Researe andDes1gnofLargeLEDDisp!aySystemBasedonARMMajo::MeehealManufae权lrmgandAutomatizationPOStgraduate:ZhanghuaSupery1sor:FanqingwenWitlltheraPiddeveloPmentofghtechnologyininformationage，PeoPlearemoreandmoreeagertoobtainallkindsofiionanddisPlaythemintime.ThereforeitbringstheraPiddeveloPlnentofinformationcarner.Lightettingdiode(LED)disPlaysystem15anilnPortantkindofinformationeamer.LEDdiSPlaysereenuseslattieemoduleorPixeltmadeofLEDtomakeuPbigareadisPlaysystem.Forithasmanyfeaturessuehashighreliabili饥longage，highPerformance，loweost，andmore址gheracelimatization，it15usedinthefieldoftheinformationshowsandad、IertisingofPubliePlaces，uchasfinancialmarket，hosPital，stadium，airport，haxbor，station，highway，ete.ThedisPlaysereensystemofLEDsynthesizestheintegrativemodernnewteehnologyoftheteehnolo豁suehasPhotoelectneity，eomPuteraxldeonirol，etc.LEDdisPlaysereensystemmaiyeonsistsofdisPlaysereen，diSPlayscreeneontrollerandeomPuterthatfisheharaetersinPutandshowmodeeolltrol.ThesystemcanshownotonlyCese，EnglishbutalsothefiguresbolorthesPeeialfigures)olwhiehtheuseraPPointedto.Themainobjeetresearchedby5thesis15theStructureofhardwareandsoft从lareoflargeLEDdisPlaysystembasedonARMexnbeddedmlCr0Pr0CeSS0r.Now，8一bitor16一itmieroProeessorsareoftenusedfortheeontrolofallkindsoflargeLEDdisPlaysereen，utbeeauseofsomeProblemsexistedinthesemieroProeessorsystemsuchas~ngsPeed，abilitytoaddressandPowerdePletion，te，InsomecomPlexoeeasions，it15diffieulttosatisfylargedisPlayareaandtheeontentsofdisPlays初tchedfrequently，汕元ngattheProblemsexistsinlargeLEDsereendisPlaysystem，relatingtotheadvancedProductsof而croProeessor，eontr01teclln01ogyandeonunulueationteehnology，weadoPtedthenewgeneration32一biteembedded班CmieroProeessorbasedonAR入1toeonsti权ltetheform改leveldrivingeireuit，ndPC15usedtomanageandeonir01forthelatterlevel，50thisPaPereanformthedisPlaysystemeasilywlliehmadeuPofmanyPiecesoflargeLEDsereendisPlay，eon1ParedWiththetraditionalLEDdisPlaysystembasedons一bitor16一bitSCM，5systemeanSuPPortsteadydisPlay俪thbiggervisiblew址lenoobviousinereaseoneosts，atthesametime，iteanstoremoredisPlayeontents.Thisreseachhasmainlyaceon1Plishedtheeontentasfollo~95:(1)LeodeePlyaboutthecourationandworkingprinciPleoflargeLEDdisPlaysystem，lalysethemaindisadvantagesoftraditioEDdisPlaysystem，(2)Aecon1PlishtheWholedesignoflargeLEDdisPlaysystembasedon32一bitARM而croProcessor，choosingtheaPpropriatetyPeofthe~chipandanalyZingthestrUetUreaJldtheoperationmethodoftheehiPs.(3)DesignthePowereireuit，erystal一vibrationeireultandthereseteirc饭tbasedonARMmieroProeessorsystem，九找hennore，comPletillgthedesignoftheSystematice即叭sionbasedon53C4510B，includingmairilytheexPansionofthememorizersFLASH，SDRAMandtheinier丘‘eeircultofthe53C4510B.(4)rovidetheeolumndisPlaydrivereireultandtherowsengeontr01eircultofthedyllamicseanllingcircultoftheLEDdisPlayscreen，细filingthedesignforthe勿nanlieseaJ田卫ngcireuitofLEDdisPlayscreenandtheinierfaceeircultof53C4510B.(5)MakeatransformfromLVTTLsignalsentoutfromcroProcessor53C4510BtoRS一232，weheanInaketheLEDdisPlayeontrollerreonnmeatinthPC.Moreover，ProeeedingtodesigntheInterfaCeeircuitofIOM100MEthernettoProvidethegatewaysoftheEthemet，(6)AeeomPlishthesofrwaredesignoflargeLEDdisPlaysystembasedonARMmicroProcessorS3C4510BinordertorealizedisPlayofimagesandlettersinLEDdiSPlayscreen.TheProgrambasedonARM而eroProcessoreontrolsystem15硕士学位论文eomPiledWithA只MassemblelanguageandC/C++language.TheProgramofserieseomm晚eationofPC15develoPed丽thVB6.O，andthedata15transferredthroughMSColllnleoll卫nullleationeolltrol.Keywords:32一bitARMmieroProeessorAR人lassemblelanguageSerialeollllllunieationLEDdisPlaysystem随着信息时代高新技术的飞速发展，人们对及时获取并显示各类信息的愿望日益强烈，由此带动了信息传媒的飞速发展，发光二极管(LED)显示屏就是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕。由于它具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，广泛应用于金融市场、医院、体育场馆、机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和广告宣传。LED显示技术是将光电、计算机以及控制等技术综合一体的现代新技术。LED显示屏系统主要由显示屏、显示屏控制器以及完成文字录入和显示模式控制的计算机三个部分组成。该系统既可以显示中文、英文，也可显示图形符号或用户指定的特殊图形符号。本课题研究的主要对象是基于ARM嵌入式微处理器的大屏幕LED显示系统的软、硬件组成。目前各种大屏幕LED显示屏的控制常采用8位或16位的微处理器，但由于这些微处理器系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，已难满足显示区域较大、显示内容切换频繁的相对较复杂的应用场合。本课题针对目前大屏幕L印显示系统存在的问题，结合当今先进的微控制器产品、控制技术和通信技术，采用基于ARM核的新一代32位嵌入式R工SC微处理器组成前级驱动电路，PC机用于后级管理和控制，方便地组成由多块大屏幕LED显示器构成的显示系统。与传统的基于8位八6位普通单片机的LED显示系统相比较，该系统在不显著增加系统成本的情况下，可支持更大可视区域的稳定显示，同时可存储更多的硕士学位论文显示内容。本课题主要完成以下内容:(1)深入了解大屏幕LED显示系统的结构，工作原理，分析传统L印显示控制器的主要不足。(2)完成基于32位A刚微处理器的大屏幕LED显示系统的总体设计，对系统中使用的主要芯片进行选型，并分析了芯片的结构和使用方法。(3)对基于ARM微处理器S3C4510B系统的电源电路、晶振电路与复位电路进行设计。对基于53C4510B的系统扩展进行设计，主要包括存储器FLASH和SDRAM的扩展及与53C4510B的接口电路的设计。(4)给出了基于53C4510B系统的LED显示屏动态扫描电路中的列显示驱动电路和行扫描控制电路，完成LED显示屏动态扫描电路与53C4510B的接口电路的设计。(5)将微处理器53C4510B系统输出的LVTTL电平信号进行RS一232标准的转换，实现LED显示控制器能与PC机进行串口通信。并对10M/1OOM以太网接口电路进行初步设计，以提供以太网的接入通道。〔6)完成基于A明微处理器53C4510B的大屏幕LED显示系统的软件设计，以实现LED显示屏的图文显示。基于ARM微处理器控制系统的程序采用ARM汇编语言和C/C+十语言编写，PC机的串口通信程序使用VB6.0进行开发，并通过MSColnln通信控件来实现数据传输。关键词:32位ARM微处理器ARM汇编语言串行通信LED显示系统430
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计1.绪论现代社会已经迈入信息化时代，大量的信息通过“信息高速公路”传送着，图像是人们感受信息的直接方式之一。研究表明，在人们经各种感觉器宫从外界获得的信息中，近2/3的信息是通过眼睛获得的〔‘」。而图像显示技术丁正是为人们提供各种各样重要信息的一个窗口。进入20世纪以来，显示技术作为人机联系和信息展示的窗口己应用于社会生活的各个方面。目前已经开发和应用的各类显示设备有:液晶显示器、等离子体显示器、场发射显示器、真空荧光显示器、发光二极管(LED)等等阅，其中，LED作为一种新型的显示设备，从一问世，就引起了世人的极大关注。1LEO大屏幕及其应用发光二极管(LED)是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件〔3“〕。七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P一结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能方面得以提高，并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，开始出现平板显示产品即LED显示屏。大屏幕LED显示屏是一种新型的信息显示媒体，它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕，以发光效率高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、组态灵活、色彩丰富等特点[5一6〕，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。随着计算机技术和半导体技术的发展，把计算机技术和先进的半导体技术连接起来，使LED大屏幕显示系统成为集计算机控制技术、视频技术、光电子技术、微电子技术、通信技术、数字图象处理技术为一体的显示设备。它己成为既可以播放来自于计算机的动态视频信息，也可以播放来自存储设备的静态图象的综合的多功能的大型显示设备。LED显示屏的应用涉及到社会经济的许多领域，主要包括:(1)机场航班、港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、票务信息系统、列车到发显示系统等共同构成客运枢纽的自动化系统。(2)证券交易、金融信息显示。在证券行情屏、银行汇率屏、利率屏等方而应用占较大比例，是LED显示屏的主要需求行业。_--少里竺壑吐创些三一一一一一(3)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。(4)道路交通信息显示。随着智能交通系统的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等也有较大发展图。(5)高校教学管理信息发布显示。为学生、教师提供方便快捷的获取信息的手段，为最大限度地减少教学事故、维护良好教学管理提供帮助。(6)室外产品广告及信息发布。1.2L印大屏幕的发展状况与趋势1.2，1LEO大屏幕的发展状况在使用LED技术设计和制造大尺寸显示屏幕这一领域，SACOSMARTV工SION公司处于世界领先地位。该公司推出的LED显示屏采用数百万个分散的红、绿、蓝LED制造而成，提供的分辨率和观察视角要远远好于任何一种投射或者层叠大尺寸显示器。该公司为纽约时代广场制造的纳斯达克全彩屏最为闻名，这台超级显示屏面积为120英尺X90英尺，由1900万只超高亮度的蓝、绿、红色LED组成囚，该屏不仅具有巨大的尺寸，而且具有良好的分辨率和多功能性。在高亮度大屏幕视频显示技术方面，JumboTron系统被公认为是世界的领先者。Jum匕。Tron的技术特点在于采用了独特的图像控制器，确保了图像的高清晰度。目前，全世界有23个国家在使用JumboTron超大屏幕电子显示屏，总使用面积己超过14000平方米叫。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，国内的LED显示屏发展经历了三个阶段:(1)1990年以前LED显示屏的成长形成时期一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，显示屏控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的L印显示屏在国外应用较广，国内没有广泛使用。(2)1990一1995年，LED显示屏迅速发展的时期进入90年代后，国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一直到全彩色视频显示屏的发展过程。无论在器件—一一一卫竺室塑坠竺鱼些匕一一一__的性能(超高亮度及蓝色发光灯等)和系统的组成(计算机化的全动态显示系统)等方面都取得了长足的进步。(3)1995年以来，LED显示屏应用领域更为广阔近年在全彩色L印显示屏、256级灰度视频控制技术、多级群控技米等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已形成了一个具有相当发展潜力的产业。其中南京洛普股份有限公司是专业从事大型公众信息、显示屏的企业，产品己批量出口，在本行业中获有较高的知名度〔‘。〕。1.2.2LED大屏幕的发展趋势目前LED电子显示屏的显示向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀性、更高的可靠性、全色化、多媒体方向发展，系统的运行，操作与维护也向集成化、网络化、智能化方向发展。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展。(1)高亮度、全彩化蓝色及绿色超高亮度LED产品出现以来，成本逐年快速降低，使LED全彩色显示屏产品成本下降，推广速度加快。同时，随着控制技术的发展和屏体稳定性的提高，使全彩色L印显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求。(2)标准化、规范化材料、技术的成熟及市场价格基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个趋势。近几年业内的发展中，几番价格回落调整达到基本均衡后，产品质量、系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高的要求。行业规范和标准体系的形成，工509000系列标准的应用，使LED显示屏行业的发展趋于有序〔“〕。(3)产品结构多样化随着信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏为主流产品的局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的L印显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领__一哩些些湮生塾塑主一一一一一一一域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统L印显示屏在L印显示屏市场总量中将会占有多数份额。总之，在LED大屏幕材料研制方面，单色、多色LED点阵模块产品已经很成熟，目前的发展方向为全彩色LED显示屏;在产品方面，LED大屏幕朝标准化、大型化和小型化的方向发展。1.3关于ARM嵌入式微处理器及嵌入式技术1.3.1ARM嵌入式微处理器本系统设计的大屏幕LED显示系统的控制器采用ARM(AdVanCedR工SCMaChine)嵌入式微处理器。基于精简指令集(RISC)架构的32位微处理器，由于具有硬件设计单纯、成本低廉、省电效益佳等特性，且能满足上网要求，故受到广大用户的青睐，其中领先的是A明嵌入式微处理器系列。ARM是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的通称，还可认为是一种技术的名字。ARM公司1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权〔‘2〕。世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，采用ARM技术知识产权工p(IntellectualProperty)核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。ARM嵌入式微处理器一般具有如下特点〔’3〕:体积小、低功耗、低成本、高性能;支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼容8位/16位器件;大量使用寄存器，指令执行速度更快;大多数数据操作都在寄存器中完成;寻址方式灵活简单，执行效率高;指令长度固定。到目前为止，ARM微处理器及技术的应用己经深入到各个领域，在工业控制领域，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计单片机嵌入于各种设备及应用产品内部，以各种设备、产品的形态出现，即计算机的嵌入式应用，区别于通用微机一台式计算机。以嵌入式形态出现的计算机占整个计算机生产量的80%以上!“二，所构成的计算机系统为嵌入式系统‘Em匕edded即stem):嵌入式系统的出现至今已有30多年的历史，近几年来，计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显，嵌入式技术已成为一个研究热点。1嵌入式系统的定义嵌入式系统是指以应用为核心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，以及适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统上’乃〕。它主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视和管理等功能，它通常嵌入在主要设备中运行。2嵌入式系统的技术特点〔‘6〕(1)嵌入式系统是集软件、硬件于一体的高可靠性系统。软件除操作系统外，还需有完成嵌入式系统功能的应用软件;硬件除核心硬件CPU，其主流系列为A刚、M工PS外，还需有外围电路支持，微处理器、微控制器已构成嵌入式系统硬件的基础。(2)嵌入式系统是资源开销小的高性价比系统。由于嵌入式系统技术日益完善，各种高性能嵌入式应用系统层出不穷，它已是资源开销小的高性价比的一类应用系统。其大多使用闪存(FlashMemory)，以满足高性能、高可靠性、系统资源开销小的要求。(3)嵌入式系统是功能强大、使用灵活方便的系统。嵌入式系统应用的广泛性，要求该系统通常是无键盘、无需编程的应用系统。嵌入式系统按其技术的发展经历了四个阶段仁’7〕:以单芯片可编程控制器为核心的系统;以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统软件为核心的阶段;以完善的嵌入式实时操作系统为标志的嵌入式系统;以工nternet为标志的嵌入式系统。嵌入式系统发展到今天其技术日益完善，32位微处理器，即X86CPU和嵌入式CPU(ARM、M工PS、SH三大类)以及DSP，在嵌入式系统中占主导地位;嵌入式操作系统已经从简单走向成熟，嵌入式系统与网络、工nternet结合日益硕士学位论文密切1.4课题的目的、意义及主要研究内容L印显示屏是随着计算机及相关的微电子、光电子技术的迅速发展而形成的一种电子广告媒体，它越来越广泛地应用到工业、交通、金融及信息广告等各行业。如今LED显示屏的应用越来越向面积大和分辨率高两个方向发展，进而增加了传输和存储数据的量〔’8〕。而目前，各种大屏幕LED显示屏的控制常采用的是8位或16位的微处理器，由于这些微处理器系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，己难满足显示区域较大、显示内容切换频繁的相对较复杂的嵌入式应用场合。同时，目前的LED显示系统一般作为一个独立的系统存在，或通过RS232、RS485方式与PC机进行近距离的通信，不能满足需要远距离控制的使用要求。本课题针对目前大屏幕LED显示系统存在的问题，结合当今先进的微控制器产品、控制技术和通信技术，实现高性能、低成本、低功耗、小体积的大屏幕LED控制器。为实现上述目的，采用基于ARM核的新一代32位嵌入式RISC微处理器组成前级驱动电路，采用PC机用于后级管理和控制，可方便地组成由多块大屏幕LED显示器构成的显示系统，与传统的基于8位/16位普通单片机的L印显示系统相比较，该系统在不显著增加系统成本的情况下，可支持更大可视区域的稳定显示，同时可以存储更多的显示内容。随着工nternet技术深入到企业管理和控制之中，这就要发展管控一体化的系统集成技术和系统。通过以太网和Web技术实现开放型分布式智能系统，基于以太网和TCP/IP协议的技术标准，提供模块化、分布式、可重用的自动化方案〔’9」。由于8位/16位单片机速度不够快且内存不够大，较难满足嵌入式设备的上网要求，而基于32位微处理器的嵌入式设备能满足上网的要求。本系统采用ARM微处理器，由于具有强大运算能力和丰富的片内外围，还可将LED显示屏方便的接入以太网络，每一个LED显示控制器可作为一个网络节点，方便的组成基于以太网的多个LED显示屏控制系统，以满足更高、更复杂的使用要求。本课题的主要研究内容包括:硕士学位论文(1)根据收集的资料和已有设计方案对LED显示屏的控制系统进行改进和进一步的设计。(2)根据系统总体方案进行基于32位ARM微处理器(53C4510B)的大屏幕LED显示系统控制器的硬件设计，主要包括ARM微处理器的系统配置及相关的接口电路的设计;基于ARM的LED显示屏动态扫描电路的设计;系统与上位机之间串口通信的设计。(3)根据LED显示屏的工作原理、功能以及硬件系统进行系统软件设计，主要包括系统软件模块的划分，各模块程序流程的详细设计，并用汇编语言和C语一言对ARM微处理器控制系统各模块进行详细编制，用软件V既.0进行上位机的串口通信程序开发。(4)基于工业以太网的大屏幕LED显示系统组成的方案设计。硕士学位论文2.基于L印显示器的大屏幕L印显示系统的组成2.1LEO器件的工作原理2.1.IL印器件发光的基本原理发光二极管(1ightemittingdiode，LED)，是一种把电能变成光能的特种器件，当电流如图2一1所示通过它的时候，可以产生可视的光[2()〕。阳极戈少I二+V一砚EDR图2一1开启一个L印发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。我们知道，发光是一种能量转化现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态;当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时，能量差以光的形式辐射出来，就会产生发光现象陀‘l。当在PN结上加以正向电压之后，尸区的空穴注入至N区，N区的电子注入至P区，相互注入的电子与空穴相遇后即产生复合，这些少数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。它是自发辐射发光，不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布，也不需要光学谐振腔，发射的是非相干光。2.1.2LED器件的驱动从LED器件的发光机理可以知道，当向LED器件施加正向电压时，流过器件的正向电流使其发光。因此LED的驱动就是要使它的PN结处于正偏置，同时为了控制它的发光强度，还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方式有直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等，本课题LED器件的驱动为扫描驱动。1脉冲驱动利用人眼的视觉暂留特性，采用向L印器件重复通断供电的方法使之点燃，就是通常所说的脉冲驱动方式。采用这种方式时应该注意两个问题:脉冲电流
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计幅值的确定和重复频率的选择。首先，要想获得与直流驱动方式相当的发光强度，脉冲驱动电流的平均值工。就应该与直流驱动的电流值相同。如图2一2所示，平均电流工。是瞬时电流i的时间积分，对于矩形波来说，有如下表达式弥了:图2一2LED的脉冲驱动I。=I}(t()n/T)(式2一2)其中t。/T就是占空比的一种描述，为了使脉冲驱动方式下的平均电流I、与直流驱动电流工。相同，就需要使它的脉冲电流幅值满足IF=(T八。。)工a=(T/ton)I。(式2一3)可见脉冲驱动时，脉冲电流的幅值应该比直流驱动电流大T八。。倍。其次是脉冲重复频率的问猓ü泳踉萘籼匦缘姆治觯壕缆龀逯馗雌德时匦敫哂?4HZ，否则会产生闪烁现象仁221。脉冲驱动的主要应用有两个方面:扫描驱动和占空比驱动。2扫描驱动是通过数字逻辑电路，使若干LED器件轮流导通，用以节省控制驱动电路。比D显示屏是将发光灯按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描，按列控制;也可以按列扫描，按行控制。所谓“扫描”的含义，就是指一行一行地循环接通整行的LED器件，而不问这一行的哪一列的LED器件是否应该点亮，某一列的LED器件是否应该点亮，由所谓的列控制电路来负责。本课题采用按行扫描按列控制的方式。图2一3所示为一个m行n列结构的LED显示屏，当采用行扫描列控制的驱动方式时，从H1到枷轮流将高电位接通各行线，使连接到各行的LED器件接通正电源，但具体哪一个LED导通，还要看它的负电源是否接通，这就是列控制所要完成的工作。例如在LED显示屏上需要LEDll熄灭，LED21点亮，那么当扫描到Hl行时，L1列的电位就应该为高;当扫描到H2行时，L1列的电位就应图2一3行扫描列控制原理及波形图2.2基于L印显示器的大屏幕L印显示系统的组成大屏幕L印显示屏包括LED图文显示屏、LED图像显示屏和视频LED显示屏。本文所说的大屏幕LED指的是LED图文显示屏。LED图文显示屏并没有一个公认的严格的定义，一般把显示图形及文字的LED显示屏称为图文屏哪〕。LED图文屏的主要特征是只控制LED点阵中各发光器件的通断，而不控制LED的发光强弱。不论显示图形还是文字，都是与组成这些图形或文字的各个点像素所在位置相对应的LED器件是否发光有关。2.2.1大屏幕L印显示系统组成由图2一4可看出，该系统是由PC机和多台单片机组成的群显示LED显示系统，PC机在控制中心作为上位机，下位机采用单片机。基于单片机的LED显示屏控制电路是系统的核心，完成对LED显示屏的动态扫描控制，PC机用于后级管理和控制。PC机与单片机之间采用RS232/485通信标准，由上位机发送信号，各个下位机同时接收。当各个图文屏需要显示不同内容时，可以通过对不同编号的下位机传送不同的显示数据的方法来实现。2各部分组成及功能1LED显示屏LED显示屏以发光二极管为像素，由LED点阵显示单元拼接而成。最常见的LED点阵显示单元有5火7，了火9，8义8结构，前两种主要用于显示各种西文字符，后一种常用于显示各种汉字字符阳礁，SKSLED点阵的外观及等效电路图如图2一5所示。图2一6所示以单片机为核心的动态扫描电路是由单片机、显示控制电路、显示驱动电路组成。单片机及相应软件，主要负责存储显示数据、安排控制信号的定时与顺序、和PC机进行通信等。LLLED显示点阵阵单单片机系统统列驱动列显示数据图2一6以单片机为核心的动态扫描电路框图根据驱动方式的不同，LED大屏幕显示方式可分为静态显示和动态扫描显示两种。静态显示是指将一幅画面输入以后要保持到下一幅画面的输入;动态显示是指将画面分为若干部分分别进行刷新[25]。静态显示每一个像素需要一套驱动电路，如果显示屏为nxm个像素屏，则需要nXm套驱动电路;动态扫描显示则采用多路复用技术，如果是P路复用的话，则每P个像素需一套驱动电路，nxm个像素仅需nxm/p套驱动电路。另外，对于静态显示方式，需要较多的译码驱动装置，需要的引线也比较多;对于动态扫描显示方式，可以避免以上不足，但是容易造成显示亮度低、屏幕闪烁等问题。在实际的LED大屏幕显示中，很少有采用静态驱动的。显示数据通常以字节的形式顺序存放在单片机的存储器中。在行扫描列控制显示时，把显示数据从存储器中取出传送到每一行对应的列驱动器上，这就存在一个列数据传输方式的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式，它们各有优缺:数据并行传输的速度比较快，但是随着屏幕的增大，点阵模块数量的增多，线路会越来越复杂;数据串行传输的速度比较慢，但它可以大大简化传输线路，对于大屏幕来说，采用串行传输方式比较合适廊〕。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，与此同时，列驱动器中每一列都把当前数据传向后一列，并从前一列接收新数据，一直到一行的各列数据全部传输到位后，才能并行地进行
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计显示。对于串行传输来说，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换，因此列数据的准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就少一些，以至影响到L印的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据，这就需要列数据的显示具有锁存功能。本行己准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。3显示时间的分析对于以动态扫描方式工作的显示系统，扫描时间的确定较为重要，根据人眼的视觉暂留时间，若每秒显示二十四帧以上，便可得到稳定的显示，取每秒二十五帧，即完成对全屏的一次扫描时间为40ms，那么，只要每次完成对全屏的扫描时间不超过该值，将会得到较为稳定的显示。从理论上讲，显示屏的大小是任意的，但从上面的分析可知，显示屏做得越大，即屏幕的点阵规模越大，往显示屏上所送的数据就越多，数据传输与控制的时间也会增加，即完成一屏扫描的时间也将越长，然而，4Oms的时间却是固定的，多于4Oms会有闪烁感。在设计显示屏的大小时，该因素是必需考虑的。为了满足这一要求，关键在于提高微机的程序执行速度，可以选择更快的CPU，或数字信号处理芯片(DSP)。事实上，L印显示屏控制器，要求的数字信号处理能力并不高，主要要求的是显示数据的访问和控制信号的产生。对于这两项功能，采用基于ARM核的32位嵌入式R工SC微处理器是完全可以胜任的。基于ARM核的32位微处理器的速度不仅比8位/16位单片机执行程序的速度要高得多，而且存储容量要大得多，因此，本课题采用基于ARM核的32位嵌入式R工SC微处理器组成大屏幕LED显示系统，与传统的基于8位/16位单片机的LED显示系统相比，在不显著增加系统成本的情况下，可支持更大可视区域的稳定显示，同时可存储更多的显示内容。4既机及运行在PC机上的程序PC机主要用于人机交互，完成对每一个LED显示屏的控制与显示数据传输。应用程序主要完成对显示屏的控制，同时完成对包括图形和中西文字符的显示信息进行编辑处理，将待显示内容的点阵信息通过串行通信传输到指定的LED控制器中。硕士学位论文2.3本章小结本章简要介绍了LED显示器的基本工作原理和大屏幕LED显示系统的组成，对传统的基于8位/16位单片机的控制方式进行了分析探讨，指出了由于其CPU运行速度的限制，不可能支持更大可视区域的稳定显示，进而说明选择基于ARM核的大屏幕LED显示系统的必要性。硕士学位论文3.系统总体结构设计3.1系统功能系统总体结构如图3一1所示，在该系统中，基于ARM微处理器的LED显示屏控制器是系统的核心，ARM微处理器完成LED显示屏的动态扫描控制;PC机用于后级管理和控制。PPPC机机机基于ARM的LED控控控LED显小屏屏制制制制器器器硬件件图3一1系统总体结构该系统能方便地显示各种点阵、各种字体的汉字信息、和图形信息，其显示内容可以以滚动或翻屏的方式实现上下、左右移动，显示内容可由既机按用户要求随时修改[绷，并由串行通信口传输到LED控制器的Flash中保存，断电后内容不丢失。由于控制器采用32位的ARM微处理器实现，同时配置大容量的SDRAM和Flash存储器，与传统的显示屏控制电路相比较，可以支持更大的有效显示区域、存储更多的显示内容、获得更好的显示效果。3.2系统的软、硬件组成1系统的硬件组成系统的硬件电路由以下三部分组成:大屏幕L印显示屏;基于32位ARM嵌入式微处理器组成的动态扫描电路;PC机与基于ARM微处理器的通信电路。1LED显示屏LED显示屏由LED点阵显示器构成，采用逐行(或逐列)动态扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。2基于A阴微处理器组成的动态扫描电路ARM微处理器目前包括下面几个系列:ARM7系列、ARMg系列、ARMgE系列、ARM10E系列、SeC。:Core系列等，这些处理器除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的A哪微处理器都有各自的特点和应用领域[27J。用户如果希望使用标准Linux等操作系统，就需要选择ARM720T以上带有孤爪!(MemoryManagemen、Unit)功能的ARM芯片。而ARM7TDMI则没有MMU，不支持标准Linux，但目前有uCLinux操作系统等不需要沁及!支持的操作系统可运行于ARM7TDM工硬件平台之上，使用也非常方便。大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器。除ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，即为片内外围电路。本系统选用Sam:ung公司的53C4510B芯片，该款ARM微处理器是Samsung公司开发的基于以太网应用系统的高性价比16位/32位RISC微控制器，内嵌由ARM公司设计的32位ARM7TDM工R工SC核，需外扩存储器，内部集成了1/0口、定时器、异步串行口、以太网网络控制器等多个功能模块。LEO点阵显示屏屏图3一ZLE。显示屏动态扫描电路在图3一2所示的系统中，有源晶振为53C4510B提供外部时钟信号，通过内部的尸LL电路，作为系统的工作频率。JTAG调试接口用于软硬的调试与开发。Flash存储器是一种可在系统进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。系统选用HY29LV16O作为闪存(Flash)，单片存储容量为2M字节，16位数据宽度，在本系统中，Flash存储
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计器主要用于存放应用程序及需要显示的文字与图形信息，映射到FlashBanko。SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。与Flash存储器相比，SD以M不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash。系统选用附57V641620作为SDRAM存储器，单片存储容量为8M字节，妈位数据宽度，映射到sDRAMBanko仁28〕。大屏幕LED显示屏动态扫描控制电路通过对LED点阵显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，完成LED显示屏的各种显示。3pC与基于ARM微处理器的通信电路上位PC机用于在线修改显示信息。在实际使用中，考虑到系统成本，可与现场的原有计算机合用，而不单独设置;若显示信息长时间固定不变，可直接将待显示信息写入FLASH中。当需要修改显示信息时，由PC机向基于ARM的微处理器系统传送新的显示信息，以刷新FLASH中的原有信息。串行通信采用传统的RS一232C标准方式通信。3.2.2系统的软件组成系统软件由两部分构成:用VisualBasic6.0编写的上位PC控制及通信软件和用ARM汇编语言及C语言编写的显示屏控制软件。1上位PC控制及通信软件在此系统中，上位PC控制软件用于对显示信息进行编辑和对汉字字模进行处理，用VB6.0编写。首先输入待显的汉字信息，然后根据汉字编码从汉字字库中取出相应点阵和字体的字模信息，再把点阵根据显示屏所需的格式进行重排，最后通过串行口发送给基于ARM的控制电路中。通信功能利用VB6.0提供的MSConun通信控件，通过PC串行口发送信息。2显示屏控制软件显示屏控制软件用ARM汇编语言和C语言编写，由主程序和中断服务程序两部分组成。主程序完成必要的初始化工作，并负责进行显示，按要求读出显示数据，同时产生需要的控制信号。串行口中断服务程序解决与上位机进行通信的问题。硕士学位论文3.3基于工业以太网的大屏幕L印显示系统组成的方案设计图3一3系统结构框图以太网(Ethernet)是当今局域网采用的、最通用的通用协议标准圈。基于TCP/工p协议的以太网使得整个网络只有一种底层通信协议，可以满足控制系统各个层次的要求，可以便携地访问远程系统或与工nternet连接，从而能够实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝联接[30〕。近年来，以太网正在从不同的途径进入到工业自动化和过程控制市场，应用范围也有很大的扩展r:川上述设计的基于ARM的大屏幕LED显示系统一般作为一个独立的系统存在，通过尺5232方式与PC机进行近距离的通信，但不能满足远距离控制的使用要求。基于ARM的32位高性能微处理器53C4510B作为网络控制器，其内嵌一个以太网控制器，支持媒体独立接口(MediaIndependentInterfaCe，Mll)和带缓冲OMA接口(BufferedDMA工nterfaCe，BD工)，可在半双工或全双工模式下提供10M八00MbpS的以太网接入。系统结构图如图3一3所示，在该系统中，ARM微处理器完成L印显示屏的动态扫描控制，同时运行以太网通信协议，支持网络通信，每一个控制器即为一个独立的以太网节点，在接入网络的PC机上运行特定的通信控制软件，可以通过以太网对每一个L印显示屏进行远程控制和更新显示内容。硕士学位论文系统软件由三部分组成:运行在LED控制器上的嵌入式操作系统(EmbeddedOpera七ingSystem)uCLinuX、在该操作系统上运行的应用程序以及运行在远端PC上的控制与通信程序，基于uCLinuX嵌入式系统框图如图3一4所示。……运平示在目标硬件的户乙用软件…………。Cll…软件平台…图3一4基于uC11nux嵌入式系统框图3.4本章小结本章介绍了基于ARM嵌入式微处理器的大屏幕LED显示系统的总体结构和系统的软硬件组成及功能，同时提出了基于工业以太网的大屏幕LED显示系统组成的方案设计。硕士学位论文4.系统硬件设计4.153C4510B芯片及引脚分析53c4510B是一款基于ARM7TDMI核的具有高性能、低价格、特别适合于嵌入式系统的32位精简指令微处理器。数据总线可以是8位(字节)、16位(半字)、32位(字)，地址总线最大为32位。可以支持多种存储器的访问:ROM、SRAM、FLASHROM、DRAM、SDRAM，并且采用I/O与储存器统一编址。S3C451OB内部集成了8K快速静态RAM、以太网网络控制器、HDLC控制器、工IC接口、通用O以接口、两个异步串行口、16个可编程的工/0口、两个32位的定时器、四个外部中断。53C4510B复位后通过FLASHROM读入系统启动程序，用于设置
图4一153C4510B的引脚分布图
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计中断向量表、储存系统地址重新映射、内存初始化，CPU在各模式下的堆栈设置，将用户程序从ROM读到SDRAM中，在印RAM中运行程序t32一刘。4.1.153C4510B芯片引脚及片外总线结构如图4一1所示S3C451OB共有208只引脚，采用QFP封装。尽管S3C451OB引雕p较多，但根据各自的功能，分布很有规律。与MCS一51单片机相比，53C4510B芯片的引脚也构成了三总线形式。即:(1)地址总线22根地址线。(2)数据总线32根数据线，数据总线可以是8位、16位、32位。(3)控制总线按输入输出分类，其中输出类型的引脚主要用于S3C4510B对外设的控制或通信，由53C4510B主动发出，这些引脚的连接不会对53C4510B自身的运行有太大的影响。而某些输入类型的引脚，其电平信号的设置是53C4510B本身正常工作的前提，在系统设计时必须小心处理。53C4510B的主要控制信号有:L工TTLE(Pin49):大、小端模式选择引脚，高电平=小端模式，低电平=大端模式，本系统使用小端模式，该引脚上拉;TMODE(P1n63):高电平=芯片测试模式，低电平=正常工作模式，本系统该引脚下拉，使芯片处于正常工作模式;nEwA工T(Pin71):外部等待请求信号，该引脚上拉;BOSIZE「1:O」(Pin74，Pin73):BANKO数据宽度选择;ExtMREQ(Pin1OS):外部主机总线请求信号，该引脚下拉。除此之外，S3C4510B芯片引脚还包括电源、时钟、复位和1/0口。电源引脚和接地引脚有近50根，VDD、VSS。系统复位引脚nRESET(Pin82)，低电平复位。18个可编程工/0口。与时钟信号有关引脚:XCLK(Pin80):系统时钟源，接有源晶振的输出;CLKSEL(Pin83):时钟选择，该引脚下拉，使xCLK经过PLL电路倍频后作为系统的工作时钟;CLKOEN(Pin76):时钟输出允许/禁止，该引脚接高电平，使时钟输出为允许状态;F工LTER(Pin55):本系统使用PLL倍频电路，在该引脚和地之间接82OpF的陶瓷电容。对于53C4510B芯片来说，还有一个特点就是该芯片引脚包括了一些专用功能模块的输入/输出线，如HDLC、uART、工IC、MAc等的接口田〕。硕士学位论文4.1.253C451OB芯片片内结构1CPU内核概述S3C451OB的CPU内核是由ARM公司设计的通用32位ARM7TDM工微处理器核，图4一2为ARM7TDM工核的结构框图而」。整个内核架构基于R工sc(Roduced工nstroC、ionSetComputer，精简指令集计算机)规则。肛SC的概念是1979年美国加州大学伯克利分校在传统的CISC(ComPlex工nstruc、ionSetCompu:er，复杂指令集计算机)结构基础上提出的，RISC并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。R工SC规则优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令;将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少;以控制逻辑为主叫。图4佗ARM7TOMI核的结构框图(1)指令类型:ARM7TDMI内核既能执行32位的ARM指令集，又能执行16位的Thumb指令集32位的ARM指令集由13种基本的指令类型组成，可分为如下四大类:分支指令用于控制程序的执行流程和在ARM代码与Thumb代码之间进行切换;数据处理指令用于操作片上的ALU、桶型移位器、乘法器以完成在31个32位的通用寄存器之间的高速数据处理;加载/存储指令用于存储器和寄存器之间的数据传输;协处理器指令用于控制外部的协处理器，这些指令以开放统一的方式扩展硕士学位论文用于片外功能指令集。(2)ARM7TOM工内核支持两种工作状态:A阴状态与Thumb状态。(3)ARM微处理器支持字节、半字(16位)、字(32位)3种数据类型圈。(4)ARM7TDM工内核支持7种操作模式:用户模式、管理模式、中止模式、F工Q(FaS、工nterruptReque鱿)模式、工RQ(InterruptRequest)模式、系统模式、未定义模式邑城。(动53C4510B的ARM内核共有37个32位寄存器:31个通用寄存器，6个状态寄存器〔州，但并不是所有的寄存器都能随时被访问到，取决于处理器的当前工作状态和操作模式。通用寄存器包括R0一R15，可以分为3类:未分组寄存器R0一R7，分组寄存器RS~R14，程序计数器PC(Rzs)。在所有的运行模式下，未分组寄存器R0一R7都指向同一个物理寄存器，它们未被系统用作特殊的用途。对于分组寄存器R8一R14，它们每一次所访问的物理寄存器与处理器当前的运行模式有关。对于RS一R12，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器，当使用fiq模式时，访问寄存器RS_fiq一R12_fiq，当使用除fiq模式以外的其它模式时，访问寄存器RS_usr一R12_usr。对于R13、R14，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中一个是用户模式与系统模式共用，另外5个物理寄存器对应于其它5种不同的运行模式。寄存器R巧用作程序计数器(PC)。寄存器R16用作CPSR(CurrentProgramStatuSRegister，当前程序状态寄存器)，CPSR可在任何运行模式下被访问，它包括条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志位，以及其它一些相关的控制和状态位。每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器，称为SPSR。当异常发生时，SPSR用于保存CPSR的当前值，从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR。(6)异常:当正常的程序执行流程被中断时，称为产生了异常。53C4510B的内核支持7种类型的异常，分别为:复位、数据中止、FIQ、工RQ、预取中止、未定义指令、SWI。2存储器和特殊功能寄存器我们按存储器的位置，把53C4510B芯片的存储器分为片内和片外存储器。硕士学位论文由于53c4510B采用统一编址的方式，系统的片外存储器、片内存储器、特殊功能寄存器和外部的工/0设备都映射到64MB的地址空间，如图4一3所示。图4一353C4510B系统存储器映射(l)片内存储器为SKB的SRAM，特殊功能寄存器SYSCFG的位4和位5决定如何分配片内SKB存储器为Cache和SRAM。其起始地址由SYSCFG的位6到位巧的设置值决定。CACHE是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU与主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。通过在主存和高速CPU之间设置一个小容量的高速存储器，在其中存放CPU常用的指令和数据，CPU对存储器的访问主要体现在对sRAM的存取，c即可以不必加等待状态而保持高速操作叫。(2)片外存储器分为两类:DR人M/SDR枷和ROM/SRA幼/Flash，为便于管理，又将地址空间分为若干个存储器组，可通过配置包含基指针和尾指针的特殊功能寄存器来设定每个存储器组的大小和位置。分别为:ROM/SRj\M/FlashBankO一ROM/SRAM/FlashBanks;DRAM/SDRAMBankO一DRAM/SDRAMBank3。特殊功能寄存器是用来对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器。53C4510B的特殊功能寄存器包括系统管理器、以太网控制器、HDLC通道、工/0口、中断控制器、工IC总线、GDMA、UART、定时器。3输入/输出口S3C4510B包括18个可编程1/0口，可配置为输入、输出或特殊功能模式。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计4.1.3复位状态及复位电路1S3C451OB复位工作状态在设计基于53C4510B的应用系统时，必须了解其复位状态。其复位都是靠外部电路实现的。53C4510B在RESET引脚有效电平控制下，程序计数器印C)和特殊功能寄存器都进入复位状态。其内部的各个功能部件均受特殊功能寄存器控制，程序运行直接受程序计数器(PC)指挥。寄存器的复位状态决定了其内部有关功能部件的初始状态。复位后PC值为Oxo，故复位后的程序入口地址为0x0。即系统启动后，CPU首先从复位地址Oxo处读取启动代码。图4一4是系统启动或复位时的存储器映射。Ox3FFFFFFOx3FF000Oox2000000特特殊功能寄存器器未未定义区域域RRROM/SRAM/FLASHBankOOO(((不可访问区域)))RRROM/SR规/FLASHBankooo(((可访问区域)))Ox000000O图4一4系统复位时的存储器映射由上图可看出特殊功能寄存器组的基指针在系统复位时初始化为OX3FF000O，一般不再改动。系统复位后，对于53C4510B系统存储器映射来说，所有组的地址指针寄存器都被初始化到其缺省值。这时，所有的组指针(R0M/SRAM/Flash组O和特殊功能寄存器组除外)都被清零。这意味着:除ROM/SRAM/Flash组O和特殊功能寄存器组以外，所有其它组在系统启动时都是未被定义的。这一点很重要，用户在进行程序设计时，一般总是要首先通过配置相应寄存器来定义系统的存储空间。硕士学位论文ROM/SRAM/Flash组O的尾指针和基指针的复位值分别为Ox200和Oxo。ROM/SRAM/Flash组O的这种初始化定义使得系统在复位后，将系统的控制权交给了由用户编写的启动代码，当然这些启动代码应存放在外部ROM中，并映射到ROM/SRAM/Flash组O。当起动代码执行时，它执行各种系统初始化任务，并根据应用系统的外部存储器和设备的实际情况来重新配置系统的存储器映射。2复位电路单片机应用系统通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。在本次设计的基于S3C4510B的LED显示屏系统中，采用如图4一5所示的复位电路完成系统的上电复位和按键复位功能。VDD3.3V图4一5系统的复位电路该复位电路的工作原理如下:在系统上电时，通过电阻R1向电容C1充电，当C1两端的电压未达到高电平的门限电压时，Reset端输出为低电平，系统处于复位状态;当Cl两端的电压达到高电平的门限电压时，Reset端输出为高电平，系统进入正常工作状态。当用户按下按钮S1时，C1两端的电荷被泻放掉，Reset端输出为低电平，系统进入复位状态，再重复以上的充电过程，系统进入正常工作状态。两级非门电路用于按钮去抖动和波形整形;nReset端的输出状态与Reset端相反，以用于高电平复位的器件;通过调整R1和Cl的参数，可调整复位状态的时间。硕士学位论文4.1.453C451OB芯片应用系统中的地址译码所有外围芯片都通过总线与微控制器53C4510B相连。微控制器53C4510B数据总线分时地与外围芯片进行数据传送，故要进行片选控制。(1)地址译码规则因53C4510B采用统一编址的方式，系统的片外存储器、片内存储器、特殊功能寄存器和外部的工/0设备都映射到64MB的地址空间。四个外部工/0组定义在一个连续的地址空间中。(2)地址译码方法MCS一51单片机的地址译码方法有两种即:线选法和全地址译码法。由于S3C4510B提供22根地址线，地址线根数相对较多故只采用线选法，既可满足要求。与某些ARM芯片不同，53C4510B应用系统的地址总线的连接方式相对简单，用户在设计系统时，只需将S3C4510B的地址总线与存储器的地址总线一一对应连接即可。4.2电源电路与晶振电路4.2.1电源电路在本系统中，53C4510B芯片及部分外围器件需3.3V直流稳压电源，另外部分器件需5V直流稳压电源，为简化系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的5V的直流稳压电源。系统电源电路如图4一6所示。在此选用的Dc一Dc转换器为LinearTechnologyLT1085，可完成SV一3.3V的转换。2.2晶振电路晶振电路用于向CPU及其他电路提供工作时钟。在本系统中，53C4510B使用有源晶振。不同于常用的无源晶振，有源晶振的接法略有不同。常用的有源晶振的接法如图4一7所示。根据53C4510B的最高工作频率以及PLL电路的工作方式，选择IOMHz的有源晶振，10MHZ的晶振频率经过53C4510B片内的PLL电路倍频后，最高可以达到SOMHz。片内的P比电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声图4一7系统的晶振电路有源晶振的1脚接5V电源，2脚悬空，3脚接地，4脚为晶振的输出，可通过一个小电阻(此处为22欧姆)接S3C451OB的XCLK引脚。4.3「{ash存储器接口电路Flash存储器是一种掉电后信息不丢失的存储器，它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区编程(烧写)、擦除等特点。与传统的ROM和EPROM相比，它可以通过与之相连的微处理器在线编程和擦除，这一优点使得FLASH十分适合嵌入式系统的设计和开发比’〕。它的另外一个优点就是系统升级十分方便，设备供应商甚至用户自己都可以从网上下载最新版本的程序代码并载入FLASH中来实现系统的升级。此外，由于程序可以直接在FLASH中运行，因而节省了引导加载步骤，减少了高成本RA幼的容量，节省了系统空间和功耗。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3V。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计本系统中我们使用的Flash存储器为HY29LV160，HY29LV160的工作电压为2.7V一3.6V，单片存储容量为2M字节，采用48脚TSOP封装，如图4一8所示。巧位数据宽度，可以以8位(字节模式)或16位(字模式)数据宽度的方式工作。图4一8HY29LV160引脚分布(TSOP48封装)HY29Lv160仅需单3V电压即可完成在系统的编程与擦除操作，通过对其内部的命令寄存器写入标准的命令序列，可对Flash进行编程(烧写)、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作。HY29LV16O的引脚功能描述如下所示:VCC，VSS:3.3V电源，接地。RESET井:硬件复位，低电平有效。RY/BY#:就绪/忙状态显示，用于指示写或擦除操作是否完成。C印:片选信号，低电平有效。OE#:输出使能，低电平有效，在读操作时有效，写操作时无效。硕士学位论文wE#:写使能，低电平有效。BYTE#:模式选择，低电平选择字节模式，高电平选择字模式。A「19:。〕:地址总线，在字节模式下，DQ仁巧」用作21位字节地址的最低位。OQ「15:0口:数据总线，在读写操作时提供8位或16位的数据宽度。图4一9为选用一片Flash存储器芯片HY29LV16O构建16位的Flash存储器系统，其存储容量为ZMB。Flash存储器在系统中通常用于存放程序代码，系统上电复位后从此获取指令并开始执行。因此，应将存有程序代码的Flash存储器配置到ROM/SR八州/FLASHBankO。图4一953C4510B的一片Ffash扩展电路图S3C451OB与HY29LV16O的接口线:数据线:S3C451OB的低十六位数据总线〔XDATA15一XDATAO」与HY29LV16O的〔DQ15一DQO]相连。地址线:S3C451OB的[ADDR19一ADDRO」与HY29LV160的[A19一AO〕相连。S3C451OB的nRCS(O)接至HY29LV16O的片选端CE#。控制线:HY29LV16O的RESET材接系统复位信号;BYTE#上拉，使HY29LV16O工作在字模式;RY/BY#指示HY29LV160编程或擦除操作的工作状态，但其工作状态也可通过查询片内的相关寄存器来判断，因此可将该引脚悬空;读写线OE#、WE#分别与S3C451OB的nOE、nWBE(0)相连。还应注意的一点是，此时应将S3C451OB的BOSIZE〔1:O」置为‘10’，选择尺枷/SRAM/FLASHBankO为16位数据总线宽度工作方式。硕士学位论文4.4SORAM接口电路SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性，因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间，数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址Oxo处读取启动代码，在完成系统的初始化后，所有的代码及数据都首先从Flash中拷贝到SDRAM，然后再跳转到SD以M中运行，采用这种方式，可大大提高系统的运行效率，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDR枷中。SDRAM具有单位空间存储容量大和价格便宜的优点，已广泛应用在各种嵌入式系统中。为避免数据丢失，SDRAM的存储单元必须定时刷新(充电)[42一‘司。因此，要在系统中使用sDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。53C4510B及其他一些ARM芯片在片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可方便的与SDRAM接口。目前常用的SDRAM为8位/16位的数据宽度，工作电压一般为3.3V。本系统中使用的SDRAM为HY57V641620，单片存储容量为4组x16M位(8M字节)，工作电压为3.3V，常见封装为54脚TSOP，16位数据宽度。HY57V641620的引脚功能描述如下所示:C以:芯片时钟输入，CKE:片内时钟信号控制。/CS:片选，禁止或使能除CLK、CKE、DQM外的所有输入信号。BAO，BAI:用于片内4个组的选择。/RAS，/CAS，/WE:分别为行地址锁存，列地址锁存，写使能。LDQM，UDQM:数据工/0屏蔽，在读模式下控制输出缓冲，在写模式下屏蔽输入数据。DQ15一DQO:数据总线，All一AO:地址总线。VDD/VSS:内部电路及输入缓冲电源/地;VDDQ/VSSQ:输出缓冲电源/地，NC:未接。图4一10为S3C451OB与HY57V641620的接口电路图。HY57V641620为16位数据宽度，单片容量为SMB，本系统选用两片HY57V641620并联构建32位的SDRAM存储器系统。硕士学位论文图4一1053C4510B两片SDRAM扩展电路图从图4一10可看出两片HY57V641620并联构建32位的SDRAM存储器系统，其中一片为数据总线的高16位，另一片为数据总线的低16位，可将两片HY57V641620作为一个整体配置到DRAM/SDR胡Banko一DR}洲/SDRAMBank3的任一位置，一般配置到DRAM/SDRAMBankO，即将S3C451OB的nSDCS
(Pin89)接至两片HY57V641620的/CS端。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计曰57v64162o与S3C451OB的接口线:数据线:高16位片的DQ巧一DQO接53C4510B的数据总线的高16位XDATA<31>一XDATA<16>，低16位片的DQ15一DQO接S3C451OB的数据总线的低一6位XDATA<15>一XDATA。地址线:两片HY57V641620的All一A0接53C4510B的地址总线ADDR<11>一ADDR;两片HY57v641620的BAI、BAO接S3C451OB的地址总线ADDR<13>、ADDR<12>。控制线:两片HY57V641620的CLK端接S3C451OB的SDCLK端(Pin77);两片附57V641620的CKE端接S3C451OB的CKE端(Pin97);两片盯57V641620的/RAS、/CAS、/WE端分别接S3C451OB的nSDRAS端(Pin95)、nSDCAS端(Pin96)、nDWE端(Pin99);高16位片的UDQM、LDQM分别接S3C451OB的DQM<3>、nDQM<2)，低16位片的UDQM、LDQM分别接S3C451OB的DQM<1>、DQM(O)。4.5JTAG接口电路JTAG(Join、TestAc:ionGroup，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP(TestAccessPort，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4根线连接:TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。JTAG接口还常用于实现工SP(工n一SystemPrograJ’nI’nab1e在系统编程)功能，如对FLASH器件进行编程等。通过JTAG接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，14针JTAG接口如图4一n所示，引脚定义如下:VCC(引脚1、13):接电源;GND(引脚2、4、6、8、10、14):接地;_一旦塑主塑吐竺燮丝二一一一一一一nTRST(引脚3):测试系统复位信号;TMS(引脚7):测试模式选择;TCK(引脚9):测试时钟;TD工(引脚5):测试数据串行输入;TDO(引脚11):测试数据串行输出;NC(引脚12):未连接。图4一1114针JTAG接口4.6串行接口电路RS一232是E工A4O年前为公用电话网络数据通信而制定的标准，由于RS232的发送和接收是“对地”而言的，采用非平衡模式传输，存在共地噪声，所以其最大传输距离和速率在标准中被限定为15米和19200bit/S。表4--19芯。型插头引脚信号描述引引脚脚信号号信号源源类型型描述述11111DCDDDDCEEE控制制载波信号检测测22222RXDDDDCEEE数据据数据接收收33333TXDDDDTEEE数据据数据发送送44444DTRRRDTEEE控制制数据终端准备好好55555GNDDDDDDD信号地地66666DSRRRDCEEE控制制数据设置准备好好77777RTSSSDTEEE控制制请求发送送88888CTSSSDCEEE控制制清除发送送99999RIIIDCEEE控制制振铃指示示从机械特性而言，Rs一232包括标准的25针及其简化的9针引脚排列仁蝴。实际上，RS一232C的25条引线中有许多是很少使用的，要完成最基本的串行通硕士学位论文信功能，只需要RXD、TxD和GND即可。表4一1为常用的9针接口各引脚的信号功能。从电气特性而言，RS一232总线的逻辑电平与TTL电平完全不兼容，鉴于S3C45lOB系统电路所定义的高、低电平为LVTTL电平，LVTTL的标准逻辑“1”对应ZV一3.3v电平，标准逻辑“O”对应0V~0.4V电平;而一般的PC机配置的是RS一232C标准串行接口，RS一232C标准采用负逻辑方式，标准逻辑“1”对应一SV一15V电平，标准逻辑“。’，对应十sv一+15V电平[l7一佣，显然，两者的电气规范不一致，因此要完成PC机与S3C4510B系统的数据通讯，必须进行电平转换，目前常使用的电平转换电路为MAX232。图4一12为MAX232的常见应用电路图。图4一12MAX232的常见应用电路图图中MAX232芯片是以XIM公司生产的低功耗、单电源双RS232发送/接收器，适用于各种E工A一232E的通信接口。MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的电源电压变换成RS一232C输出电平所需的正负10V电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的巧v电源就可以沁3。MAX232外围需要4个电解电容C1、C2、C3、C4是内部电源转换所需电容，其取值均为0.1斌。宜选用担电容并且应尽量靠近芯片。MAX232的引脚Tl工N、TZ工N、RIOUT、RZOUT为接TTL/CMOS电平的引脚。引脚TIOUT、TZOUT、RI工N、RZ工N为接RS一232C电硕士学位论文平的引脚。因此TTL/CMOS电平的TllN、TZ工N引脚应接53C4510B的串行发送引脚UATXD;RIOUT、R20UT应接S3C451OB的串行接收引脚UARXD。图中通过两个跳线选择53C451OB的UARTO或UARTI。与之对应的RS一232C电平的TIOUT、TZOUT应接PC机的接收端RD;Rl工N、RZ工N应接PC机的发送端TD。图中S3C45lOB的LVTTL电平经MAX232后，转换为PC机所能接收的RS232标准的电平。同样，从PC机发出的RS232标准的电平通过MAX232转换后，成为S3C45lOB能够接收的LVTTL电平。4.7LEO显示屏扫描驱动电路附图所示为一个16x16点阵的LED显示屏动态扫描接口电路，由一片并入串出8位移位寄存器74ALS165(U1)、四片串入并出8位移位寄存器74ALS164(UZ、U3、U6、U7)、两片锁存器74ALS273(U4、US)和三片反相驱动器ULNZO03(US、Ug、UIO)组成。所用芯片74ALs165和74ALs164为寄存器，触发器是寄存器构成的基本单元，一个触发器只能存放一位二进制数，要存放n位二进制数，内部就应使用n个触发器浏。74LSA164是8位串入并出移位寄存器，但由于无并行输出控制端，在串行输入过程中，其输出状态会不断变化〔5‘〕，故在本系统的使用场合下，在74ALs164的输出端应加接输出三态门控制，即74ALS273，以便保证串行输入结束后再输出数据。74ALS273是带清除端的8D触发器，只有清除端(CLR)为高电平时才-具有锁存功能，锁存控制端为n脚cLK，在上升沿锁存[52〕。因此74ALs273的CLR(清除)端上拉接巧V电源，这时，当CLK为低电平时，锁存器的输出(Q8~Q1)状态和输入端(D8~D1)状态相同;当CLK端从低电平上升到高电平(上生沿)时，输入端(D8~Dl)的数据锁入Q8~Q1的8位锁存器中。ULN2003为反相驱动器，使输出端的逻辑状态与输入端的逻辑状态相反，并将小功率微弱信号经过功率放大及驱动后变换为所需要的功率。(l)53C4510B与74ALS165的接口线:74ALS165的P7~PO与S3C451OB的低八位数据总线XDATA7一XDATAO相连;53C4510B的nECSO端(Pin67)与74ALS165的置位/移位端相连，控制74ALS165的移位与置位;53C4510B的GPIOO(几n176)作为移位脉冲输出端与74ALS165的CLKI端相连，同时，作为移位
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计脉冲输出与两片74ALS164的时钟脉冲输入端CLK相连。(2)UZ(74ALS164)的(A，B)端作为串行输入端与74ALS165即Ul的串行输出端相连;U2与U3首尾相连。(3)U4、US的DS一Dl分别与UZ、U3的Q7一QO相连;U4、US的CLR端接VDD+SV电源;S3C451OB的GP工01(Pin179)作为移位脉冲输出与U4、US的时钟脉冲输入端CLK相连。‘4)U6的(A，B)端与S3C451OB的GP工02(Pin18O)相连;U6与U7首尾相连;S3C451OB的GP工03(尸in一81)作为移位脉冲输出与U6、U7的时钟脉冲输入端CLK相连。(5)6又16点阵LED显示器的列控制信号由U4、U5的Q8一Q1驱动后输出;行扫描信号由U8、Ug、U10的OUTI一OUT7驱动后输出。4.81OM/1OOM以太网接口电路从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口(physioalLayer，PHY)两大部分组成。53C4510B内部已包含了以太网MAC控制，但未提供物理层接口，因此，我们外接一片物理层芯片RTL8201以提供以太网的接入通道。常用的单口IOM/IOOMbpS高速以太网物理层接口器件RTL8201提供MH接口和传统7线制网络接口，可方便地与53C4510B接口。RTL8201的引脚功能简要描述如下:TXC:该引脚提供连续时钟信号作为TxD和TXEN的时序参考。TXEN:发送使能。TXD仁3:川:发送数据，当TXEN有效时，毗C随TXC同步送出TXD。RXC:该引脚提供连续时钟信号作为RXD和RXDV的时序参考。RXDV:当接收RXD上的数据时，该引脚置高电平，接收结束时置低电平。RXD[3;0〕:该引脚随RXC同步将数据从PHY传送给MAC。COL:冲突检测;CRS:载波侦听;RXER:接收错误。MDC:该引脚为MD10提供同步时钟信号。MDIO:该引脚提供用于站管理的双向数据信息。X1、x2;分别为25MHZ晶振的输入、输出。RTSET:发送差分电阻连接。SPEED:该引脚置高RTL82OI以IOOMbps的速率工作。DUP仁EX:该引脚置高使能全双工模式。ANE:该引脚置高使能自动协议模式，置低为强制模式。‘LEDO/PADO一LED4/PAD4:LED显示。M工工/SN工B:该引脚置高RTL8201进入MH模式工作。LDPS:该引脚置高RTL8201进入未连接省电模式。RESETB:复位引脚。AVDD、DVDD:模拟电源，数字电源。AGND、DGND:模拟地，数字地。图4一13为RTL82OI应用电路图，S3C451OB的瞅C控制器可通过MDC/MDIO管理接口控制多达31个RTL8201，每个RTL8201应有不同的PHY地址。信号地发送和接收端应通过网络隔离变压器和RJ45接口接入传输媒体_学位论文4、9本章小结本章首先介绍了芯片S3C451OB的基本结构和基于53C4510B的大屏幕LED显示系统的硬件组成，包括存储器及外围芯片的选型，各单元电路的设计。分析了在基于53C4510B应用系统设计过程中的系统配置、系统扩展及相关接口电路设计的特点。硕士学位论文5.系统软件设计大屏幕LED显示系统软件一般由汉字点阵字库的生成、显示信息发送与接收、显示控制和系统界面四部分组成，分别用不同的语言开发而成。本论文侧重于基于53C4510B的LED显示控制器软件设计及与PC机的串行通信设计。5.飞基于53C451OB的LEO显示控制器软件设计5.1.1S3C451OB的通用I/0口53C4510B提供了18个可编程的通用1/0端口，用户可将每个端口配置为输入模式、输出模式或特殊功能模式。控制1/0口的特殊功能寄存器一共有3个:工/O口模式寄存器、1/0口控制寄存器和工/0口数据寄存器，描述如表5一1所示。表5一1!/O口寄存器寄寄存器器偏移地址址操作作复位值值功能描述述IIIOPMODDDOx500OOO读/写写Ox0OOO1/0口模式寄存器器IIIOPCONNNOx500444读/写写oxOOOO工/O口控制寄存器器IIIOPDATAAAOXSOOSSS读/写写oxOOOO1/0口数据寄存器器(1)工/O口模式寄存器(IOPMOD):工OPMOD为32位，[O一17」O位至17位设置为PO口一P17口的1/0模式位，每位设置值0=输入，卜输出。(2)工/0口控制寄存器(工OPCON):工OPCON为32位，用于配置端口P8一P17的特殊功能。当端口P8一P17用作特殊功能时，其工作模式由IOPCON寄存器控制，不再由IOPMOD寄存器控制。位〔4:O〕、位〔9:5〕、位「14:10〕、位〔19:15〕分别控制端口8、端口9、端口10、端口11的外部中断请求信号输入;位仁22:20〕、位仁25:23」分别控制端口12、端口13的外部DMA请求信号输入;位〔27:26〕、位「29:28〕分别控制端口14、端口巧的外部DMA应答信号输出;位仁30」控制端口16作为定时器0溢出信号，位〔31」控制端口17作为定时器l溢出信号。(3)工/O口数据寄存器(工OPDATA):工OPDATA为32位，当配置为输入模式时，读取工/O口数据寄存器工OPDATA的每一位对应输入状态，当配置为输出模式时，写每一位对应输出状态。位〔17:O〕对应于18个工/0引脚P17一P0。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计5.1.253C4510B的中断控制器工作原理中断是计算机的一种基本工作方式，几乎所有的CPU都支持中断，S3C451OB支持多达21个中断源，中断请求可由内部功能模块和外部引脚信号产生。21个中断源如表5一2所示。表5一253C4510B的中断源索索引号号中断源源源索引号号中断源源仁仁20〕〕工工C总线中断断断仁9〕〕GD毗通道1中断断仁仁19〕〕做C接收中断断断〔8」」GDMA通道O中断断〔〔18」」MAC发送中断断断仁7」」UARTI接收与错误中断断〔〔17」」BDMA接收中断断断仁6〕〕以RTI发送中断断[[[16」」BDMA发送中断断断〔5〕〕UARTO接收与错误中断断〔〔15」」HDLC通道B接收中断断断[4〕〕UARTO发送中断断[[[14〕〕HDLC通道B发送中断断断〔3jjj外部中断333[[[13」」HDLC通道A接收中断断断〔2〕〕外部中断222仁仁12〕〕HDLC通道A发送中断断断[1」」外部中断111[[[11」」定时器l中断断断厂0333外部中断OOO〔〔10〕〕定时器O中断断断断断S3C451OB用如下4个寄存器控制中断的产生和对中断进行处理。(1)中断优先级寄存器:每一个中断源的索引号写入一个预定义的中断优先级寄存器，以获得特定的优先级。(2)中断模式寄存器(工NTMOD):通过对[20一0」中每一位的设置决定每一种中断是按快速中断(F工Q)还是按正常中断(IRQ)响应。(3)中断悬挂寄存器(工NTPND):保持每一个中断源的中断悬挂位，该寄存器对应的中断悬挂位应在中断服务程序中首先清除，以避免由于同一个中断悬挂位导致中断服务程序的反复执行。(4)中断屏蔽寄存器(工NTMSK):中断屏蔽位为‘1’，则对应的中断会被禁止，中断屏蔽位为‘O’，则对应的中断请求能正常响应。如果全局中断屏蔽位「21〕为‘1’，则所有的中断都会被禁止。当有中断请求产生时，对应的中断悬挂位会被置‘1’，在全局中断屏蔽位和对应的中断屏蔽位为‘O’时，中断硕士学位论文请求会被响应。中断寄存器描述如表5一3所示。表5一3中断寄存器寄寄存器器偏移地址址操作作复位值值功能描述述IIIN现ODDDox400OOO读/写写OXOOOO中断模式寄存器‘‘工工NT尸NDDDOx400444读/写写OxOOOO中断悬挂寄存器器IIINWSKKKOx40OSSS读/写写OxOO3FFFFFFF中断屏蔽寄存器器5.1.353C4510B的定时器工作原理53C451OB提供两个32位的定时器T0和Tl，均可工作在间隔模式或触发模式，对应的信号输出为TOUTO和TOUTI。通过设置定时器模式寄存器TMOD中的控制位可以禁止或使能T0和Tl。无论何时，当定时器计数溢出(减计数)时都会产生中断请求。(1)间隔模式:在这种模式下，当定时器计数溢出时，产生一个脉冲输出，该脉冲输出产生定时中断请求，同时从定时器配置输出引脚TOUTO(Pin196)、TOUTI(Pin199)输出，引脚的输出脉冲频率可按下式计算:fouT=玩cLK/定时器的数据值(式5一1)(2)触发模式:在触发模式下，定时器的输出电平会持续到下一次的计数溢出时触发产生翻转。当发生定时器计数溢出时，会产生定时器中断请求，同时由配置引脚输出电平状态。引脚的输出脉冲频率可按下式计算:fouT=fvcLK/(Zx定时器的数据值)图5一1为定时器输出信号的时序。(式5一2)fTOUT间隔模式计数溢出计数溢出计数溢出图5一1定时器输出信号时序硕士学位论文当使能计数器时，会向计数器的计数寄存器装入一个数据值，然后计数寄存器开始递减;当定时器计数溢出时，会产生相应的中断请求，同时重新装入原来的数据值并开始递减;在禁用定时器的情况下，可以向定时器的寄存器写入一个新的数据;如果定时器在运行时暂停，原来的数据值不会被重新装入。定时器模式寄存器(TMOD)用于控制两个32位定时器的操作。定时器数据寄存器(TDATAO、TDATAI)TDATAO和TDATAI的值决定每一个定时器的计数溢出时间的长短，该时间的计算公式为:(定时器数据十1)个时钟周期。定时器计数寄存器(TCNTO、TCNTI)保存定时器O或定时器1在正常工作情况下的当前计数值。定时器寄存器描述如表5一4所示。表5一4定时器寄存器寄寄存器器偏移地址址操作作复位值值功能描述述雨雨ODDDOx600000读/写写Ox0000定时器模式寄存器器TTTDATAOOOOx600444读/写写OXOOOO定时器O数据寄存器器TTTD八TAIIIOx600888读/写写OxOOOO定时器1数据寄存器器TTTCNTOOOOx600CCC读/写写OxFFFFFFFFFF定时器O计数寄存器器TTTCNTIIIOx6OIOOO读/写写OxFFFFFFFFFF定时器1计数寄存器器5.1.4基于53C4510B的LEo显示屏扫描显示的实现在图5一2所示的以ARM控制为核心的大屏幕LED显示屏的动态扫描电路中，为便于说明其工作原理，只画出了一个16xl6点阵的扫描电路，更大显示区域的扫描方式与之相同。系统上电或复位时，CPU从Flash中读取程序运行，在完成必要的初始化工作以后，将全部运行代码及存储在Flash中的显示数据拷贝到SDR八M中，程序跳转到SDRAM高速运行，然后，CPU从SDRAM中读出待显示的信息，一次读取一个字节，传送到32位数据总线的低8位上，由nECSO口发出选通信号后将该字节数据锁入U1(74LS165)中，再由GPI00口送出八个移位脉冲，将U1中的数据串行传送至下一级的U2(74LS164)中，CPU再从SDRAM中读取第二个字节，锁入u1，由GP工00口送出八个移位脉冲，将U1中的数据串行传送至下一级的U2中，Gp工00口送出八个移位脉冲同时还将U2中原来的数据移至U3(74LS164)中，然后，由GP工01发出一个脉冲将两个字节的数据锁存到U4(74LS273)和US(74LS273)中作为列信息输出。在一列信息输出完成后，由GPI02产生一个脉冲，在GP103产生脉冲的驱动下逐行下移，经ULNZO03反相后作为行选通信号，‘即完成一行信息的显示。列信息不断送出，行信号轮流选通，这样反复循环，即可在显示屏上得到稳定的信息。图5一253C4510B与LED扫描驱动电路接口框图5.1.5ARM汇编语言程序结构和系统的初始化1ARM汇编语言的程序结构在设计程序之前，简要介绍ARM汇编语言的程序结构。在ARM汇编语言程序中，以程序段为单位组织代码。段是相对独立的指令序列或数据序列，具有特定的名称。段可分为代码段和数据段，代码段的内容为执行代码，数据段存放代码运行时需要用到的数据。一个汇编程序至少应该有一个代码段，当程序较长时，可分割为多个代码段和数据段。ARM汇编语言程序中，子程序的调用一般是通过BL指令来实现的。该指令在执行时完成以下的操作:将子程序的返回地址存放在连接寄存器LR中，同
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计时将程序计数器PC指向子程序的入口，当子程序执行完返回调用处时，只需将存放在LR中的返回地址重新复制给PC即可。ARM体系结构支持C/C十+以及与汇编语言的混合编程，在一个完整的程序设计中，除了初始化部分用汇编语言完成以外，其主要的编程任务都用心/C+十完成，程序在执行时首先完成初始化过程，然后跳转到C/C++程序代码中，汇编程序和c/c++程序之间一般没有参数的传递，也没有频繁的相互调用词。2基于ARM的系统初始化过程基于ARM的芯片53C4510B为复杂的片上系统，这种复杂系统里的硬件模块是可配置的，需要有软件来设置其需要的工作状态。因此在用户的应用程序启动之前，需要有专门的一段启动代码来完成对系统的初始化。由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，一般都使用汇编语言。系统启动程序所执行的操作跟具体的开发系统相关，通用的内容包括:(1)中断向量表ARM要求中断向量表必须放置在从O地址开始，连续8x4字节的空间内。各个中断向量在向量表中的位置分配如图5一3所示。当一个中断发生后，ARM处理器便强制把既指针置为向量表中对应中断类型的地址值，因为每个中断只占据向量表中1个字的存储器空间，只能放置1条ARM指令，所以通常在向量表中放的是跳转指令，使程序能从向量表里跳转到存储器里的其它地方，再执行中断处理[56j。外部快速中断普通外部中断保留数据异常指令预取异常软件中断未定义指令中断复位中断图5一3中断向量表硕士学位论文(2)初始化存储器系统初始化存储器系统的编程对象是系统的存储器控制器，存储器控制器并不是A哪内核的一部分，不同的系统其设计不尽相同。一个复杂的系统可能存在多种存储器类型的接口，需要根据实际的系统设计对此加以配置，对同一种存储器类型来说，因为访问速度的差异，需不同的时序设置。FLASH和SRAM同属于静态存储器类型，可合用同一个存储器端口;而SDRAM因为有动态刷新和地址线复用等特性，通常配有专用的存储器端口。当一个系统上电后，程序将自动从O地址处开始执行，因此在系统的初始状态，必须保证在O地址处存在正确的代码，即要求O地址开始处的存储器是非易失性的ROM或FLASH等。但是因为ROM或FLASH的访问速度相对较慢，每次中断发生后，都要从读取ROM或FLASH上面的向量表开始，影响了中断响应速度。因此有的系统便提供一种地址重映射方法，可把O地址重新指向到R胡中去，接下去执行的指令将来自SDRAM空间。(3)初始化堆栈ARM处理器有7种执行状态，每一种状态的堆栈指针寄存器(SP)都是独立的，因此，对程序中需要用到的每一种模式都要给SP寄存器定义一个堆栈地址。方法是改变状态寄存器(CPSR)内的状态位，使处理器切换到不同的状态，然后给SP赋值。(4)初始化有特殊要求的端口和设备这要由具体的系统和用户需求而定，一般的外设初始化可以在系统初始化之后进行。(5)初始化应用程序执行环境映像一开始总是存储在ROM/FLASH里的，其R0部分既可在ROM/FLASH里执行，也可转到速度更快的SDRAM中;而RW和ZI这两部分是必须转移到可写的SDRAM中，所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的从FLAsH到SDRAM的数据传输和内容清零。(6)呼叫主应用程序当所有的系统初始化工作完成后，就需要把程序流程转入主应用程序。可直接从启动代码跳转到应用程序的主函数入口，主函数名字可由用户自己定义。1.6显示程序的总体结构显示屏控制软件用ARM汇编语言和C/C++语言编写，基于53C4510B的L印显示屏软件的主要功能是接收上位机下载的显示数据，向屏体提供显示数据和各种控制信号。显示程序由主程序和串行口中断服务程序两部分组成，主程序完成必要的初始化和对LED显示屏的动态扫描控制，按要求读出显示数据并产生需要的控制信号;中断服务程序解决与上位机进行通信的问题。由于ARM要求中断向量表必须放置在从0地址开始的连续8x4字节的空间内，而程序的启动又是从OxOO开始的，所以只能在主程序的开头安排一条跳转指令。地址OX18是串行通信的中断服务程序首地址，同样安排了一条跳转指令，跳转到真正的服务程序首地址工RQ一andler。显示数据可分为两类，一类是固化在FLASH之中的固定数据，另一类是从上位机接收的存储于SDRAM之中的显示数据。固化的显示数据在开机时进行显示，直到S3C451OB接收到上位机下载的显示数据之后，改为显示新收到的数据。安排固化数据的显示，一方面在开机时不会出现显示空白，使显示屏具有一开就亮的效果，适应人们使用的心理状态，另一方面也便于脱开上位机进行维修。系统上电或复位时，CPU从FLASH中读取程序运行，在完成必要的初始化工作以后，将全部运行代码及存储在FLASH中的显示数据拷贝到SDRAM中，因此，固化数据的显示过程，是先从FLASH中把整个显示数据读到SDR胡中，然后再从SDRAM中读出进行显示，这样就和从上位机接收数据的显示过程一样了。系统初始化工作主要是配置SYSCFG特殊功能寄存器，将53C4510B片内的SK一体化的SR八M配置为4KCaChe，4KSR产幼，并将用户堆栈设置在片内的SRAM中。4KSRAM的地址为ox3FE，0000一(ox3FE，1000一1)，由于S3C451OB的堆栈由高地址向低地址生成，将SP初始化为Ox3FE，1000。完成上述操作后，程序跳转到Ma角函数执行，保存工nit.s，并添加到新建的项目，再新建一个文件，名为main.cAREAENTRYBB，具体内容如下:工nit，c0DE，READONLY;定义一个名为Init的代码段ResetHandler;标识程序的入口;复位异常向量，跳转到程序开始位置未定义指令异常，跳转到当前位置;SWI异常，跳转到当前位置;指令预取中止异常，跳转到当前位置;数据访问中止异常，跳转到当前位置工RQHandler;工RQ异常，跳转到响应中断服务程序;F工Q异常，跳转到当前位置ResetHandler;*************LDRRO，=Ox3FF000OLDRRl，=OxE7FFFFSO;配置SYSCFG，4KCaehe，4KS尺AMSTRRl，仁RO〕LDRSP，=Ox3FEI000:SP指向4KSRAM的尾地址BLMain;程序跳转到Main函数执行BEND动态扫描的工作原理如前所述，在此给出程序流程图，如图5一4所示。平读取一个‘乡节送出GP工00输出八个脉冲行信息送完、、否子产产GP工02输出一个脉冲GP工03输出一个脉冲图5一4动态扫描程序流程
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计5.2LEO显示控制器与上位PC机的串行通信软件设计串行通信是微计算机之间一种常见的近距离通信手段，因使用方便、编程简单而广泛使用，几乎所有的微控制器、PC都提供串行通信接口。本系统下位机由基于ARM的微控制器组成，完成对L印显示屏的动态扫描;上位机中的PC用于人机交互，运行在PC机上的应用程序主要完成对显示屏的控制，同时完成对包括图形和中西文字符的显示信息进行编辑处理，将待显示内容的点阵信息通过串行通信传输到指定的L印控制器中。串行通信的硬件设计在上一章已说明，本节对ARM微处理器与PC机的串口通信软件进行设计。5.2.153C4510B的串行口S3C451OB的UART单元提供两个独立的异步串行工/0口，每个通信口均可工作在中断模式或DMA模式，也即UART能产生内部中断请求或DMA请求，在CpU和串行工/O口之间传送数据。53C4510B的UART单元特性包括:波特率可编程:支持红外发送与接收;l一2个停止位;5、6、7或8个数据位;奇偶校验。每一个异步串行通信口都具有独立的波特率发生器、发送器、接收器和控制单元。待发送的数据首先传送到发送缓冲寄存器，然后复制到发送移位器，并通过发送数据引脚UATXDn发送出去。接收数据首先从接收数据引脚UARXDn移入移位器，当接收到一个字节时就复制到接收缓冲寄存器。UARTO特殊功能寄存器描述如表5一5所示，UARTI也同样。表5一5oARTO特殊功能寄存器寄寄存器器偏移地址址操作作复位值值功能描述述UUULCONOOOoxD00000读/写写OXOOOOUARTO行控制寄存器器UUUCONOOOOxDOO444读/写写OXOOOO以RTO控制寄存器器UUUSTATOOOOxDOOSSS读读OxCOOOUARTO状态寄存器器UUUTXBUFOOOOxDOOCCC写写未定义义UARTO发送保持寄存器器UUURXBUFOOOOXDOIOOO读读未定义义UARTO接收缓冲寄存器器UUUBRD工VOOOoxDO1444读/写写OxOOOOUARTO波特率除数因子寄存器器BBBRDCNTOOOoxDO1888写写OXOOOO以RTO波特率计数寄存器器BBBRDCLKOOOOxDOICCC写写OxOOOOUARTO波特率时钟监视器硕士学位论文(1)UART行控制寄存器:该两位「1:0]指示发送或接收的每帧的数据位，‘00’=5位，‘02’=6位，‘10’=7位，‘21’=8位;位[2]指示每帧数据的停止位数，‘O’=每帧一个停止位，‘1’二每帧两个停止位;该三位〔5:3〕指示在数据的发送与接收过程中如何生成校验并进行检测;位[6〕用于选择时钟源，O二内部时钟(MCLK)，1二外部时钟(UCLK);位「7〕红外模式选择。(2)UART控制寄存器:该两位[1:川的值决定当从UART接收缓冲寄存器中读取数据时的当前功能;位[2〕决定当在数据的接收过程中发生异常(如发生间断、帧错误、校验错误、或Overrun错误)时是否让UART产生中断请求;位仁4:3」的值决定当写数据到UART发送缓冲寄存器中时的当前功能;位【5〕选择是否产生数据设备准备好信号输出;位〔6〕选择是否发送间隔信号;位〔7〕选择uART是否进入回环模式。(3)UART状态寄存器:位「川在接收串行数据的操作中，当发生Overrun错误时，该位自动置为‘1’，任何时候读取UART状态寄存器USTAT，该位都会自动清零;位仁1〕在接收串行数据的操作中，当发生校验错误时，该位自动置为‘l’;位「2〕在接收串行数据的操作中，当发生数据帧错误时，该位自动置为‘1’;位「3」当接收到间隔信号时，该位自动置为‘1’;位〔4〕指示数据终端准备好引脚(UADTR)的当前信号电平;位【5」当接收缓冲寄存器URXBUF从串行口接收到一个有效数据时，该位自动置为‘1’，然后就可以从URXBUF中读取接收到的有效数据;位「6」当发送缓冲寄存器UTXBUF为空时，该位自动置为‘l’，此时可以向UTXBUF写入下一个要发送的数据;位〔7」当发送缓冲寄存器UTXBUF为空时，且发送移位寄存器也为空时，该位自动置为‘1’。(4)UART发送缓冲寄存器:位【7:田存放要发送的8位数据。(5)UART接收缓冲寄存器:位「7:川存放接收到的8位串行数据。(6)UART波特率除数因子寄存器:决定发送、接收的波特率。5.2.253C4510B的串行通信软件设计串行通信程序包括两方面，一方面是53C4510B的通信程序，另一方面为PC机的通信程序。(1)通信方式选择串行通信传输方式有三种:单工，半双工，以及全双工，考虑全双工要求硕士学位论文的接线较多，我们采用半双工配置，通信方式上采用异步方式。53C4510B微处理器对PC机的通信采用串口中断方式。本系统53C4510B的串行口初始化时用UARTO串行口，由UARTO行控制寄存器ULCONO和控制寄存器UCONO设置工作状又((2)S3C45lOB通信波特率设置及通信的设置在串行通信中，一个重要的指标是波特率，它反映了串行通信的速率，也反映了对传输通道的要求，波特率越高，要求传输通道的频带越宽。由于异步通信双方各自用自己的时钟源，要保证捕捉到的信号正确，最好采用较高的时钟，一般选择时钟频率比波特率高16倍或64倍。53C4510B的UART的波特率发生器的输入时钟可以是系统时钟，也可以是从外部引入时钟信号。本系统设计中，我们设置行控制寄存器ULCONO的位「6」为O，选用内部时钟MCLK为波特率发生器的输入时钟，系统时钟为SOMHz，则最大的波特率时钟输出为MCLK/32(=1.5625MHZ)。波特率由UART波特率除数因子寄存器UBRD工VO的值决定。UBRDIVO为32位寄存器，[3:O〕波特率除数因子值，xxxo=除1，xxxl=除16;[15:4〕时l冶」常数值(CNTO)，CNTO的计算公式如下:CNTO=MCLK/(32又BR)一1(式5一3)其中MCLK:系统的工作频率，BR:通信的波特率。我们选择通信的波特率为19200b/s，那么CNTO=80，UBRDIVO=Ox500。现约定其通信协议如下:串行通信波特率:19200bpS;帧格式:8位数据，1位停止位，无奇偶校验;传送方式:PC机采用查询方式接收数据，53C4510B采用中断方式接收，查询方式发送;握手信号:采用软件握手。(3)53C4510B的通信程序设计串行口中断服务程序在处理串行通信的过程中，每从上位机收到一个字节数据后，都要把它传回给上位机，由上位机进行校验看是否出错。在中断服务程序中，数据的接收和发送都是采用程序查询方式完成的，而不是通过中断方式处理的。只是在主程序处理显示过程中，上位机需要向下位机下载时，由上位机直接发数据，引发下位机中断主程序，转而进行中断服务。从上位机传来的数据是按下列格式定义的:硕士学位论文第l字节一第2字节}第3字节j第4字节第N字节其中，第一字节作为串行通信数据的起始标志，第二字节为16位显示数据字节计数的低8位，第三字节为16位显示数据字节计数的高8位，从第四字节开始是真正的显示数据。关关中断，保护断点，读入第一个字节节清清屏，关闭显示，所接收的字节发回上位机机读读入第一多节，并发回回读读入第止字节，并发回上位机，按字节计数数值值指定的字节数接收并发回全部显示数据据置置接收完毕标志，关闭接收收恢恢复断点，中断返回回图5一553C4510B接收数据中断服务程序
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计5.3尸C机的串口通信软件设计本系统中，上位PC控制软件用于对显示信息进行编辑和对汉字字模进行处理，用VB6.O编写。首先输入待显的汉字信息，然后根据汉字编码从汉字字库中取出相应点阵和字体的字模信息，再把点阵根据显示屏所需的格式进行重排，最后通过串行口发送给ARM控制电路的FLASH中。这样，基于ARM的微处理器53C4510B在控制显示时，只需顺序读取FLASH中的信息即可，有利于ARM微处理器控制软件的编写，同时也有利于显示系统的稳定工作。5.3.1汉字点阵字库生成l汉字编码简介本系统的汉字或字符字模的原始数据是从UCDOS汉字系统的HZK16点阵字库文件中获取。在计算机中汉字也是字符，英文字母和一些符号在计算机的内存中占一个字节，而汉字则占两个字节，为了适应计算机处理汉字的需要，我国于1981年颁布了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》，即GB2312一80，该标准所收集的字符及其编码称为国标码，又叫做国标交换码。GB2312一80国标字符集构成一个二维平面，分成94行94列，行号称为区号，列号称为位号[s7一洲。每个字符在码表中都有各自的位置，因此各有一个唯一的位置编码，该编码就是字符的区号和行号的二进制代码(共14位)，称作该汉字的区位码。区位码的第一个字节表示区号，第二个字节表示位号，因此知道了区位码，就可以知道该汉字在字库中的地址。每个汉字在字库中是以点阵字模形式存储的，如一般采用16火16点阵形式，当用存储单元存储该字模信息时，将需要32个字节。计算机中的双字节汉字与单字节的字符是混合在一起的，区分汉字信息与ASCH码采取的方法是使表示汉字的两个字节的最高位等于1，这种高位为1的双字节汉字编码就称为汉字的机内码，又称内码。2汉字区位码与内码的转换方法如果知道汉字的内码，可根据如下公式计算区位码:区号=(内码第一个字节一AIH)AND7阳位号二(内码第二个字节一AIH)AND7FH那么汉字点阵起始位置=(区号X94+位号)X点阵字节数，例如汉字“大”__-一些尘觉竺兰巡生生一一一一一在ucD0s系统中的内码为B4F3H，可以根据上述公式计算出“大”字在16X16点阵HzK16中的起始位置为(B4H一AxH)又94+(F3H--AIH)X32，根据这个思路就可以利用程序从ucD0s的汉字库HzKI6中提取16X16的汉字点阵了。3汉字字库生成程序设计程序入口创创建新字模文件件件读出32个字节节取取出汉字或字符机内码码图5一6汉字字库生成流程图汉字字模的读取可以从字符数组中把汉字的内码取出，再由机内码计算出该汉字是字库中的第几个汉字，使用C语言把汉字的点阵数据读到一个数组中。5.3.ZPc机的串口通信程序设计众所周知，在Windows环境下操作系统完全接管了各种硬件资源，不允许用户直接对串行口的中断进行控制和管理。在本系统串口通信的PC机程序设计中，我们利用了VB6.O提供的通信控件来控制串口实现数据传输。我们首先用V田.0建立基于对话框的应用程序，然后向该应用程序添加一个通信控件MSComln。MSCom控件通过串行端口传送和接收数据，为应用程序提供串行通信功能。它有两种处理方式:事件驱动方式，由该控件在OnCom事件中捕获并处理通信事件或错误;查询方式，通过检查该控件的Co二Event属性来判断并处理通信事件或错误。硕士学位论文MSC。朋通讯控件的主要属性有:Cof’nInPort属性为设置并返回通信端口号。Portopen属性为设置并返回通信端口的状态，也可以打开和关闭端口。Settings属性为以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。RThreshold和SThreshold属性，表示在onComm事件发生之前，接收缓冲区或发送缓冲区中可以接收的字符数。InpotLen和EOFEnable属性，如果把Inpu七Len属性设置为O，在使用工nput属性时，MSComI’n控件将读出接收缓冲区中的所有内容。如果读取的数据是以定长的数据块形式格式化时，则需要将该属性设置为合适的值。EOFEnable属性用来指出在输入数据期间何时发现的文件结束(EOF)字符。Output属性被用来向发送缓冲区发出命令和数据，数据以文本或二进制格式发送。Output属性必须用字符串变体型发送文本，用Byte数组变体型发送二进制数据。outBuffercount属性监视发送缓冲区中的字节数目[60]。本系统采用异步串行通讯方式处理双机间的数据交换，在windows进行数据传输之前还需要对一些传输协议作些约定，因此就必须对一些参数进行重新设置。在数据传输中影响传输的主要因素有:通信速度因子(波特率)、LPR(奇偶校验位、数据传输位、停止位)、流控制标志、输入缓存、输出缓存。要使数据能准确无误的传输，就必须对这些参数进行恰当的设置。本通信程序中这些参数按如下数值设置:端口Coml、19200波特、8位数据位、1位停止、无校验，流控制为O(表示没有)，输入缓存为1024字节，输出缓存为512字节。数据发送部分是用VB6.O语言编写，PC机串行口初始化时用串行口COMI，程序中用Mscom.Comlnport=1语句实现，用Mscomln.Set七ings=19200，n，8，1定义数据格式(波特率，数据，校验)，用Msc。1.Portopen=True打开串行口进行通讯。PC机发送信息流程图如图5一7所示。通讯过程中的返回信号即上一次发送给单片机的字节数据，用于验证通讯数据的正确性，接收返回数据时限时等待，若在限定时间内收不到返回数据，则认为通讯信道不通，系统进行相应的处理，系统通讯干扰是指返回的数据与发送的数据不一致。PC机发送信息程序入口串串行口初始化化打打开字模文件件发发送起始符符读读一字节发送送发发送文件符符数数据出错处理理理通信干扰处理理理结束束图5一7Pc机发送信息流程图5.4系统软件控制界面
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计程序用VB6.0编写，相关程序代码:SubMain()DimresAsStringlfAPP.Prevlnstanee=TrueThenres二MsgBox(，，该程序已在运行!”，vbOKOnly+vbExelamation，”四川人学制造学!晓”EfldEndIfRem*********************************************USer=”.’t清空用户名和权限等级authority=’川斤rnSPlash.ShoWvbModalEndSub界曲二:台法用尸阴登求并圈相关程序代码:PrivateSubemdCaneel夕1iek()UnloadMeUnloadfrmSPlashEndSubPrivat。SubemdOK一C1iek()DimresAsStringAdodel.Reeordset.MoveFirst，Checktheuser，5legalityWllileNotAdodel.Reeordset.EOFIf、。sel=Trim$(Adodel.Reeordset.Fields(1))ThenG01又〕aaEndIfAdodel.Reeordset.MoveNeXtW己ndres=MsgBox(”无效的密码或用户名，请重试!”，vbOKOnly+vberstieal，’.制院”)EXitSllb，Iftheuser15legal，theneheekthePassword，slegalityeorresPondinglyaaIfTrim(饮tPassword)=Trim$(Adodel.Reeordset.Fields(2))ThenAdodel.Reeordset.UPdateauthority=Adodel.Reeordset.Fields(3)Load主窗体Unloadfrn飞LoginUnloadfi.mSPlash土窗体.ShowEISCres=MsgBox(”无效的密码或用户名，请重试!”，vboKon一y+vberirieal，”四学制造学院，今58硕士学位论文饮tPaSSWOrdTeXt=””饮tPassword.SetFoeusEndIfEndSubPrivateSubCombol_LostFoeus()use:二Trim$(eombol.几xt)’把用户名赋给全局变量userEndSubPrivateSubFolln-LoadOOnErrorGol’oExDilnsSQLAsStringDim1AsIntegerAdode2.Conneetionstring“”drive二{sqlserver}:serve拼sERVER;database=用户数据库;UID=sa;PASSWD=I，ssQL二”select*from用户表orderby记录号”Adodc1.CommandTyPe=adCmdTextAdodc1.Reeordsource二sSQLAdodel.RefreshAdodel.Reeordset.MoveFirstFori二1TOAdodel.RecordsCt.ReeordCou以Combol.Addltem(Adodel.Reeordset.Fields(l))Adodel.Reeords以.MoveNeXtNeXtiCombol.Text二”系统管理员”ExitSub59EXIfadoerror=TrueThencmdOKEnabled=FalseCombo1.Text=”系统管理员”EndIfEndSub界面二:系统主界面相关程序代码:PrivateSubForm_Load()TOP=(Screen.Height一Height)/2Left=(Screen·Width一Width)/2TeXtl.TeXt二””Combol.Text二”宋体”ComboZ.Text=”16X16”EndSubPrivateSubFolActivate()
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计Diln1AsIntegerDimresAsStringOnErrorGOToExCombol.AddltemCombol.AddltemCombolAddltem“黑体”“隶一书”“幼圆”ComboZ.Addltem“24又24ComboZ.Addltem“36X36ExltSubCallProEndEndSub5.5本章小结本章简要介绍了ARM汇编语一言程序的基本结构、C语言与汇编语言的混合编程，在此基础上根据基于ARM嵌入式微处理器的大屏幕LED显示系统的工作原理、功能进行系统的软件设计。硕士学位论文6.总结与展望6.1工作总结经过一年半的努力，本人基本完成了基于ARM的大屏幕LED显示系统的初步研究，所完成的工作主要包括以下几个方面:1准备阶段的工作准备阶段的工作主要包括:查阅国内外相关文献，了解微控制器的发展过程及发展趋势，了解大屏幕LED显示屏的工作原理、主要作用，分析现有LED显示屏系统存在的主要问题。2对显示系统的硬件设计根据L印显示屏的主要作用及发展趋势，本文所设计的基于ARM的大屏幕LED显示系统主要由内嵌16位/32位ARM7TDMIR工SC处理器核的微控制器S3C451OB、FLASH存储器芯片HY29LV16O、SDRAM存储器芯片HY57V641620、标准RS232接口转换芯片、行扫描控制电路、列显示驱动电路及与53C4510B的接口电路组成。此外还包括一些基本的电路如电源电路，晶振电路，复位电路及JTAG接口电路。由于53C4510B为一款优秀的网络控制器，内部包含了以太网MAC控制，因此本文设计了IOM/100M以太网接口电路，外接一片物理层芯片RTL8201以提供以太网的接入通道。本文采用行扫描方式进行L印显示，LED显示屏动态扫描电路由列显示驱动电路和行扫描驱动电路组成。在列显示驱动电路中用并入串出移位寄存器74ALS165实现列数据从并行到串行的变换，用串入并出移位寄存器74ALS164实现列数据串入并出的移位功能，用带清除端的SD触发器74ALS273实现列数据并行锁存的功能。在行扫描驱动电路中，用74ALS164和反相驱动器ULNZoo3组成的电路实现行信号轮流选通的功能。本文对LED显示控制器S3C4510B与上位机PC的串口通信进行了初步的设计。简单的显示模式和显示数据可由下位机自身产生和存储，复杂多变的显示数据或显示模式可由上位机PC产生后下载给下位机。3系统软件设计根据LED显示屏控制器的功能和系统硬件电路，进行系统软件设计。本系统软件设计采用模块化设计，即控制系统中的各个功能块都按照模块化方式进行程序设计。软件由主程序和中断服务程序两部分组成，主程序完成初始化工硕士学位论文作，同时负责进行显示，按要求读出显示数据并产生需要的控制信号，中断服务程序解决与上位机进行通信的问题。在上位机的程序设计一中，我们利用VB6.O提供的MSC。二通信控件来实现数据传输，并通过VB6.O进行界面的设计。4系统特色巨前各种大屏幕LED显示屏的控制常采用的是8位或16位的微处理器，但由于这些微处理器系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，已难满足显示区域较大，显示内容切换频繁的相对较复杂的应用场合，本文采用基于ARM核的新一代32位嵌入式R工SC微处理器组成前级驱动电路，pC机用于后级管理和控制，方便地组成由多块大屏幕LED显示器构成的显示系统，与传统的基于8/16位普通单片机的LED显示系统相比较，该系统在不显著增加系统成本的情况下，可支持更大可视区域的稳定显示，同时可存储更多的显示内容。6.2展望尽管本LED显示屏控制系统已能实现L印显示的基本功能，并且体现出了相对于传统的基于8位/16位普通单片机的LED显示系统的优越性，如上一节所述，但由于作者水平和开发时间有限，离一个完全实用的，能够完全符合市场需求的LED显示系统还有一定的差距。因此，在以后的研制过程中，还需要在以下几个方面做大量的工作:(l)在系统抗干扰方面，不论是硬件部分还是软件部分，都还必须在工作现场根据实际情况进行大量的实验、调试工作，才能最终实现LED显示系统的可靠工作。(2)在增强图文屏显示效果上，可使用双色屏或多色屏，双色(或多色)屏所使用的LED点阵单元，在同一点阵位置上安装了两个(或多个)不同颜色的LED发光灯，对不同颜色的显示控制方面进行进一步的设计，以满足显示更加丰富多彩的图形和文字。(3)由于ARM微处理器的强大运算能力和丰富的片内外围，可将LED显示屏方便地接入以太网络，每一个LED显示控制器可作为一个网络节点，方便的组成基于工业以太网的LED显示网络，在这方面还应该进行进一步的研究与实验，以满足更高、更复杂的使用要求。硕士学位论文希望能与各位老师和同仁交流、探讨，以期能为LED显示屏系统的研究与发展作出一定的贡献。由于作者水平有限，加之时间仓促，文中错误和不足之处在所难免，恳请批评指正。
基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计参考文献仁1〕应根裕，胡文波等.平板显示技术[M〕.北京:人民邮电出版社，2002.10「2〕徐建华.LED技术应用与前景展望「J〕.科技情报开发与经济，2003.13(7):287一285犷3卫Hol:，Paige;Rhyne，William，TWo一DimensionalLEDArraysforVirtua1DisplayLmagesources，工EEEtransaetlonsoneleetrondeviees.1999，46(5):897一904仁钊关积珍.LED显示屏发展综述「J」.国际光电与显示.2001(11):177一182仁5〕班建民，崔玉玲.微机图像与LED大屏幕实时显示的设计「J〕.重庆土学院学报.2000.14(4):24~27仁6〕贾东耀等.智能仪表LED点阵显示模块的设计〔J」.电测与仪表.2002(7):51一54〔7」王建锋LED技术在高速公路上的应用仁J」.中国交通信息产业.2003(3):205~207「8〕方志烈.发光二极管材料与器件的历史、现状和展望仁J〕.物理学和高新技术.2003.32(5):295一301「9」Sony推出超大屏幕电子显示屏〔J].广播电视技术，2000(11):16~18仁l叫吕止，姚和军.发光二极管的发展现状与市场前景LJj.现代计量测试.2002(3):8一n〔1月南京洛一普公司.LED显示屏的检测方法「J〕.现代显示，2001(1):n一12〔12〕窦振中.嵌入式处理器ARM技术及芯片「J」.世界电子元器件.2002(3):14一巧仁13〕杜春雷.ARM体系结构与编程仁M」.北京:清华大学出版社，2002仁14〕马忠梅.ARM嵌入式处理器与嵌入式系统「J〕.电子世界.2003(3):41一42〔15」张连明，霍迎辉.嵌入式系统的设计与开发「J〕.现代电子技术.2003(18):50一51仁16〕魏庆福，郑文波.嵌入式系统的技术发展和我们的机遇[J」.自动化博览.2002(4):5~9〔17〕雷亚平.嵌入式系统的组成、设计与调试〔J〕.航空计算技术.2003.33(3):116~119仁18〕王泽芳，梁志坤.高分辨率LED显示系统的设计仁J].广东工业大学学报.2002.19(3):30一33〔19〕魏庆福.当前工业控制机技术的几个热点问题「J」.工业控制计算机.2002.15(11):1一4〔20〕JeanJ.Labrosse:EmbeddedSystemsBuildingBloeks.Publishedby服DBooks，伽PMedia，Ine.1999〔21二只乃明富.未来重要光源一发光二极管〔J〕.物理通报.20关(7):47一48〔22〕诸昌铃.LED显示屏系统原理及_[程技术〔Mj.成都:电子科技大学出版社，2000.12硕士学位论文[23」陈至坤一种LED图文显示屏系统的研制〔J〕.微计算机信息.2003.19(4):55~56「24」刘守义.单片机应用技术[M〕.西安:西安电子科技大学出版社，2002.8「25」周永清.LED大屏幕信息发布技术与应用研究.武汉理工大学硕士学位论文，2002.「26〕张华，樊庆文等一种经济型大屏幕LED显示系统[J〕.自动化信息.2002.1:25~26仁27〕ARMLimited.ARMDevelopmentGuide2000一2001厂28〕张华，樊庆文，侯力.基于_J__业以太网的大屏幕LED显示系统「J〕.机电产品开发与创新.2004.17(2):28一30仁29〕徐蓉萍，杨磊.开放式控制器的研究〔J〕.自动化与仪表.2003(4):n~13「30二张广辉.基于交换式以太网的嵌入式控制系统【J〕.自动化仪表.2003.24(6):5~7仁31)程世军，周以琳.基于以太网总线的多功能输入节点仪表的研制〔J」.青岛科技大学学报.2003.24:93一96「32」郑明远，许立梓.构建53C4510B嵌入式系统的开发应用平台[J〕.计算技术与自动化.2003.22(3):51~54仁33」万晨妍，侯颖欣.基于ARM7TDM工的嵌入式系统设计与实现[J].计算机_l_:程.2003.29(18):166一168[34」SajnsungEleetronies.S3C45lOBUser’5Manual.Revl.0，2002冠35)ARMLimited.AHM7TDMI(Rev4)TeehniealRefereneeManual.2001[36」ARMAreh:teetureRefereneeManual，SeeondEdition，DavidSeal.2001〔37」蒋亚群等.ARM微处理器体系结构及其嵌入式Soc[J].计算机工程.2002.28(11):4一6「38」来卫国.ARM内核的中断技术〔J〕.单片机与嵌入式系统应用.2002(5):25一26「39」马忠梅等.ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M〕.北京:北京航空航天大学出版社，2002〔40」陈曦，李汉宁.嵌入式系统中的以CHE问题【J].电子技术应用.2003(的:26一27「41]杨力波.FLASH存储器的编程模式与兼容性研究[J」.国外电子元器件.2003(3):69一72〔42〕杨相生.随机存储器技术及其产品的发展展望【J].微型机与应用.2002(8):4一6〔43〕M11larB，GillinghajnP.TWohigh一bandwidthmemorybusstruetures.IEEEDesign&TestofComputers，1999;16(1):42仁44)KumagaiJ.Rambus:frindorfoe?〔high一speedmemoryinterfaeeteehnologymanufaeture习.IEEESpeetrum，2001:38(5):42硕士学位论文〔45〕苏海冰等.用SDR灿1在高速数据采集和存储系统中实现海量缓存厂J〕光学精密厂程.2002.10(5):462~465「46]严天峰.串行通信软硬件的实现方法仁J3.电子世界.2003(4):25一27「47〕潘策等.PC机与单片机串行通信的硬件设计仁Jj.现代电子技术.2003(15):4一石「48」姚成虎等.怎样进行PC机与单片机的串行通信系统的设计「J〕，计算机辅助」-程.2003(3):17一21仁49」朱立忠.PC机与MC肠1单片机串行通信接口电路的设计仁J〕.沈阳}_业学院学报.2003.22(2):22一24[5。〕赵志杰，集成电路应用识图方法[M〕.北京:机械__{_业出版社，2003.4仁51]何立民.MCS一51系列单片机应用系统设计(系统配置与接口技术)仁M〕.北京:一比京航空航大大学出版社，2002.2仁52〕谢宜于.单片机实用技术问答仁M3.北京:人民邮电出版社，2003.2「53〕李驹光.基于ARM的工业以太网控制系统智能节点的设计仁J〕.电子技术.2003(7):17一18仁54」聂雪媛.ARM应用系统开发详解[M」.北京:清华大学出版社，2003.12仁55」黄皎等.单片机C语言编程应注意的若干问题〔J〕.微计算机信息.2003.19(7):58~59〔56」费浙平.基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(二)仁J〕.单片机与嵌入式系统应用.2003(9):80一83仁57」时永鹏一种从汉字库中快速提取汉字点阵的实现方法「J」.洛阳师范学院学报.2002(5):70一72仁58〕一岳继光.单片机系统中汉字字库的设计与实现「J」.电子技术.2003(9):巧一17〔59」王小平，梁立新.单片机应用中快速建立小字库的方法〔J」.单片机与嵌入式系统应用.2001(8):76仁6。」孟听元.基于VB6.O编程实现PC与单片机的串行通信「J〕.河南机电高等专科学校学报.2003.11(2):39一40硕士学位论文作者在攻读硕士学位期间的主要研究工作作者在攻读硕士学位期间发表的论文(l)等.一种经济型大屏幕LED显示系统.自动化信息、.2002.1:25一26(2).基于工业以太网的大屏幕LED显示系统.机电产品开发与创新.2004.17(2):28一30
