西安邮电大学(计算机学院)嵌入式系统板级电路装配课程设计实验报告专业名称: 计算机科学与技术班级: 计科1405学号: XXXXXXX姓名: XXX指导教师: XXX实验日期:2017年12月11日—12月22日第一周:开发板硬件装配一、开发板硬件结构开发板由PACK板与底板构成,PACK板板载一枚LCP2132芯片,该芯片就是NXP公司(飞利浦创建)设计得一款基于ARM7TDMIS得高性能32位RISC微控制器,具有Thumb扩展功能,64KB片内Flash ROM,具有在系统编程(ISP)与应用编程(IAP),16KB RAM,向量中断控制器,两个UART,一个带全调制解调器接口。
两个I2C串行接口,两个SPI串行接口三个32位定时器,瞧门狗定时器,带有备用电池备份得实时时钟,欠压检测电路通用I/O引脚。
CPU时钟高达60 MHz,片内晶体振荡器与片内PLL。
板子总体分了电源电路,晶振电路,复位电路,LED电路,按键电路,串口电路,JTAG调试电路等几部分,如下图所示图1 Ｅasy ARM 2132开发板底板元件布局图二、硬件原理组成及分析开发板完整电路图如下图所示图2 Ｅasy ARM 2132开发板完整电路图1.电源电路:LPC2132电源电路部分采用了一个DC接口得POWER1供电口与一个5V 得USB供电口,内部采用了一个1N5819二极管来稳流,采用SPX1117M33、3低压差稳压器,如右图所示。
电路另一边有一个红色得发光二极管,当电源接通后,二极管会点亮。
2.复位电路复位电路采用一颗CAT1025芯片,CAT1025就是基于微控制器系统得存储器与电源监控得完全解决方案。
它们利用低功耗CMOS技术将2K位得串行EEPOM与用于掉电保护得系统电源监控电路集成在一块芯片内。
存储器采用400KHz得I2C总线接口。
CAT1025包含1个精确得Vcc监控测电路与2个开漏输出:RESET 与！RESET。
当Vcc低于复位门槛电压时,！RESET引脚将变为高电平,RESET将变为低电平。
CAT1025还包含一个写保护输入(WP)。
如果WP连接高电平,则写操作被禁止。
nRST连接到芯片LPC2132得复位引脚,当复位按键RST1按下时,CAT1025得复位引脚输出有效信号,使芯片LPC2132复位。
3.系统时钟电路LPC2132微控制器可使用外部晶振或外部时钟源,片外晶振频率范围:1~30MHz,如下图中Y111、0592MHz,内部锁相环电路PLL可调整系统时钟,通过片内PLL可实现最大为60MHz得CPU操作频率,实时时钟具有独立得时钟源,如下图中Y232、768KHZ晶振。
4.JTAG接口电路采用ARM公司提出得标准20脚JTAG仿真调试接口,JTAG信号得定义以及与LPC2132得连接如下图:5.按键及显示电路LPC2132开发板具有4个按键、4个LED灯。
4个LED灯一边已经与DP3V3连接,另一边经过1个470R得电阻后与JP1跳线相连,当JP12连通得时候,LED1得一侧与芯片得P0、17口就会连通,P0、17口输出低电平,LED1就会点亮,如果P0、17输出高电平,LED1就会熄灭。
4个按键中复位键已经在前面介绍了,剩下三个按键KEY1、KEY2、KEY3一边接地,另一边接了4K7得电阻然后与正极相连,还接了JP2跳线组,如果JP2得12连通,那么P0、16就与KEY1连通,当按键按下得时候,P0、16输出低电平,当按键没有按下得时候P0、16输出高电平,因为按键检测电路可以编写为检测就是否有低电平来判断按键就是否按下。
6.UART接口电路CH340G 就是一个USB转串口芯片,可以把电脑得USB口映射为串口用。
当使用串口电路进行UART调试得时候,需要将JP6短接,连通P0、0与CH340G 得TXD口,连通P0、1与CH340G 得RXD口。
另一边CH340G得X1与X0接入了X112MHz得晶振。
三、开发板硬件安装调试过程①焊接最小系统首先焊接电源模块,复位电路模块,晶振模块,构成最小系统,然后对最小系统进行测试。
测试方法:将电源线与开发板得电源模块连接,观察电源指示灯就是否点亮,如果点亮,使用万用表测量U1点电压,数值范围为:3、29V~3、31V,标准值为3、30V,表明电源电路模块正常。
然后用示波器观察晶振引脚得波形,查瞧晶振就是否正常。
②焊接外接电路板。
在洞洞板上面焊接一个LED灯,然后引出接口,一个为正,一个为负,然后将正负极分别与排针焊接在一起;将蜂鸣器得正负极分别于排针焊接;将按键得两边与排针焊接在一起。
测试方法:将LED正负极分别与开发板得DP3、3V与GND连接,可以观察到LED灯点亮。
蜂鸣器得正负极与开发板得DP3、3V与GND连接,可以听到蜂鸣器发声。
将开发板正极与蜂鸣器正极相连,蜂鸣器负极与开关一边相连,然后开关另一边接低电平,按下按键后蜂鸣器会发出声音,证明开关电路完好。
③焊接LED灯焊接LED电路,将LED1LED7焊接在开发板上面,然后焊接R4R7四个电阻,这就是二极管得分压电阻。
测试方法:给开发板通电,然后依次给JP1得1、3、5、7接低电平,会发现LED1LED4依次点亮,如果有不亮得,说明焊接有误,检查二极管得正负就是否正确,用万用表检测就是否有短路。
④焊接开关将KEY1、KEY2、KEY3焊接到开发板上面,然后将3个4K7得电阻焊接到R1、R2、R3三个位置,最后在JP2上面焊接一组排针。
测试方法:给开发板供电,用万用表检测KEY1KEY3得电压,正常范围应该就是3、28V3、31V,当KEY1键按下得时候,JP2得1电压应该为0V;当KEY2键按下得时候,JP2得3电压应该为0V;当KEY3键按下得时候,JP2得4电压应该为0V。
⑤焊接串口模块将CH340G焊接到开发板对应位置,要注意焊接得时候容易将周围引脚连接在一起,必须非常小心得操作。
测试方法:给开发板供电,然后USB口与电脑连接,电脑得设备管理器可以检测到串口输入,如下图:⑥焊接JTAG模块JTAG模块很简单,只需要将JTAG后面得引脚依次焊接即可。
检测方法:开发板供电后,用JTAG线连接开发板得电脑,然后打开HJTAG Server,点击搜索可以检测到芯片。
如下图:在HFlasher窗口得“Flash Selection”项选择仿真得器件型号LPC2132,在HFlasher窗口得“Programming”项窗,点击<Check>按钮,HJTAG将检测到得器件类型显示于本窗口。
四、遇到问题分析及硬件调试体会1、遇到得问题焊接好LED灯模块后,测试LED灯得时候发现LED3不亮,用万用表检测后发现就是LED3得引脚虚焊,重新焊接后问题解决。
2、硬件调试体会焊接过程中需要足够得耐心,不能瞧到别得同学进度比自己快就急躁,急于求成做出来得产品只能就是差得甚至就是坏得,我们应该从焊接中总结经验,提高自己得焊接能力,掌握焊接技巧,焊接出最好,最完美得电路板。
第二周:软件编程与调试一、调试环境搭建①启动ADS1、2IDE集成开发环境。
②在ADS主窗口主菜单选择File>New,使用asm for lpc2132工程模板建立一个工程(图例中工程名称为:ZQL_LIB1),指定工程路径(图例中工程路径为 D:\ARM_Lib_Bak\ARM_asm)。
③点击确认<按钮>,创建工程。
④在ZQL_LIB1工程窗口,双击模板文件main、S,打开该文件。
⑤可在主窗口菜单选择Edit>Perferences,设置字体与字号。
⑥在main、S文件编辑窗得“add the user code here、添加用户代码”行下建立用户汇编程序代码。
⑦选择Project>Make(或快捷键<F7>),编译链接整个工程。
若编译成功,则Erros & Warnings对话框会报告编译错误为0,此时即可对工程进行仿真。
二、调试方法①单步运行;在AXD调试器主窗口,选择Execute > Step (或快捷键<F10>),处理器执行一行代码;②设置断点;在AXD调试器“代码调试窗口”双击目标代码行,若出现红色实心圆点,则表示断点设置成功;然后选择Execute>Go全速运行,处理器执行程序停止在断点行;③运行到光标行;在AXD调试器“代码调试窗口”单击选择目标代码行,然后在AXD调试器主窗口,选择Execute>Run to Cursor运行到光标处;通过断点调试可以观察ARM寄存器与存储单元得数值变化,具体操作方法在后面得实验中会作详细介绍。
二、完成实验内容本人主要负责内容:GPIO输入输出基础实验,交通灯综合实验中得蜂鸣器、中断服务程序、GPIO初始化模块以及键盘扫描部分编写。
1、GPIO输入输出实验(1)实验目得①掌握LPC2132工程模板得使用。
②掌握EasyJTAG仿真器得安装与使用。
③能够在EasyARM教学实验开发平台上运行第一个程序。
④熟悉LPC2000系列ARM7微控制器得GPIO控制。
(2)实验原理LPC2132 系列得 ARM7 微控制器得所有 GPIO 口,均为双向 I/O 口。
引脚可以根据需要配置为 I/O 口或其它功能,与 GPIO 相关得寄存器一共有 6 个见下表:通过编程控制BEEP(P0、7)输出低电平,从而实现蜂鸣器持续发声。
(3)实验过程①启动ADS1、2IDE集成开发环境,选择ARM Executable Image for lpc2132工程模板建立一个工程BeepCon_C。
②在user组里编写主程序代码main、c。
③选用DebugInRam生成目标,然后编译链接工程。
④将EasyARM教学实验开发平台上得P0、7管脚与Beep跳线短接⑤选择Project>Debug,启动AXD进行JTAG仿真调试。
⑥全速运行程序,程序将会在main、c得主函数中停止(因为main函数起始处默认设置有断点)。
⑦单击Context Variable图标按钮(或者选择Processor Views>Variables)打开变量观察窗口,通过此窗口可以观察局部变量与全局变量。
选择System Views>DebuggerInternals 即可打开LPC2000系列ARM7微控制器得片内外寄存器窗口。
⑧可以单步运行程序,可以设置/取消断点;或者全速运行程序,停止程序运行,观察变量得值,判断蜂鸣器控制就是否正确。
(4)问题分析与解决方法GPIO功能选择之后没有进行IO0DIR方向选择,导致P0、7口依然为输入口,无法输出低电平信号,故而蜂鸣器没有发声,添加这行代码后,成功实现功能。