基于嵌入式的LED点阵显示屏的研究与实现

摘要

嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,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.随着微电子技术和计算机技术的发展,微控制芯片的功能越来越强大,使用嵌入式微控制芯片的设备和系统越来越多,从而使得这种技术越来越引人注目.今天,嵌入式系统带来的工业年产值已超过1万亿美元,它正在成为信息技术(IT)产业争夺的重点之一.针对如此巨大的市场,围绕嵌入式系统发展的研究和开发也就成了计算机软/硬件技术发展最活跃的方向之一.本文系统地介绍了嵌入式系统的基本原理和技术,并应用嵌入式芯片CPU(ARM)和嵌入式操作系统uClinux进行实际项目的研发,在此基础上对嵌入式系统的基本构成和开发进行了深入的研究.本文共分为七章:第1章介绍了点阵显示系统中使用的技术.新型点阵显示系统使用了嵌入式系统、CPLD两大技术.第2章介绍了新型点阵显示系统的总体方案.针对旧的点阵显示系统,提出功能上的改进以及相应的软/硬件的措施.第3章介绍了嵌入式系统的硬件核心CPU的性能和结构特点.并以S3C4510B为例,详述了嵌入式CPU的构架及其实现.第4章介绍了嵌入式系统软件的基础及其发展.嵌入式操作系统是嵌入式系统的组成部分,也是嵌入式系统的重要发展方向.本章讨论了基于嵌入式操作系统的软件开发原理和构架.第5章介绍了新型点阵显示系统中LED屏驱动模块的实现.本章介绍了如何利用CPLD技术,通过点阵码的获取、点阵码传输与相应的行扫描各个环节来实现LED图形的显示.第6章介绍了通信端口的设计.在嵌入式系统开发过程中,通信端口起着至关重要的作用,同时通信端口的编程也是嵌入式系统面向网络、面向信息的必然趋势.第7章介绍了新型点阵显示系统的优点,以及进一步的发展方向.

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1嵌入式——后PC时代

1.1.1嵌入式系统的定义与特点

1.1.2嵌入式系统的技术发展

1.2 CPLD技术

1.2.1可编程的发展历史

1.2.2 ASI C CPLD/FPGA技术

第2章系统总体设计方案

2.1系统总体方案

2.2系统的初步设计

2.2.1系统的硬件总体设计

2.2.2系统的软件总体构架

2.3点阵显示系统的开发工具

第3章嵌入式CPU在项目中的应用

3.1嵌入式CPU的发展趋势及性能指标

3.2 ARM微处理器

3.1.1 ARM微处理器系列

3.1.2 ARM7微处理器

3.3 S3C4510B微处理器

3.2.1 S3C4510B内核

3.2.2 S3C4510B的系统管理器

3.2.3总线仲裁

第4章嵌入式操作系统在项目中的应用

4.1嵌入式uClinux系统概况

4.2 uClinux小型化的方法

4.2.1 uClinux的内核加载方式

4.2.2 uClinux的根root文件系统

4.2.3 uClinux的应用程序库

4.3实时性的解决方案

4.4 uClinux的内存管理

4.4.1标准Linux使用的虚拟存储器技术

4.4.2 uClinux针对S3C4510B的NOMMU的特殊处理

4.5 uClinux针对点阵显示板的移植

第5章LED屏驱动模块的研制

5.1 LED屏驱动原理

5.2 LED屏驱动的硬件设计

5.2.1 VHDL硬件描述语言概述

5.2.2 VHDL设计开发流程

5.2.3 VHDL程序结构

5.2.4 CPLD的功能实现

5.3 LED屏驱动的软件构架

第6章通信端口模块的实现

6.1串口通信的实现

6.1.1串行I/O概述

6.1.2串口硬件接口电路

6.1.3串口驱动

6.2以太网通信的实现

6.2.1 TCP/IP简介

6.2.2 10M/100M以太网接口电路

6.2.3以太网控制器特殊功能寄存器

6.2.4 Socket编程

第7章总结和展望

参考文献

附录1点阵显示系统硬件原理图

附录2点阵显示系统硬件PCB板图

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文