【文章內容簡介】 39 2） 常用的調試方法 ? 指令集模擬器 一種利用 PC機端的仿真開發(fā)軟件模擬調試的方法。 ? JTAG仿真器 通過 ARM芯片的 JTAG邊界掃描口與 ARM核進行通信，不占用目標板的資源，是目前使用最廣泛的調試手段。 ? 實時在線硬件仿真器 ICE 使用仿真頭代替目標板上的 CPU，可以完全仿真 ARM芯片的行為。但結構較復雜，價格較貴，通常用于 ARM硬件開發(fā)中。 40 ARM JTAG仿真調試連接圖 41 ARM JTAG Emulator 實時仿真器 42 支持程序下載及實時調試：支持實時硬件斷點；可通過JTAG修改寄存器、存儲器內容。 JTAG接口：支持 14針或 20針 JTAG接頭。 支持 EPP增強型并口：下載速度可達 130KB/s。 JTAG時鐘速率可調：最大可達 10MHz；可滿足多種用戶需要。 支持所有符合 ：SDT、 ADS 支持多種操作系統(tǒng)： Microsoft Windows 95/98/NT/2020/Me/XP X86 Red Hat Linux 獨立的直流 5V供電：不會影響目標板供電系統(tǒng)；兼容不同電壓的目標板。 支持通過網絡連接使用；支持多內核系統(tǒng) （ 1） ARM JTAG Emulator 特點 43 仿真開發(fā)工具 44 （ 3）建立開發(fā)環(huán)境 搭建硬件平臺 連接好目標板電源，將 ARM JTAG的一端與開發(fā)主機并口連接，另一端接與目標板的 JTAG接口。 安裝集成開發(fā)環(huán)境 如 ADS 安裝 ARM JTAG驅動程序 45 例：嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調試 模式 發(fā)射器項目設備按 鈕目標服務器編 譯 器調 試 程 序命 名 解 釋 外 殼系 統(tǒng) 瀏 覽 器目 標 瀏 覽 器邏 輯 分 析 儀C + + 類第 三 方 工 具模 擬 環(huán) 境 V x S i m圖 形 連 通 性J a v a 嵌 入 式 因 特 網多 處 理 器 內 存 保 護實 時 嵌 入 式 系 統(tǒng)w i n d M i c r o k e r n e l文 件 系 統(tǒng) T C P / I PB S P調 試 代 理目 標V x W o r k s 提 供 的 支 持V x W o r k s C o r e O S主 機T o r n a d o 插 件以 太 網串 行 線片 上 調 試客 戶46 （ 4） JTAG調試原理 Angel JTAG 47 ? 宿主機調試器通過固定的協(xié)議控制下位機（協(xié)議轉換器）。宿主機調試器只發(fā)送宏觀的命令，比如： 程序運行、終止；讀些內存、 ARM寄存器等。通訊的介質可以是串口、并口、以太網、 USB等。調試手段可采用如下兩種方式。 ? JTAG調試：協(xié)議轉換器解釋上位機傳送過來的命令，通過 JTAG控制 ARM執(zhí)行。 ? Angel調試：協(xié)議轉換器可以直接做為目標板的一部分。直接執(zhí)行從宿主機傳送過來的調試命令；并回送相應的數(shù)據。 ? Angel可以節(jié)省專門的 JTAG仿真器，但是，它需要軟件，或者是嵌入式操作系統(tǒng)的支持，做不到完全的實時仿真。而 JTAG仿真是通過硬件和控制 ARM的 Embedded ICE實現(xiàn)的，可以做到實時仿真。 48 ? 在調試目標系統(tǒng)時，首先要通過一定的方式使目標系統(tǒng)進入調試狀態(tài)。在調試狀態(tài)下就可以完成各種調試功能，例如查看處理器狀態(tài)、查看和修改存儲器內容等。 ARM7TDMI可以通過下面的方式進入調試狀態(tài)： ? 通過設置程序斷點（ breakpoint）； ? 通過設置數(shù)據斷點（ watchpoint）； ? 相應外部請求進入調試狀態(tài)； ? 在目標程序中特定的位置設置斷點后，當該位置處的指令進入指令流水線時， ARM7TDMI內核將該指令表示為斷點指令。當程序執(zhí)行到斷點指令時，處理器進入調試狀態(tài)，此時斷點指令還沒有被執(zhí)行。這時，用戶就可以執(zhí)行需要的調試功能。例如，查看處理器狀態(tài)、查看和修改處理器內容等。 49 3） JTAG（ 14針）接口電路圖 50 A/D轉換接口 ? 模數(shù)轉換器（ ADC或 A/D）將模擬信號轉為數(shù)字信號，而數(shù)模轉換器（ DAC或 D/A）正好相反。這些轉換對嵌入式系統(tǒng)而言是必要的，因為嵌入式系統(tǒng)要處理數(shù)字值，而系統(tǒng)所處環(huán)境中一般有很多模擬信號。模擬信號是具有連續(xù)值的信號，例如溫度或速度，其可能值有無限多；數(shù)字信號是具有離散值的信號，例如整數(shù)，在計算系統(tǒng)中，數(shù)字信號可以用二進制編碼表示。有了模擬信號和數(shù)字信號之間的轉換，就可以將數(shù)字處理器用于模擬環(huán)境中。 51 ? 例如 S3C440BX芯片內部就自帶一個８路 A/D轉換器，其內部由 8通道多路復用模擬輸入端、自動調零比較器、時鐘發(fā)生器、 10位連續(xù)寄存器和輸出寄存器組成。該轉換器是屬于逐次逼近 SAR型的，可以通過軟件設置為 Sleep摸式，可以節(jié)電減少功率損失。最大轉換率為 100Ksps；輸入電壓范圍 ；分辨率 10位；輸入帶寬0100HZ（無采樣 /保持電路 ）。 ?? ? ARM芯片與 A/D功能有關的引腳： AIN[7:0]為 8路摸擬采集通道 ,ADC的模擬輸入； AREFT為參考正電壓， AREFB為參考負電壓， AVCOM為摸擬公共參考電壓。 52 A/D內部結構圖 數(shù) 據 總 線A D C I N T中 斷邏 輯逐 次 逼 近寄 存 器A D 結 果寄 存 器控 制 邏 輯P S R 預 分 頻 器D / A 轉 換器C O M P+比 較 器M C L KA I N 7 08V c o m1 0模 擬 轉換 開 關A M U XVA D/A 53 ? 逐次逼近型（也稱逐位比較式）的 A/D轉換器，主要由逐次逼近寄存器 SAR、 D/A轉換器、比較器以及時序和控制邏輯等部分組成。它的實質是逐次把設定的 SAR寄存器中的數(shù)字量經 D/A轉換后得到電壓 Vc,與待轉換模擬電壓 Vx進行比較。比較時，先從 SAR的最高位開始，逐次確定各位的數(shù)碼應是 “ 1”還是 “ 0”，其工作過程如下： ? 轉換前，先將 SAR寄存器各位清零。轉換開始時，控制邏輯電路先設定 SAR寄存器的最高位為 “ 1”，其余位為 “ 0”，此試探值經D/A轉換成電壓 Vc，然后將 Vc與模擬輸入電壓 Vx比較。如果Vx≥Vc ，說明 SAR最高位的 “ 1”應予保留；如果 VxVc，說明 SAR該位應予清零。然后再對 SAR寄存器的次高位置 “ 1”，依上述方法進行 D/A轉換和比較。如此重復上述過程，直至確定 SAR寄存器的最低位為止。此過程結束后，狀態(tài)線改變狀態(tài)，表明已完成一次轉換。最后，逐次逼近寄存器 SAR中的內容就是與輸入模擬量 V相對應的二進制數(shù)字量。顯然 A/D轉換器的位數(shù) N決定于 SAR的位數(shù)和 D/A的位數(shù)。轉換結果能否準確逼近模擬信號，主要取決于SAR和 D/A的位數(shù)。位數(shù)越多，越能準確逼近模擬量，但轉換所需的時間也越長。 54 人機交互接口 ? 為了使嵌入式系統(tǒng)具有友好的人機接口，需要給嵌入式系統(tǒng)配置顯示裝置，如LCD顯示器以及必要的聲響提示等。另外，要進行人機交互，還得由輸入裝置，使用戶可以對嵌入式系統(tǒng)發(fā)出命令或輸入必要的參數(shù)等。輸入設備如 鍵盤、觸摸屏等。 55 顯示器與其接口電路 ? 1）液晶顯示器（ LCD） ? 液晶顯示器（ LCD， Liquid Crystal Display）是一種低成本、低功率的器件，可顯示文字和圖像。 LCD在嵌入式系統(tǒng)中極為常見，因為嵌入式系統(tǒng)通常沒有象臺式系統(tǒng)那樣配備標準的顯示器。 LCD也可以用于很多常見的設備，如手表、傳真機、復印機以及計算器。 ? LCD有很多種類，其中一種是反射式 LCD，其基本原理是，首先入射光線通過一個偏極化板，接著偏極化的光遇到液晶材料，如果激活液晶材料的部分區(qū)域，則LCD材料的分子整齊排列，使偏極化光能穿過 LCD材料，否則光線無法通過，最后通過液晶材料的光線碰到一面鏡子而反射回來，因此激活的部分區(qū)域亮起來。另一種LCD是吸收式 LCD，其工作原理類似，但使用黑色表面而沒有使用鏡子，該黑色表面在激活區(qū)域下面，可以吸收光線，因而顯得比其它區(qū)域暗。 56 ? 點陣式 LCD由點的矩陣構成，可以顯示文字字符（字母和數(shù)字）以及其他符號，常見的點陣 LCD用 5行 8列的點表示一個字符， LCD驅動器將輸入數(shù)據轉換為激發(fā)相應的點所需的電信號。 ? 液晶顯示的原理是液晶在不同電壓的作用下會有不同的光特性。一類是無源 Passive的，這類液晶本身不發(fā)光，因而需要有外部提供光源，根據光源的位置又可以進一步分成反射式和透射式兩種。 Passive液晶顯示的成本較低，但有效視角較小，色彩也不夠鮮艷。另一類是有源的，主要是 TFT(一般在 5英寸以上的 LCD）。 TFT是薄膜晶體管 Thin Film Transitor的縮寫，每個液晶實際上就是一個可以發(fā)光的晶體管，所以嚴格的說并不是液晶。液晶顯示屏就是有許多液晶排列成陣列而構成的。 ? 在單色液晶顯示屏中，一個液晶就是一個象素，而在彩色液晶屏中則每個象素由 R紅、 G綠和 B蘭三個液晶共同組成。 57 同時也可以認為每個象素背后都有一個 8位的寄存器，寄存器的值決定著三個液晶單元各自的亮度。有些情況下寄存器的值并不直接驅動 RGB三個液晶單元的亮度，而是通過一個調色板技術來訪問，發(fā)出真彩色的效果。 在實際現(xiàn)實中如果要為每個象素都配備寄存器是不現(xiàn)實的，實際上只配備了一行的寄存器，而這些寄存器依次輪流連接到每一行象素并裝入該行的內容，使每一行象素都暫短的受到驅動，這樣周而復始將所有的象素行都驅動一遍就顯示一個完整的畫面。一般為了使人不感到閃爍，一秒鐘要重復顯示數(shù)十幀。 LCB一般采用并行傳輸。 58 ? CPU與 LCD顯示屏之間的數(shù)據傳輸很頻繁，完全由 CPU通過程序直接驅動顯然不合適，需要有硬件自動的加以驅動控制以減輕 CPU的負擔。 ? LCD的驅動控制通常由兩種方式，一種是 LCD顯示屏后邊有印刷板并在板上帶有驅動芯片的 LCD模塊。 ? 另一種是如果有需要，也可以直接使用微處理器芯片上的內置 LCD控制器來構造顯示模塊，它可以支持彩色/灰度 /單色三種模式，灰度模式下可支持 4級灰度和 16級灰度，彩色模式下最多支持 256色， LCD的實際尺寸可支持到 320X240。 比如： PXA270處理器，帶有 LCD控制器，顯示緩存和系統(tǒng)內存公用。可以支持 STN（彩色 /灰度）和 TFT兩種模式的 LCD TFT模式下最多支持 18位色， 800x600分辨率。 59 60 在常用的嵌入式 LCD屏幕上實現(xiàn)圖像和字符的顯示具體步驟如下： 首先在程序中配置微處理器 GPIO的寄存器 ， 將與 LCD連接的引腳定義為所需的功能；將幀描述符定義在 SDRAM里 ， 在 DMAC被初始化后供 DMAC提??；配置 LCD控制器的各寄存器；最后建立 LCD屏幕上的每一象素與幀緩沖區(qū)對應位置的映射關系 ， 將字符位圖轉換成字符矩陣數(shù)據 ， 并且寫入到幀緩沖器 （ 也成為顯存 ） 里 。 顯存中的每一個單元對應 LCD上的一個點 ， 只要顯存中的內容改變 ， 顯示結果便進行刷新 。 顯示屏可以以單色或彩色顯示 ， 單色用 1位來表示 ，彩色可以用 8位 （ 256色 ） 或 16位 、 24位表示其顏色 。 屏幕的大小和顯示模式這些因素會影響顯存的大小 。 61 ? 顯存通常是從內存空間分配所得，并且它是由連續(xù)的字節(jié)空間組成，而屏幕的顯示操作總是從左到右逐點象素掃描，從上到下逐行掃描，直到右下角，然后再折返到左上角。而顯存里的數(shù)據則是按地址遞增的順序被提取，當顯存里的最后一個字節(jié)被提取后，再返回顯存的首地址。 ? 計算機反映自然界的顏色是通過 RGB值來表示的，如果要在屏幕某一點顯示某種顏色，則必須在顯存里給出相應每一個象素的 RGB值。其實現(xiàn)方法有直接從顯存中得到和間接得到兩種方式。直接得到是指在顯存里存放有象素對應的 RGB值，通過將該 RGB值傳輸?shù)斤@示屏上而令屏幕顯示。間接得到方式是指顯存中存放的并不是 RGB值，而是調色板的索引值，調色板里存放的才是 RGB值，然后再發(fā)送到顯示屏上。 62 ? 在顯存與顯示器之間還需要有 LCD控制器負責完成從現(xiàn)存提取數(shù)據，進行處理并傳輸?shù)狡聊簧?。例?PXA255微處理器內部集成有 LCD控制器，它提供了一個從微處理器到 Passive(STN)或Active(TFT)顯示屏的接口。 ? LCD控制器由 LCD DMAC,輸入輸出 FIFO，內部調色板和寄存器組組成。 ? 當接 Passive(STN)顯示屏，