课程设计(嵌入式)

成绩 _______

指导教师评定成绩：

审定成绩：

重庆邮电大学移通学院

课程设计报告

设计题目：基于ARM的交通灯设计

学校：重庆邮电大学移动学院

学生姓名：刘星

专业：电气工程及其自动化

班级：05111301

学号：2013212290

指导教师：黄娜

设计时间：2016 年11 月

重庆邮电大学移通学院

《嵌入式系统》课程设计任务书

引言：嵌入式系统课程设计是自动化专业的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学各个专业的基本理论、基本方法对现实生活中的实际问题进行设计和调试。

一、设计题目：基于ARM的交通灯设计

掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O口，中断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。

二、系统工作过程说明

车辆遇到红灯停绿灯行的行走情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。

利用S3C24X0 ARM芯片实现单路交通灯的控制：

①实现红、绿、黄灯的循环控制。使用红、黄、绿三种不同颜色的LED灯实现此功能，由南往北方向红、黄、绿三个灯依次在P1.18、P1.19、P1.20上，由北往南方向的红、黄、绿三个灯依次接在P1.21、P1.22、P1.23上，人行道用红、绿两个灯控制，依次接在P1.24、P1.25上，用软件控制灯的亮与灭来控制车辆和行人的通行。

②用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示，串行并出或者并行并出实现。

③南北方向控制车辆的绿灯熄灭的同时，控制蜂鸣器响2秒来作为警报。蜂鸣器接P0.7引脚。

交通路口示意图如下图：

设计内容：

（1）完成S3C24X0最小系统的硬件电路设计，并用Protel DXP设计电路原理图；

（2）完成交通指示灯控制程序代码设计，在实验箱上调试并且能正常工作。

三、设计步骤：

（1）对系统进行需求分析；

（2）初始化配置（各种寄存器）；

（3）编写各种相关的中断程序并在主函数中调用这些程序；

（4）编译程序；

（5）使用仿真器进行调试。

摘要

本设计此次试验以S3C2440嵌入式开发平台为硬件基础，主要介绍了嵌入式实时操作系统中的最小系统的各个组成部分，其中包括电源、时钟、复位、存储器、JTAG接口电路原理图及交通灯电路图的设计。随着移动设备的流行和发展，嵌入式系统已经成为一个热点。它并不是最近出现的新技术，只是随着微电子技术和计算机技术的发展，微控制芯片功能越来越大，而嵌入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。它对软硬件的体积大小、成本、功耗和可靠性都提出了严格的要求。嵌入式系统的功能越来越强大，实现也越来越复杂，随之出现的就是可靠性大大降低。最近的一种趋势是一个功能强大的嵌入式系统通常需要一种操作系统来给予支持，这种操作系统是已经成熟并且稳定的，可以是嵌入式的Linux，WINCE等等。本文所要研究的就是基于ARM嵌入式系统的交通灯系统的设计与实现。

关键词：ARM 交通灯控制

一、绪论

1、设计目的

掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉S3C24X0的开发环境及软硬件的调试过程，了解S3C24X0芯片各个引脚功能，工作方式，计时/定时，I/O口，中断等的相关原理，根据控制要求进行编程，解决十字路口交通灯控制的问题。巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。

2、设计内容

1. 查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片

2. 总体设计方案规划，设计车辆遇到红灯停绿灯行情况，红绿灯时间均为60s，切换时间为10s，最后5s为黄灯闪烁。

3. 系统硬件设计，熟悉I/O接口，定时器，计数器工作原理

4. 系统软件设计，包括交通信号灯的工作流程软件实现，用C语言编程

5. 设计心得体会及总结。

3、要实现的目标

通过设计，培养自己综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练，加深对ARM芯片的了解；熟悉ARM芯片各个引脚的功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，巩固学习嵌入式的相关内容知识。利用ARM芯片模拟实现交通灯控制。自行选择所需ARM芯片，查阅相关文献资料，熟悉所选ARM芯片，了解所选ARM芯片各个引脚功能，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用ARM芯片完成交通灯的模拟控制。

二、系统分析及硬件设计

1、S3C24X0芯片介绍

S3C2440A 基于 ARM920T 核心，0.13µm 的 CMOS 标准宏单元和存储器单元。低功耗，简单，精致，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。

它采用了新的总线架构如先进微控制总线构架（AMBA）。S3C2440A 的突出特点是其处理器核心，是一个由 Advanced RISC Machines（ARM）公司设计的 16/32 位 ARM920T 的 RISC 处理器。

ARM920T 实现了 MMU，AMBA 总线和哈佛结构高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的 16KB 指令高速缓存和 16KB 数据高速缓存。每个都是由具有 8 字长的行(line)组成。

S3C2440A 集成的以下片上功能：

1.2V 内核供电, 1.8V/

2.5V/

3.3V 储存器供电, 3.3V 外部 I/O 供电，具备16KB 的指令缓存和 16KB 的数据缓存和 MMU 的微处理器

●外部存储控制器（SDRAM 控制和片选逻辑）

● LCD 控制器（最大支持 4K 色 STN 和 256K 色 TFT）提供 1 通道 LCD 专用 DMA

● 4 通道 DMA 并有外部请求引脚

● 3 通道 UART（IrDA1.0, 64 字节发送 FIFO 和 64 字节接收 FIFO）

● 2 通道 SPI

● 1 通道 IIC 总线接口（支持多主机）

● 1 通道 IIS 总线音频编码器接口

● AC’97 编解码器接口

●兼容 SD 主接口协议 1.0 版和 MMC 卡协议 2.11 兼容版

● 2 通道 USB 主机/1 通道 USB 设备（1.1 版）

● 4 通道 PWM 定时器和 1 通道内部定时器/看门狗定时器

● 8 通道 10 位 ADC 和触摸屏接口

●具有日历功能的 RTC

●摄像头接口（最大支持 4096×4096 像素输入；2048×2048 像素输入支持

缩放）