和4路比較通道）、PWM單元（6路輸出）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗。向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級(jí)和向量地址。</p><p>　　8. 通過外部存儲(chǔ)器接口可將存儲(chǔ)器配置成4組，每組的容量高達(dá)16Mb，數(shù)據(jù)寬度為8/16/32位。 </p&g

38、t;<p>　　9. 多達(dá)112個(gè)通用I/O口（可承受5V電壓），9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。</p><p>　　10. 通過片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的 CPU操作頻率。 </p><p>　　11. 片內(nèi)晶振頻率范圍：1~30 MHz。2個(gè)低功耗模式：空閑和掉電。 </p><p>　　12. 通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒?？?/p>

39、通過個(gè)別使能/禁止外部功能來優(yōu)化功耗。</p><p><b>　　13. 雙電源</b></p><p>　?。瑿PU操作電壓范圍：1.65～1.95 V(1.8 V± 0.15 V)</p><p>　?。璉/O操作電壓范圍：3.0～3.6 V(3.3 V± 10%)，可承受5V電壓。</p><p&

40、gt;　　2.1.2 UART串口</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中將會(huì)用到UART0口作為ARM與LED控制器的通信接口。UART是Universal Asynchronous Receiver的簡稱。該接口占用ARM7的兩個(gè)引腳，分別是RXD0和TXD0。RXD0是串行輸入，用來接收串行數(shù)據(jù)；TXD0是串行輸出，用來發(fā)送串行數(shù)據(jù)。該口支持RS485通信協(xié)議。該口有許多配套使用的控制寄存器，有兩個(gè)寄存器用來接收和

41、發(fā)送數(shù)據(jù)，它們是U0RBR和U0THR。U0RBR是UART0 Rx FIFO的最高字節(jié)。它包含了最早接收到的字符，可通過總線接口讀出。U0THR是UART0 Tx FIFO的最高字節(jié)。它包含了Tx FIFO中最新的字符，可通過總線接口寫入。</p><p>　　UART0 的主要特性包括16字節(jié)收發(fā)FIFO，寄存器位置符合550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，接收器FIFO觸發(fā)點(diǎn)可為1, 4, 8和14字節(jié)，內(nèi)置波特率發(fā)生器。<

42、;/p><p>　　2.1.3 ARM處理器相比與51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　本設(shè)計(jì)之所以選擇ARM7芯片而不選擇51系列芯片作為控制CPU是基于以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1. ARM7芯片是32位CPU，而51系列芯片則是8位CPU，對與相同功能的指令，ARM的數(shù)據(jù)處理能力要明顯強(qiáng)大得多。</p><p>　　2. ARM7

43、芯片一般都集成有大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器和各種外圍芯片，所以就大量減少了外圍芯片的連接，精簡了電路規(guī)模，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度。</p><p>　　3. ARM7指令的處理采用取指，譯碼，執(zhí)行——三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，而51系列單片機(jī)指令是順序讀取和執(zhí)行的。在ARM7系列中流水線越多，說明單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行指令的條數(shù)就越多，正是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)ARM7的指令吞吐量要大，運(yùn)算速度要快。</p><p>

44、　　4. ARM 處理器有多種工作模式, 而51 系列只有一種。ARM處理器結(jié)構(gòu)支持7 種處理器模式,各種模式都會(huì)單獨(dú)享有一定的系統(tǒng)資源，這就有利于在模式切換時(shí)減少保存的次數(shù)，提高程序的執(zhí)行效率，顯然51系列單片機(jī)是在任何情況下都是共享相同的硬件資源。</p><p>　　5. ARM7處理器擁有比51單片機(jī)更為高效的匯編指令集，且ARM7處理器支持C,C++等高級(jí)語言進(jìn)行開發(fā)，所以使用ARM處理器編程會(huì)更簡單。

45、</p><p>　　6. 通常ARM7處理器都會(huì)有豐富的串口資源，且其支持的串口標(biāo)準(zhǔn)種類較多，所以能方便的與外部電路相連。</p><p>　　7. ARM7處理器的硬件資源遠(yuǎn)比51單片機(jī)豐富。（見表2.1）</p><p>　　表2.1 51系列和ARM處理器的比較</p><p>　　2.2 LED點(diǎn)陣顯示屏</p>

46、<p>　　2.2.1 LED點(diǎn)陣屏的顯示原理</p><p>　　無論是單個(gè)LED（發(fā)光二極管）還是LED七段碼顯示器（數(shù)碼管），都不能顯示字符（含漢字）及更為復(fù)雜的圖形信息，主要是因?yàn)樗鼈儧]有足夠的信息顯示單位。LED點(diǎn)陣顯示是把很多的LED按矩陣方式排列在一起，通過對各LED發(fā)光與不發(fā)光的控制完成各種字符或圖形的顯示，在一定面積的矩陣中集成的LED點(diǎn)數(shù)越多顯示的文字或圖像就會(huì)越清晰。當(dāng)需要顯示相

47、關(guān)的文字時(shí)就只要點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈管的正極加高電壓，在負(fù)極加低電壓即可。</p><p>　　一般的LED屏是由一個(gè)個(gè)小模塊組成的，常見的有8*8矩陣模塊等，通過將這些模塊級(jí)聯(lián)就會(huì)得到所需大小的LED顯示屏。</p><p>　　屏幕顯示可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示每一個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，如果顯示屏為n×m個(gè)像素，則需要n×m套驅(qū)動(dòng)電路；動(dòng)態(tài)掃描顯示則

48、采用多路復(fù)用技術(shù)，如果是P路復(fù)用，則每P個(gè)像素需一套驅(qū)動(dòng)電路， n×m個(gè)像素僅需 n×m ／P套驅(qū)動(dòng)電路。對動(dòng)態(tài)掃描顯示而言，P越大驅(qū)動(dòng)電路就越少，成本也就越低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。在實(shí)際使用的LED大屏幕顯示器中，很少采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.2.2 LED的驅(qū)動(dòng)原理</p><p>　　由LED器件的發(fā)光原理可知，只要在LED

49、器件上加上足夠的正向電壓，那么流過它的電流就會(huì)使它發(fā)光，這就是LED器件的驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要調(diào)節(jié)LED器件的發(fā)光強(qiáng)度，通常我們是通過調(diào)節(jié)流經(jīng)LED器件的電流的平均時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。常見的LED器件的驅(qū)動(dòng)方式有:直流驅(qū)動(dòng)，脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　(1) 脈沖驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　所謂脈沖驅(qū)動(dòng)方式，就是利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，以

50、脈沖的方式對LED器件進(jìn)行供電，使之間歇性地點(diǎn)亮。采用這種驅(qū)動(dòng)方式需要對以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮脈沖電流的幅值和其重復(fù)頗率。首先，脈沖電流幅值的選擇，當(dāng)脈沖驅(qū)動(dòng)的平均值與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相等時(shí)，我們?nèi)搜鄣母杏X是相同的，也就是說兩者的發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)。由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象不能低與24HZ每秒，故采用該驅(qū)動(dòng)</p><p>　　方法時(shí)，驅(qū)動(dòng)頻率不能小于24次每秒。</p><p><b>

51、　　(2)掃描驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　掃描驅(qū)動(dòng)是通過數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導(dǎo)通，用以節(jié)省控制驅(qū)動(dòng)電路。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描，按列控制；也可以按列掃描，按行控制.所謂“掃描”的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件，而不問這一行的哪一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，某一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，由所謂的列控

52、制電路來負(fù)責(zé)。</p><p>　　(3)直流驅(qū)動(dòng)。這是最簡單的驅(qū)動(dòng)方式，只要對LED直接通以直流電即可。</p><p>　　2.2.3 LED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　LED顯示與傳統(tǒng)顯示方式相比有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1.光效率高：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達(dá)到80%-90%。而光效差不多的白熾燈可見

53、光效率僅為10%-20%。</p><p>　　2品質(zhì)高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，屬于典型的綠色照明光源。</p><p>　　3.能耗小：單體功率一般在0.05-1w，通過集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費(fèi)很少。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的1/8-10。</p><p>　　4.壽命長：光通量衰減到70%的標(biāo)

54、準(zhǔn)壽命是10萬小時(shí)。一個(gè)半導(dǎo)體照明燈具正常情況下可以使用長達(dá)50年。</p><p>　　LED顯示器與LCD顯示器相比，LED在亮度、功耗、可視角度和屏幕更新速率等方面，都更具優(yōu)勢。LED與LCD的功耗比大約為10:1，而且更高的更新速率使得LED在影像方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá)160°的視角，可以顯示各種文字、數(shù)位、彩色圖像及動(dòng)畫資訊，也可以播放電視、錄影、VCD、DVD等彩色視頻信號(hào)，多幅顯

55、示幕還可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)播出。</p><p>　　而有機(jī)LED顯示幕（OLED）的單個(gè)元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下40度的低溫。利用LED技術(shù)，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的顯示器，擁有更廣泛的應(yīng)用前景。 </p><p>　　結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)橐米鞴卉嚨膱?bào)站顯示，所以要求有高亮度，高壽命，更廣的可視角度的特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用LE

56、D屏。</p><p>　　2.3 ARM對LED的控制顯示</p><p>　　一般來說，對于小屏幕的LED顯示屏的控制都是采用51系列單片機(jī)作為主控芯片。通常的解決方案是這樣： </p><p>　　圖2.1 單片機(jī)對LED的控制顯示示意圖</p><p>　　該解決方案的控制流程如下：</p><p>　　首先

57、由單片機(jī)發(fā)出要在LED顯示屏上顯示的文字?jǐn)?shù)據(jù)信息以及相應(yīng)的控制信息到總線驅(qū)動(dòng)器?？偩€驅(qū)動(dòng)器本身并不對上位機(jī)發(fā)過來的信號(hào)進(jìn)行任何的改變，只是將這些信號(hào)傳遞到下一級(jí)，并對其提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流。</p><p>　　然后總線驅(qū)動(dòng)器對傳過來的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分兩路，一路傳到行驅(qū)動(dòng)電路，一路傳到列驅(qū)動(dòng)電路，在常見的顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中,列控制一般采用串入并帶鎖存的移位寄存器如74HC595 ,將數(shù)據(jù)打入鎖存器中,使寄存器各引腳呈現(xiàn)與

58、鎖存器相同的狀態(tài)來選中需要點(diǎn)亮的列。行控制一般采用譯碼器電路如4/16 譯碼器74HC154 ,控制信號(hào)經(jīng)譯碼后選中需要點(diǎn)亮的行。</p><p>　　當(dāng)行、列驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別加載到LED點(diǎn)陣上時(shí)，就可將要顯示的信息在LED屏上顯示出來。</p><p>　　該方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：該方案結(jié)構(gòu)簡單，使用的器件常見且便宜，設(shè)計(jì)成本低廉；編程簡單，調(diào)試方便。</p><p>　

59、　缺點(diǎn)主要有：硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要較多的控制信號(hào)線，占用單片機(jī)較多端口，從而造成端口資源的浪費(fèi)；且該方案一般只能用于簡單的文字和數(shù)字的顯示，不能用于視頻的顯示。</p><p>　　對與大屏幕的顯示，由于大型LED屏幕的點(diǎn)陣規(guī)模極其龐大，所以采用低端單片機(jī)控制，用移位寄存器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行轉(zhuǎn)并行的方法遠(yuǎn)不能滿足需求。目前一般采用的方案是基于ARM的控制和基于CPLD的驅(qū)動(dòng)的模式?；谶@種方式的控制系統(tǒng)能很好的滿足設(shè)計(jì)

60、要求，如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　該方案的基本原理如下：</p><p>　　該系統(tǒng)主要由三部分組成：PC機(jī)，顯示控制電路和LED顯示屏構(gòu)成，PC機(jī)在控制中作為上位機(jī)，用于對下位機(jī)的控制和管理。系統(tǒng)的重點(diǎn)是顯示控制電路，ARM和CPLD是顯示控制電路的核心部分，共同完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，控制信號(hào)的發(fā)送產(chǎn)生以及對LED顯示

61、屏的動(dòng)態(tài)掃描控制，其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)控制部分采用ARM實(shí)現(xiàn)，而LED顯示屏的掃描驅(qū)動(dòng)電路采用CPLD來完成。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232或RS485計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)串行通訊方式。LED顯示屏在顯示控制電路的作用下，主要完成以下功能:按照上位機(jī)設(shè)定的顯示效果顯示圖像和文字。</p><p><b>　　該方案的優(yōu)點(diǎn)有：</b></p><p>　　用可編程邏輯器

62、件來完成電路功能，不僅能夠滿足LED大屏幕系統(tǒng)高速圖像數(shù)據(jù)傳輸對速度的要求，改善了電路性能，而且增加了電路設(shè)計(jì)的靈活性，設(shè)計(jì)中可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求靈活修改相應(yīng)硬件描述語言程序，而不需要修改電路硬件設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了成本。同時(shí)，采用基于ARM核的32位微處理器，解決了系統(tǒng)的運(yùn)行速度、尋址能力和功耗等問題，可以支持更大可視區(qū)域的穩(wěn)定顯示，可以存儲(chǔ)更多的顯示內(nèi)容。該系統(tǒng)不僅能顯示文字信息，而且也能完美支持視頻的顯示。</p&

63、gt;<p><b>　　同時(shí)缺點(diǎn)如下：</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，系統(tǒng)的成本高昂；編程規(guī)模巨大，開發(fā)難度大，不利于大規(guī)模使用。</p><p>　　由于本課題的目的是要開發(fā)一個(gè)公交車載的LED顯示系統(tǒng)，它是一個(gè)實(shí)際科研課題的子系統(tǒng)，此子系統(tǒng)分到的CPU端口資源極其有限，又基于以上兩種解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本課題采用ARM7作為系統(tǒng)的控制

64、核心，為了節(jié)約有限的CPU端口資源，且因?yàn)長ED屏的文字和數(shù)字的顯示數(shù)據(jù)傳輸要求并不是很高，故ARM與LED屏之間的通信采用串口傳輸，所使用的協(xié)議是RS485串口通信協(xié)議。</p><p><b>　　此方案的優(yōu)點(diǎn)是：</b></p><p>　　這種設(shè)計(jì)方案大大節(jié)省了CPU的端口資源，有效簡化了顯示屏的電路結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)顯示系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，模塊與模塊

65、之間的信號(hào)線數(shù)量較少，使得控制更加方便、靈活，模塊簡單，能有效減少系統(tǒng)的開發(fā)周期與開發(fā)成本，完全的模塊化設(shè)計(jì)也能增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性。</p><p>　　2.4 RS485通信協(xié)議</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中為了布線的簡單，采用RS485協(xié)議。</p><p>　　RS485協(xié)議是目前應(yīng)用非常廣泛的半雙工通信協(xié)議，它是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)制定

66、的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點(diǎn)通訊標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樗前腚p工協(xié)議，所以在任何時(shí)候只能有一方可以發(fā)送數(shù)據(jù)，它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以達(dá)到1.2 km；最大可連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)±200 mV；它具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　1. RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS

67、-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。 </p><p>　　2. RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps </p><p>　　3. RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 </p><p>　　3.畢業(yè)設(shè)計(jì)整體規(guī)劃</p><p

68、><b>　　3.1整體思路</b></p><p>　　本課題是智能公交系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，主要完成信息的顯示與控制，具體就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)公交信息屏，信息屏選用LED顯示模塊（16*16）級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)?；谒玫腖ED模塊比較多，外圍電路與掃描驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜程度， 而且現(xiàn)在市面上的ARM7價(jià)格也很便宜，性價(jià)比很高，所以本課題采用LPC2294芯片作為主控制芯片。本課題的具體功能主要是對上級(jí)系統(tǒng)送

69、過來的顯示信息進(jìn)行存儲(chǔ)，處理，控制，與顯示。根據(jù)這一定義可以將課題具體劃分為通信模塊，存儲(chǔ)模塊，控制模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊五部分，以下是本次設(shè)計(jì)的方塊圖：</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)方塊圖</p><p>　　3.2 芯片選型：</p><p>　　ARM控制模塊：該模塊主要由一塊ARM7的控制板組成，ARM7芯片采用的是飛利浦公司生產(chǎn)的LPC2294芯

70、片，它的主要作用是對存儲(chǔ)器，信源與LED顯示模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸以及時(shí)序控制。</p><p>　　通信模塊：模塊一采用RS-485通信接口主要功能是接收上級(jí)（信源）發(fā)送過來所要顯示的信息。RS485協(xié)議是目前應(yīng)用非常廣泛的半雙工串行通信協(xié)議。</p><p>　　模塊二可采用并行I/O端口配合相應(yīng)的擴(kuò)張芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　顯示控制電路：該部分主要

71、包括晶體管，電阻，相應(yīng)的芯片組成。主要功能是負(fù)責(zé)LED點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)和與ARM的接口。</p><p>　　LED點(diǎn)陣模塊：該部分是由若干的LED顯示單元（16×16）級(jí)聯(lián)而成，可組成共陰或共陽極結(jié)構(gòu)。它接收ARM的數(shù)據(jù)在相應(yīng)的位置置高電平或低電平來點(diǎn)亮相應(yīng)位置的LED。</p><p>　　電源模塊：設(shè)計(jì)該電源模塊的前提是認(rèn)為外界已能提供+5V直流電源，也就是說在該電源模塊里不用再

72、設(shè)計(jì)交流變直流的電源轉(zhuǎn)換器。該模塊主要由一些電壓轉(zhuǎn)換芯片和一些穩(wěn)壓芯片組成。它的主要功能是為系統(tǒng)的各模塊提供合適的，穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。</p><p><b>　　3.3 原理簡介</b></p><p>　　根據(jù)圖3-1所示，上級(jí)系統(tǒng)經(jīng)由通信模塊1向ARM控制芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，ARM芯片控制時(shí)序并將送過來的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，這樣可以保證以后信息的顯示不用再要上位機(jī)的參與以

73、節(jié)省資源，若要改變現(xiàn)實(shí)的信息可以再通過上位機(jī)修改存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)再復(fù)位從新開始。顯示環(huán)節(jié)不需要上級(jí)系統(tǒng)的參與，由ARM控制芯片直接控制存儲(chǔ)器與LED顯示模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸與時(shí)序控制，具體是ARM芯片根據(jù)具體情況將要顯示的圖文信息抓換成相應(yīng)的二進(jìn)制編碼通過通信模塊二發(fā)送給顯示控制電路，再相應(yīng)的位置置高低電平通過驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮相應(yīng)的LED管以實(shí)現(xiàn)信息的顯示。</p><p><b>　　圖3-2</b&g

74、t;</p><p>　　LED點(diǎn)陣行驅(qū)動(dòng)列掃描，具體來說可以逐行對LED點(diǎn)陣的行進(jìn)行置底電平再對各行輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，這樣相應(yīng)位置的LED陰陽極之間加入正向電壓使LED點(diǎn)亮，圖3-2所示是由20片CD4094，20片2803，40片4088B及行選擇器，電流驅(qū)動(dòng)器等元器件構(gòu)成。其中CD4094為8位移位/鎖存/緩沖器，2803為8路達(dá)林頓集電極開路輸出電流驅(qū)動(dòng)器。2088B為8*8點(diǎn)陣共陽極LED動(dòng)態(tài)顯示模塊。1-

75、20片移位寄存器4094首尾相連，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)容量為8*20=160位的邏輯上完整且連續(xù)的移位寄存器。每四塊2088B組合成一個(gè)16*16點(diǎn)陣的顯示單元可以顯示一個(gè)漢字，整個(gè)電路有40塊2088B可以同時(shí)顯示10個(gè)漢字，或者160*16點(diǎn)陣的信息。4-16譯碼器將來自ARM的十六進(jìn)制的輸出作為譯碼輸入，并產(chǎn)生16路譯碼輸出信號(hào)Y0-Y15，這16路信號(hào)經(jīng)16路大功率晶體管進(jìn)行電流放大，驅(qū)動(dòng)連接顯示的16條行線L1---L16。假設(shè)顯

76、示屏要顯示10個(gè)漢字，首先，微機(jī)控制將每個(gè)漢字的頭兩個(gè)字節(jié)共20個(gè)字節(jié)通過IC9串行移位到本電路的IC5—IC24共20片移位寄存器中，由于20片移位寄存器的三個(gè)控制端（</p><p><b>　　4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在上一章的總體設(shè)計(jì)中，將本系統(tǒng)劃分了ARM控制模塊，串口通信模塊，LED顯示屏模塊，以及電源與時(shí)鐘模塊等等。在本章中，將介紹

77、各模塊的硬件電路的設(shè)計(jì)，以及解釋一下這樣設(shè)計(jì)的原理。</p><p>　　4.1 電源模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　電源模塊為總個(gè)系統(tǒng)提供合適的電壓與電流。其設(shè)計(jì)正確與否，關(guān)系到總個(gè)電路能否持續(xù)穩(wěn)定的工作。因此電源模塊是總個(gè)系統(tǒng)中基礎(chǔ)而又重要的一環(huán)。電源設(shè)計(jì)實(shí)首先要能提供+5V電源。但是ARM模塊需要+3.3V的直流電源，LED顯示屏除了需要+3.3V邏輯電壓外，還需+12伏的直流驅(qū)動(dòng)電

78、壓。</p><p>　　系統(tǒng)采用5伏電壓管理芯片LT1117+5，220交流輸入，5伏直流輸出。為了提供+3.3V的直流電壓，采用的是+3.3伏電壓管理芯片LT1117，+5伏供電，+3.3伏輸出。</p><p>　　圖4.1是由交流220伏電壓轉(zhuǎn)換成5伏直流電壓輸出的簡要原理框圖：</p><p>　　圖4.1 交流220.伏電壓轉(zhuǎn)5伏直流電壓電路圖</

79、p><p>　　從上面的原理圖不難理解，該原理圖由兩部分構(gòu)成，前級(jí)電路的作用主要是整流，后一級(jí)電路的作用是穩(wěn)壓。</p><p>　　圖4.2 3.3伏電壓輸出電路圖</p><p>　　上圖的作用就是將+5伏直流電壓輸入轉(zhuǎn)換為+3.3伏直流輸出，以便給ARM和LED控制板提供合適的電源供應(yīng)。</p><p>　　圖4.3是驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣的電源

80、設(shè)計(jì)原理圖：</p><p>　　圖4.3 12伏電壓輸出電路圖</p><p>　　下面是MAX629芯片各管腳的作用：</p><p>　　表4.1 MAX629引腳說明</p><p>　　此芯片的工作原理是：輸入電壓V IN可在0. 8～| V OU T| 之間選取,芯</p><p>　　片的工作電壓為2

81、. 7～5. 5V。對一般的單片機(jī)控制電路,供電主要電源電壓為5V ,因此在輸出電壓| V OU T| > 5V的情況下,可將VCC與V IN 同時(shí)接到5V 電源上, 如圖1 中虛線所示。二極管采用1N5819 或MBR0540L 肖特基二極管,電感采用典型值47μH ,應(yīng)注意增大電感將減小流過的峰值電流,從而降低輸出電流;而減小電感,又將增大流過的峰值電流導(dǎo)致內(nèi)部電流比較器延時(shí)。</p><p>　　輸出

82、電壓V OU T由R1 , R2 確定:</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　式(1) 中= 1. 25V ,可見輸出電壓只與R1 、R2有關(guān),只需選定R1 、R2的阻值,即可確定輸最后從該電路輸出的是穩(wěn)定的12伏直流電壓。</p><p>　　4.2 ARM模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　

83、由于飛利浦公司的LPC2294集成了非常豐富的外圍接口電路，所以本模塊的設(shè)計(jì)基本上只涉及ARM處理器各引腳的設(shè)置。</p><p>　　圖4.4 ARM復(fù)位電路</p><p>　　圖4.5 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本系統(tǒng)中給ARM設(shè)計(jì)的晶振頻率是11.0592M。</p><p>　　下面介紹一下ARM各功能管腳的

84、作用，限于篇幅，這里只對本文中用到的管腳和幾個(gè)常用的管腳作介紹。</p><p>　　表4.2 LPC2214管腳描述</p><p>　　4.3 串口模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　串口模塊是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)模塊，它負(fù)責(zé)ARM模塊與LED模塊之間的信息通信。硬件電路是否設(shè)計(jì)得當(dāng)關(guān)系到二者通信質(zhì)量的好壞。本串口通信協(xié)議采用RS485串口協(xié)議。在本模塊中采用的RS

85、485接口芯片是SIPEX公司的SP481E。</p><p>　　該芯片的主要特點(diǎn)是：</p><p>　　􀁺 單一的+5V 電源</p><p>　　􀁺 低功耗BiCMOS 工藝制造</p><p>　　􀁺 發(fā)送器/接收器可使能多分支結(jié)構(gòu)（Mutli-Drop）配置</p>

86、<p>　　􀁺 低功耗關(guān)斷模式（SP481E）</p><p>　　􀁺 增強(qiáng)型ESD 規(guī)范：</p><p>　　SP481E的管腳功能介紹。</p><p>　　圖4.6 SP481E的引腳和管腳功能介紹</p><p>　　SP481E功能分析：</p><p>　

87、　SP481E是半雙工差分收發(fā)器，完全滿足RS-485 和RS-422 的要求。它們由Sipex特有的BiCMOS 工藝制造而成。RS-485 標(biāo)準(zhǔn)理想地用于多分支（multi-drop）應(yīng)用和遠(yuǎn)程接口中。它允許在一條數(shù)據(jù)線上連接32 個(gè)發(fā)送器和接收器，非常適合于多分支應(yīng)用。由于允許使用4000 英尺長的電纜，RS-485 收發(fā)器可以使用一個(gè)寬（－7V～+12V）共模方式范圍來調(diào)整零電位偏差。因?yàn)镽S-485是一個(gè)差分接口，所以傳輸數(shù)據(jù)

88、時(shí)完全可以抑制來自發(fā)送線的干擾。</p><p>　　SP481E 和SP485E 的輸出是差分輸出，滿足RS-485 和RS-422 標(biāo)準(zhǔn)?？蛰d時(shí)輸出電壓的范圍為0V～+5V。即使在差分輸出連接了54Ω負(fù)載的條件下，發(fā)送器仍可保證輸出電壓大于1.5V。SP481E 和SP485E 有一根使能控制線（高電平有效）。DE（Pin3）上的邏輯高電平將使能發(fā)送器的差分輸出。如果DE（Pin3）為低，則發(fā)送器輸出呈現(xiàn)三態(tài)

89、。SP481發(fā)送器的數(shù)據(jù)傳輸速率至少為10Mbps。</p><p>　　表4.3 SP481發(fā)送功能真值表</p><p>　　SP481E 和SP485E 接收器的輸入是差分輸入，輸入靈敏度可低至±200mV。接收器的輸入電阻通常為15kΩ（最小為12kΩ）。－7V～+12V 的寬共模方式范圍允許系統(tǒng)之間大的零電位偏差的存在。SP481E 和SP485E 的接收器有一個(gè)三態(tài)

90、使能腳。如果RE（Pin2）為低，接收器使能，反之接收器禁止。SP481E 接收器的數(shù)據(jù)傳輸速率至少為10Mbps。兩者的接收器都有故障自動(dòng)保護(hù)（fail-safe）特性，該特性可以使得輸出在輸入懸空時(shí)為高電平狀態(tài)。</p><p>　　表4.4 SP481接收功能真值表</p><p>　　RS485通信的時(shí)序圖</p><p><b>　　И

91、698;</b></p><p>　　圖4.7 RS485通信串行通訊數(shù)據(jù)幀格式</p><p>　　RS-485 接口電路的主要功能是：將來自微處理器的發(fā)送信號(hào)TX 通過“發(fā)送器”轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)通過“接收器”轉(zhuǎn)換成被微處理器接收的RX 信號(hào)。任一時(shí)刻，RS-485 收發(fā)器只能夠工作在“接收”或“發(fā)送”兩種模式之一，因此，必須為RS-

92、485 接口電路增加一個(gè)收/發(fā)邏輯控制電路。</p><p>　　圖4.8 串口模塊部分的主要電路圖</p><p>　　4.4 LED屏控制模塊</p><p>　　LED模塊系統(tǒng)中獨(dú)立性比較強(qiáng)的一個(gè)模塊，LED點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)顯示主要是靠LED模塊中自帶的LED控制器來完成，它只與與ARM的UART口進(jìn)行通信，當(dāng)它收到上位機(jī)的命令后，直接調(diào)用存儲(chǔ)器內(nèi)的相關(guān)程序

93、驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣。它只和外部的串口模塊有連接。</p><p>　　圖4.9為LED模塊與串口的連接示意圖：</p><p>　　圖4.9 LED模塊與串口連接示意圖</p><p>　　圖4.10為接口電路示意圖</p><p>　　圖4.10 接口電路示意圖</p><p>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p&g

94、t;<p>　　本章主要是軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，軟件的設(shè)計(jì)主要包括對串口的控制，以及ARM主控程序的設(shè)計(jì)。由于本系統(tǒng)選用的LED屏自帶了非常完備的底層驅(qū)動(dòng)程序，故本系統(tǒng)只需編寫一些上位機(jī)的控制軟件。</p><p>　　5.1 ARM ADS集成開發(fā)環(huán)境的介紹</p><p>　　ARM ADS全稱為ARM DEVELOPER SUITE，是ARM公司推出的新一代ARM集成開發(fā)工

95、具。現(xiàn)在ADS的最新版本是1.2。ADS由命令行開發(fā)工具，ARM實(shí)時(shí)庫，GUI開發(fā)環(huán)境（Code Warrior和AXD），實(shí)用程序和支持軟件組成。下面介紹一下本系統(tǒng)開發(fā)時(shí)要用到的Code Warrior和AXD。</p><p>　　CodeWarrior for ARM是一套完整的集成開發(fā)工具，充分發(fā)揮了ARM RISC 的優(yōu)勢, 使產(chǎn)品開發(fā)人員能夠很好的應(yīng)用尖端的片上系統(tǒng)技術(shù)。該工具是專為基于ARM RIS

96、C的處理器而設(shè)計(jì)的, 它可加速并簡化嵌入式開發(fā)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，使得開發(fā)人員只需通過一個(gè)集成軟件開發(fā)環(huán)境就能研制出ARM產(chǎn)品，在整個(gè)開發(fā)周期中,開發(fā)人員無需離開CodeWarrior開發(fā)環(huán)境, 因此節(jié)省了在操做工具上花的時(shí)間,使得開發(fā)人員有更多的精力投入到代碼編寫上來。</p><p>　　CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境(IDE)為管理和開發(fā)項(xiàng)目提供了簡單多樣化的圖形用戶界面。用戶可以使用ADS的CodeW

97、arrior IDE為ARM和Thumb處理器開發(fā)用C，C++，或ARM匯編語言的程序代碼。通過提供下面的功能，CodeWarrior IDE縮短了用戶開發(fā)項(xiàng)目代碼的周期。</p><p>　　1. 全面的項(xiàng)目管理功能。</p><p>　　2. 子函數(shù)的代碼導(dǎo)航功能，使得用戶迅速找到程序中的子函數(shù)。</p><p>　　可以在CodeWarrior IDE為ARM

98、配置在8.1.1中介紹的各種命令工具，實(shí)現(xiàn)對工程代碼的編譯，匯編和鏈接。</p><p>　　在CodeWarrior IDE中所涉及到的target有兩種不同的語義。</p><p>　　目標(biāo)系統(tǒng)(Target system)是特指代碼要運(yùn)行的環(huán)境，是基于ARM的硬件。比如，要為ARM開發(fā)板上編寫要運(yùn)行在它上面的程序，這個(gè)開發(fā)板就是目標(biāo)系統(tǒng)。</p><p>　　

99、生成目標(biāo)(Build target)是指用于生成特定的目標(biāo)文件的選項(xiàng)設(shè)置(包括匯編選項(xiàng)，編譯選項(xiàng)，鏈接選項(xiàng)以及鏈接后的處理選項(xiàng))和所用的文件的集合。</p><p>　　CodeWarrior IDE 能夠讓用戶將源代碼文件，庫文件還有其他相關(guān)的文件以及配置設(shè)置等放在一個(gè)工程中。每個(gè)工程可以創(chuàng)建和管理生成目標(biāo)設(shè)置的多個(gè)配置。例如，要編譯一個(gè)包含調(diào)試信息的生成目標(biāo)和一個(gè)基于ARM7TDMI的硬件優(yōu)化生成目標(biāo)，生成目

100、標(biāo)可以在同一個(gè)工程中共享文件，同時(shí)使用各自的設(shè)置。</p><p>　　ADS的CodeWarrior IDE是基于Metrowerks CodeWarrior IDE 4.2版本的。它經(jīng)過適當(dāng)?shù)牟眉粢灾С諥DS工具鏈。</p><p>　　針對ARM的配置面板為用戶提供了在CodeWarrior IDE集成環(huán)境下配置各種ARM開發(fā)工具的能力，這樣用戶可以不用在命令控制臺(tái)下就能夠使用在8.

101、1.1和將在8.1.4中介紹的各種命令。</p><p>　　以ARM為目標(biāo)平臺(tái)的工程創(chuàng)建向?qū)?，可以使用戶以此為基礎(chǔ)，快速創(chuàng)建ARM和Thumb工程。</p><p>　　由于ARM調(diào)試器(AXD)沒有集成在CodeWarrior IDE中，這就意味著，用戶不能在CodeWarrior IDE中進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試和查看變量。所以在調(diào)試的時(shí)候?qū)⒂玫紸XD軟件，在用這個(gè)軟件調(diào)試時(shí)要用到ARM仿真器，

102、在調(diào)試時(shí)可以很方便的控制程序的運(yùn)行和查看變量。它提供對ARM處理器的指令集的仿真，為ARM和Thumb提供精確的模擬。用戶可以在硬件尚未做好的情況下，開發(fā)程序代碼。</p><p>　　圖5.1 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)ARM程序的工程文件截圖</p><p>　　5.2 軟件的控制流程分析</p><p>　　5.2.1握手信號(hào)的流程與通信數(shù)據(jù)幀格式</p>&

103、lt;p>　　通訊開始上下位機(jī)都處于通訊就緒狀態(tài)。首先ARM發(fā)送幀頭，幀頭攜帶通訊模式﹑屏號(hào)等信息，LS-L接收到幀頭后，根據(jù)條件判斷是否接收數(shù)據(jù)，若不符合，立即返回主程序；若符合，則接收數(shù)據(jù)，并且返回信息。</p><p>　　握手通訊過程說明如下： </p><p>　　1．上位機(jī)發(fā)送握手幀頭信息（2個(gè)字節(jié)屏號(hào)）；</p><p>　　2．下位機(jī)接收幀頭后

104、，返回屏號(hào)；</p><p>　　3．上位機(jī)接收到返回的屏號(hào)后，開始發(fā)送正式數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后等待返回成功信息；</p><p>　　4．下位機(jī)接收數(shù)據(jù)成功后，返回屏號(hào)，表示成功。</p><p><b>　　通用格式如下：</b></p><p><b>　　[說明]:</b></p>

105、<p>　　屏號(hào): LED屏號(hào)（幀頭） (1 byte)</p><p>　　操作碼: 見操作碼編號(hào)表 (1 byte)</p><p>　　數(shù)據(jù)長度: 發(fā)送的操作數(shù)據(jù)長度（當(dāng)下載數(shù)據(jù)時(shí)頁數(shù)Pages） (1 bytes)</p&g

106、t;<p>　　操作數(shù)據(jù): ARM下發(fā)的數(shù)據(jù) (n bytes)</p><p>　　幀尾: 0XFF (1 byte)</p><p><b>　　操作碼編號(hào)表： </b></p><p>　　操作碼 意義</p><p>

107、　　0XD6 下載數(shù)據(jù)（16點(diǎn)陣字庫方式）</p><p>　　0XD7 下載字幕（16點(diǎn)陣字庫方式）</p><p>　　加載數(shù)據(jù)的具體格式：</p><p>　　0XD6: 下載數(shù)據(jù)</p><p>　　表5.1 下載數(shù)據(jù)格式</p><p><b>　　說明：</b><

108、;/p><p>　　區(qū)域類型(1 Byte)：主區(qū)為0x04</p><p>　　顯示方式（4 Bytes）： </p><p>　　進(jìn)入方式DisplayStyle：</p><p><b>　　0：表示隨機(jī)狀態(tài)</b></p><p>　　1-39：表示相應(yīng)的進(jìn)入方式 </p>

109、<p>　　退出方式 ExitDisplay 保留，默認(rèn)為0。</p><p>　　運(yùn)行速度DisplayTime：</p><p>　　0-15 分16個(gè)等級(jí)</p><p>　　級(jí)別越大處理時(shí)間越長，運(yùn)行速度越慢；當(dāng)為0時(shí)，速度最快。</p><p>　　顯示時(shí)間DisplaySpeed：</p><p&g

110、t;　　0-255 分256個(gè)等級(jí)</p><p>　　級(jí)別越大顯示時(shí)間越長，一個(gè)級(jí)別大約為1秒；當(dāng)為0時(shí)，顯示時(shí)間為0。</p><p>　　2. 0XD7: 下載游走字幕命令</p><p>　　該命令的命令格式與上一個(gè)是相同的。</p><p>　　LED_Number 1 byteHEX幀頭（屏號(hào)）</p>&