ARM实训报告

物理与机电学院课程设计报告
课程名称：微机原理与接口技术设计
系部：物理与机电学院
专业班级：08电子信息工程
学生姓名：凃齐赞
指导教师：李建华涂二生
完成时间： 2010年5月29日
报告成绩：
目录
1. 设计目的与要求 (3)
1.1 设计目的 (3)
1.2设计要求 (3)
2. 方案设计与论证 (4)
1、设计分析 (4)
2、方案论证 (4)
3、方案选择 (4)
3.硬件电路设计 (4)
4.软件设计 (6)
5.下载与调试 (8)
6.结论与心得 (10)
7.参考文献 (10)
附录实验程序 (11)
一、设计目的和要求
1.1设计目的
（1）在学习了《深入浅出ARM7》课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的能力，通过实训，进一步熟悉和掌握ARM的结构及工作原理。

（2）熟悉ARM Developer suitv1.2调试和仿真，提高软件调试能力。

通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。

（3）通过课程设计，掌握以ARM为核心的电路设计的基本方法和技术，了解电路参数的计算方法。

（4）通过实训，电路检查能力，提高动手实践能力、提高科学的思维能力。

（5）通过完成一个程序开发的完整过程，了解开发一个ARM应用系统的全过程，为今后从事相应事业打下基础。

1.2设计要求
（1）ARM板DAC口P0.25连接数字示波器，默认情况下，输出一条直线流水等显示，数码管显示0；
（2）通过按住键1，波形切换为正弦波，伴有蜂鸣器鸣叫，数码管显示0；（3）通过按住键2，波形切换为锯齿波，伴有蜂鸣器鸣叫，数码管显示1；（4）通过按住键3，波形切换为三角波，伴有蜂鸣器鸣叫，数码管显示2；（5）通过按住键4，波形切换为正弦半波，伴有蜂鸣器鸣叫，数码管显示3；
（6）在任意波形情况下，通过按住键5，可以线性调频；
（7）在任意波形情况下，通过按住键6，可以线性调幅；
二、方案设计与论证
1、设计分析：
此次实训的目的在于利用LPC2138开发板及外部中断的方式进行函数信号发生器的设计，实现函数信号发生器的基本功能，并伴随相应的指示：产生各种波形以及波形切换和调频调幅（可以在此基础上进行添加，使其功能更加全面）。

2、方案论证：
方案一：采用ARM的PWM功能产生方波，方波频率可以达到几百k，外接滤波电路，通过选频，得到各种波形。

通过PWM直接调频调幅，或通过外接电路也可以调节。

方案二：采用ARM的DAC功能产生任意波形，通过外部中断和定时调节调幅，在已有的参考程序上做修改和补充。

3、方案选择：
本次实验选择第二种方案：第一种方案可以通过直接通过PWM来调幅调频，频率范围比较宽，外接电路也很简单。

实现任意波形有点复杂，外接电路固定后，难于改变波形。

第二种方案可以轻松通过编写任意波形函数，非常容易得到任意想要的波形，不需外接电路也能实现上面功能。

频率和幅度调节也可以通过数组较为容易的实现。

弊端频率范围比较窄。

这次选择了第二种方案。

三、硬件电路
1、器件
（1）选择芯片LPC2138利用EasyARM2131-LYXY开发板
（2） D/A 转换器具有特性：
10 位数模转换器；
电阻串连结构；
缓冲输出；
掉电模式；
选择的转换速率与功率有关。

他的寄存器如下：
写程序时，只要将要转化的值赋给DACR的6到15位，然后定时器定时给他转换的时间。

则可以完成转化。

我们采用10的转化，也即1024个采样点的转化，设定时时间为t0，则波形的频率计算方法为：f=1/（1024*t0）。

设赋的值为value,则波形的幅度计算方法为A=VALUE/1024*3.3.
（3）中断
LPC2138 通过向量中断控制器（VIC ）管理中断。

外设中断信号需要经过 2 个开关才能到达ARM 内核，真正产生异常，逻辑示意图如下图所示。

如果在VIC 中使能了相应外设的中断，外设中断才能到达VIC并向内核发送中断请求；只有使能了内核中断IRQ或者
FIQ，内核才能真正产生异常。

硬件图如下
中断的过程示意图如下：
（4）蜂鸣器连接图
在EasyARM2131开发板上，接有一个蜂鸣器，由P0.7控制，通过跳线JP11选择连接，控制电路图如下所示：本实验中由于和SPI片选有所冲突所以改用P0.11控制蜂鸣器，连接P0.11到P0.7即可实现功能。

高电平时蜂鸣器停止鸣叫，低电平时开始鸣叫
（5）按键的连接图
进行GPIO输入实验时，先要设置IODIR使口线成为输入方式，然后读取IOPIN 的值即可。

接线方式已在上面说明。

不按下时为高电平，按下时变为低电平
（6）流水灯控制电路
EasyARM2131开发板上的8路LED（LED8~LED1）分别可选择P1[25:18]进行控制，电路图如下所示：
(7)SPI接口方框图
SPI接口方框图
2、器件连接说明
本次实训的的程序需要将实验板的杜邦线线如下改接：
（1）JP5连接verf；
（2）KEY1连接p0.1；KEY2连接p0.3；KEY3连接p0.15；KEY4连接p0.9；（3）数字示波器连接DAC、GND；
（4）P0.11接P0.7连接蜂鸣器。

四、软件设计
系统软件采用C语言编程，程序详情请看程序附件二；程序流程图如下图所示：
在按键的同时数码管显示数字0、1、2、3分别对应正弦波、锯齿波正弦半波，三角波，按键时蜂鸣器会蜂鸣一次，在整个过程中流水灯会一直不断循环。

1、SPI管脚设置
2、蜂鸣器、流水灯机数码管的设置均按照其各自的功能和引脚程序设置，详细的程序在附录的主程序中给出。

按照老师的要求将此引脚的连接语句进行简化：
/* P0.25连接AOUT*/
PINSEL1&=~((uint32)0x03<<18);
PINSEL1|=((uint32)0x02<<18);
PINSEL1=PINSEL1&(~((uint32)0x00<<10));
PINSEL1=PINSEL1&(~((uint32)0x00<<8));
简化后的语句同上面的语句具有同样的功能：
PINSEL1=0x00080000;
将UART0串口方式改为其他方式；
加入SPI七段数码管显示波形标示。

具体的方法请参考附录程序。

五、调试与结果
连接杜邦线，连接示波器。

分别调试6个按键，观察波形的变化。

按KEY1键是正弦波，数码管显示0；按KEY2锯齿波，数码管显示1；按KEY3三角波，数码管显示2；按KEY4正弦半波，数码管显示3；而且流水灯也在不断循环。

实现的现象完全和预期的一样。

结果：
六、心得体会
通过这次实训虽然花了挺多的精力和时间，但是学到了很多知识并且很好的实现了程序所有预期的功能。

在程序的设计过程中两位老师的耐心、有力指导给了我很大的帮助，还有自己的不断思考和查阅资料，再加上我们小组中每一个人的通力合作很好的完成了这次的课程设计。

通过这次实训，使我对于软件制作的流程有了更加深刻的认识，并且更加能熟练地使用相关软件。

在编写程序的过程中，要注意很多问题，比如引脚的使用有没有冲突，怎么样才能同时利用两个同端口的输出，怎么样把繁琐的语句简化成简单可行的语句等等，这些都给我提出了要求，从中使我进步了很多，不管在写程序还是程序的阅读方面都有所加强，同时让我懂得独立思考和团队合作的重要性。

这次实训不仅仅是对于知识的考察，更是考察了我的细心与耐心，只有这样才能在实训中不至于迷失自己，找不到方向和突破口，也只有这样才能做到将学到的知识很好的应用到实际的设计中去。

总之，在实践中要多动脑筋，多动手，多查阅资料，将理论与实际完全结合好，才能做到最好。

七、参考文献
【1】《深入浅出ARM7》北京航空航天大学出版社．周立功，张华等编著
【2】《电子报合订本（上）》四川出版集团-四川科学技术出版社．【3】《C程序设计完全手册》人民邮电出版社
【4】《C程序设计》清华大学出版社
【5】《数字电子技术基础》高等教育出版社
附录：实验程序
#include "config.h"
#include "math.h"
const uint32 LEDS8 = (0xFF << 18); // P1[25:18]控制LED8~LED1，低电平点亮
#define HC595_CS (1 << 29) // P0.29口为74HC595的片选
#define BEEP 1 << 11 /* P0.7控制蜂鸣器 */ const uint32 KEY6 = 1 << 21; // P0.21连接KEY6
const uint32 KEY5 = 1 << 20; // P0.20连接KEY5
uint16 zhenxiantab[1024];
uint16 juchibotab[1024];
uint16 sanjiaotab[1024];
uint16 zhenbanbotab[1024];
uint16 zhenquanbotab[1024];
uint16 fangbotab[1024];
float
fudu[16]={0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.45,0.40,0.35,0.30,0.25,0.20,0.15,0.10 ,0.05,0.01,0};
uint32
pinlv[16]={10240000,9216000,8192000,7168000,6144000,5120000,4096000,3
072000,2048000,1024000,921600,819600,716800,
614400,512000,409600};
uint32 cnt1=0;
uint32 cnt2=0;
uint16 M;
void DelayNS (uint32 dly)
{
uint32 i;
for ( ; dly>0; dly--)
for (i=0; i<100000; i++);
}
/*
********************************************************************* ************************************
** 函数名称：main()
** 函数功能：流水灯显示实验。

** 调试说明：连接跳线JP12至LED8~LED1。

********************************************************************* *************************************/
/* 流水灯花样，低电平点亮，注意调用时候用了取反操作 */
const uint32 LED_TBL[] = {
0x00, 0xFF,
// 全部熄灭后，再全部点亮
0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, // 依次逐个点亮0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x1F, 0x3F, 0x7F, 0xFF, // 依次逐个叠加
0xFF, 0x7F, 0x3F, 0x1F, 0x0F, 0x07, 0x03, 0x01, // 依次逐个递减0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x18, 0x24, 0x42, 0x81, // 两个靠拢后分开
0x81, 0xC3, 0xE7, 0xFF, 0xFF, 0xE7, 0xC3, 0x81 // 从两边叠加后递减
};
/******************************************************************** ************************************
** 函数名称：MSPI_Init()
** 函数功能：初始化SPI接口，设置为主机。

** 入口参数：无
** 出口参数：无
********************************************************************* ************************************/
void MSPI_Init(void)
{
PINSEL0 = (PINSEL0 & (~(0xFF << 8))) | (0x55 << 8) ;
SPCCR = 0x52; // 设置SPI时钟分频
SPCR = (0 << 3) | // CPHA = 0, 数据在SCK 的第一个时钟沿采样
(1 << 4) | // CPOL = 1, SCK 为低有效
(1 << 5) | // MSTR = 1, SPI 处于主模式
(0 << 6) | // LSBF = 0, SPI 数据传输MSB (位7)在先
(0 << 7); // SPIE = 0, SPI 中断被禁止
}
/********************************************************************
************************************
** 函数名称：MSPI_SendData()
** 函数功能：向SPI总线发送数据。

** 入口参数：data 待发送的数据
** 出口参数：返回值为读取的数据
********************************************************************* ***********************************/
uint8 MSPI_SendData(uint8 data)
{
IOCLR = HC595_CS; // 片选74HC595
SPI_SPDR = data;
while( 0 == (SPI_SPSR & 0x80)); // 等待SPIF置位，即等待数据发送完毕
IOSET = HC595_CS;
return(SPI_SPDR);
}
/* 此表为LED0～F以及L、P的字模 */
uint8 const DISP_TAB[19] = {
// 0 1 2 3
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0};/*
********************************************************************* **********************
**************
** 函数名称：IRQ_Eint0()
** 函数功能：外部中断0 EINT0服务程序口。

** 入口参数：无。

** 出口擦数：无。

********************************************************************* **********************
***************/
void __irq IRQ_Eint0 (void)
{
uint32 i;
i = IO0SET; /* 读取当前BEEP的控制值
*/
if ((i & BEEP) == 0)
IO0SET = BEEP;
else
IO0CLR = BEEP;
/* 正弦波输出*/
while(1)
{
MSPI_SendData(DISP_TAB[0]);
for(i=0;i<1024;i++)
{
M=zhenxiantab[i]*fudu[cnt2];
DACR=M<<6;
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{
DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{
cnt1%=16;
cnt1++;
DelayNS(50);
}
}
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{
DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{
cnt2%=16;
cnt2++;
DelayNS(50);
}
}
while ((T0IR & 0x01) == 0); /* 等待定时时间到
*/
T0IR = 0x01; /* 清除中断标志*/ }
/* 等待外部中断信号恢复为高电平,若信号保持为低电平，中断标志
会一直置位。

*/
if ((EXTINT & 0x01) != 0)break;
}
EXTINT = 0x01; /* 清除EINT0中断标志*/
VICVectAddr = 0; /* 向量中断结束*/
}
/*
********************************************************************* **********************
**************
** 函数名称：IRQ_Eint1()
** 函数功能：外部中断1 EINT1服务程序口。

** 入口参数：无。

** 出口擦数：无。

********************************************************************* **********************
**************
*/
void __irq IRQ_Eint1 (void)
{
uint32 i;
i = IO0SET; /* 读取当前BEEP的控制值*/
if ((i & BEEP) == 0)
IO0SET = BEEP;
else
IO0CLR = BEEP;
/* 锯齿波输出*/
while(1)
{
MSPI_SendData(DISP_TAB[1]);
for(i=0;i<1024;i++)
{
M=juchibotab[i]*fudu[cnt2];
DACR=M<<6;
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{ cnt1%=16;
cnt1++;
DelayNS(50);
}
}
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{ cnt2%=16;
cnt2++;
DelayNS(50);
}
}
while ((T0IR & 0x01) == 0); /* 等待定时时间到
*/
T0IR = 0x01; /* 清除中断标志*/ }
/* 等待外部中断信号恢复为高电平,若信号保持为低电平，中断标志
会一直置位。

*/
if ((EXTINT & 0x02) != 0)break;
EXTINT = 0x02; /* 清除EINT1中断标志*/
VICVectAddr = 0; /* 向量中断结束*/ }
/*
********************************************************************* **********************
**************
** 函数名称：IRQ_Eint2()
** 函数功能：外部中断2 EINT2服务程序口。

** 入口参数：无。

** 出口擦数：无。

********************************************************************* **********************
***************/
void __irq IRQ_Eint2 (void)
{
uint32 i;
i = IO0SET; /* 读取当前BEEP的控制值
*/
if ((i & BEEP) == 0)
IO0SET = BEEP;
else
IO0CLR = BEEP;
/* 三角波输出 */
while(1)
MSPI_SendData(DISP_TAB[3]);
for(i=0;i<1024;i++)
{
M=sanjiaotab[i]*fudu[cnt2];
DACR=M<<6;
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{ cnt1%=16;
cnt1++;
DelayNS(50);
}
}
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{ cnt2%=16;
cnt2++;
DelayNS(50);
}
}
while ((T0IR & 0x01) == 0); /* 等待定时时间到
*/
T0IR = 0x01; /* 清除中断标志*/ }
/* 等待外部中断信号恢复为高电平,若信号保持为低电平，中断标志会一直置位。

*/
if ((EXTINT & 0x04) != 0)break；
}
EXTINT = 0x04; /* 清除EINT2中断标志*/
VICVectAddr = 0; /* 向量中断结束
*/
}/*
********************************************************************* **********************
**************
** 函数名称：IRQ_Eint3()
** 函数功能：外部中断3 EINT3服务程序口。

** 入口参数：无。

** 出口擦数：无。

********************************************************************* **********************
***************/
void __irq IRQ_Eint3 (void)
{
uint32 i;
i = IO0SET; /* 读取当前BEEP的控制值*/
if ((i & BEEP) == 0)
IO0SET = BEEP;
else
IO0CLR = BEEP;
/* 正弦全波输出*/
while(1)
{
MSPI_SendData(DISP_TAB[2]);
for(i=0;i<1024;i++)
{
M=zhenquanbotab[i]*fudu[cnt2];
DACR=M<<6; if((IO0PIN&KEY6)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY6)==0)
{ cnt1%=16;
cnt1++;
DelayNS(50);
}
}
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{DelayNS(2);
if((IO0PIN&KEY5)==0)
{ cnt2%=16;
cnt2++;
DelayNS(50);
}
}
while ((T0IR & 0x01) == 0); /* 等待定时时间到
*/
T0IR = 0x01; /* 清除中断标志*/
}
/* 等待外部中断信号恢复为高电平,若信号保持为低电平，中断标志
会一直置位。

*/
if ((EXTINT & 0x08) != 0)break;
}
EXTINT = 0x08; /* 清除EINT3中断标志*/
VICVectAddr = 0; /* 向量中断结束
*/
}
/*
*********************************************************************
**********************
**************
** 函数名称：main()
** 函数功能：初始化外部中断为向量中断，低电平触发，然后等待中断。

** 调试说明：在Startup.s文件中使能IRQ中断(清零CPSR中的I位)。

*********************************************************************
**********************
***************/
uint8 rcv_data;
int main (void)
{
uint32 i;
PINSEL0 = 0x800c55cc; // 管脚连接GPIO,设置管脚连
接，P0.1为EINT0,P0.3为EINT1,P0.9为EINT3,P0.15为EINT2
PINSEL2 = PINSEL2 & (~0x08); // P1[25:16]连接GPIO
IO1DIR = LEDS8; // 设置LED1控制口为输出
/* P0.25连接AOUT*/
PINSEL1=0x00080000;
IO0DIR = BEEP|HC595_CS;/* 设置BEEP控制口为输出，其余输入。

*/ /* 定时器0初始化 */
T0TC = 0; /* 定时器设置为0 */
T0PR = 0; /* 时钟不分频*/
T0MCR = 0x03; /* 设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志*/
T0MR0 = Fpclk/pinlv[cnt2]; /* 0.5秒钟定时*/
T0TCR = 0x01; /* 启动定时器*/
EXTMODE = 0x00;/* 设置EINT0\EINT1\EINT2\EINT3为电平触发。

*/
/* 极性寄存器使用默认值0。

*/ IO0SET = BEEP;
/* 正弦波输出*/
for (i=0;i<1024;i++)
zhenxiantab[i]=512+511*sin(i*3.1415926/512);
/* 锯齿波输出*/
for (i=0;i<1024;i++)
juchibotab[i]=i%512*2;
/* 三角波输出*/
for (i=0;i<512;i++)
sanjiaotab[i]=i*2;
for (i=512;i<1024;i++)
sanjiaotab[i]=(1023-i)*2;
/* 正弦半波输出*/
for (i=0;i<512;i++)
zhenbanbotab[i]=512+511*sin(i*3.1415926/512);
for (i=512;i<1024;i++)
zhenbanbotab[i]=512;
/* 正弦全波输出*/
for (i=0;i<512;i++)
zhenquanbotab[i]=1024*sin(i*3.1415926/512);
for (i=512;i<1024;i++)
zhenquanbotab[i]=1024*sin((i-512)*3.1415926/512);
/* 方波输出*/
for (i=0;i<512;i++)
fangbotab[i]=0;
for (i=512;i<1024;i++)
fangbotab[i]=512;
MSPI_Init();
IRQEnable(); // 使能IRQ中断
/* 打开EINT0中断(使用向量中断) */
VICIntSelect = 0x00000000; /* 设置所有中断分配为IRQ中断 */ VICVectCntl0 = 0x20 | 14; /* 分配外部中断0到向量中断0
*/
VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Eint0;/* 设置中断服务程序地址
*/
/* 打开EINT1中断(使用向量中断) */
VICVectCntl1 = 0x20 | 15; /* 分配外部中断1到向量中断1
*/
VICVectAddr1 = (uint32)IRQ_Eint1;/* 设置中断服务程序地址
*/
/* 打开EINT2中断(使用向量中断) */
VICVectCntl2 = 0x20 | 16; /* 分配外部中断2到向量中断2
*/
VICVectAddr2 = (uint32)IRQ_Eint2;/* 设置中断服务程序地址
*/
/* 打开EINT3中断(使用向量中断) */
VICVectCntl3 = 0x20 | 17; /* 分配外部中断3到向量中断3
*/
VICVectAddr3 = (uint32)IRQ_Eint3;/* 设置中断服务程序地址
*/
EXTINT=0x0f; /* 清除外部所有中断标志
*/
VICIntEnable = (1 << 14)|(1 << 15)|(1 << 16)|(1 << 17); /* 使能所有中断*/
while (1)
{
for (i=0; i<42; i++)
{ /* 流水灯花样显示 */
IO1SET = ~((LED_TBL[i]) << 18);
DelayNS(20);
IO1CLR = ((LED_TBL[i]) << 18);
DelayNS(20);
}
}
return (0);
}
/******************************************************************** **********************
***************
** End Of File
********************************************************************* **********************
*************/。