【文章內(nèi)容簡介】 齊式數(shù)據(jù)訪問，使數(shù)據(jù)能夠更為有效的安置到存儲器中– 精確的位操作（bitbanding），不僅最大限度的利用了存儲器空間而且還改良了對外設(shè)的控制u 內(nèi)部存儲器– 64 KB單周期Flash– 可由用戶管理 對flash塊的保護(hù)，以2KB為單位– 可由用戶管理對flash的編程– 可由用戶定義和管理的flash保護(hù)塊– 16 KB單周期訪問的SRAMu 兼容ARM FiRM的看門狗定時器– 32位向下計數(shù)器，帶可編程的裝載寄存器– 帶使能功能的獨(dú)立看門狗時鐘– 帶中斷屏蔽功能的可編程中斷產(chǎn)生邏輯– 軟件跑飛時可鎖定寄存器以提供保護(hù)– 帶使能/禁能的復(fù)位產(chǎn)生邏輯– 在調(diào)試的時候，當(dāng)控制器發(fā)出CPU暫停標(biāo)志時，用戶可以設(shè)定暫停定時器的周期u UART– 3個完全可編程的16C550type UART，支持IrDA– 帶有獨(dú)立的16x8發(fā)送（TX）以及16x12接收（RX）FIFO，可減輕CPU中斷服務(wù)的負(fù)擔(dān)– 可編程的波特率產(chǎn)生器，并帶有分頻器– 可編程設(shè)置FIFO長度，包括1字節(jié)深度的操作，以提供傳統(tǒng)的雙緩沖接口。– FIFO 觸發(fā)水平可設(shè)為1/8, 1/4, 1/2, 3/4 和 7/8– 標(biāo)準(zhǔn)異步通信位：開始位、停止位、奇偶位– 無效起始位檢測– 行中止的產(chǎn)生和檢測u GPIO– 高達(dá)946個GPIO，具體數(shù)目取決于配置– 輸入/輸出可承受5V– 中斷產(chǎn)生可編程為邊沿觸發(fā)或電平檢測– 在讀和寫操作中通過地址線進(jìn)行位屏蔽– 可啟動一個ADC采樣序列– GPIO端口配置的可編程控制? 弱上拉或下拉電阻? 2mA、4mA和8mA端口驅(qū)動? 8mA驅(qū)動的斜率控制? 開漏使能? 數(shù)字輸入使能u 功率– 片內(nèi)低壓差（LDO）穩(wěn)壓器，具有可編程的輸出電壓，– ，并控制內(nèi)核的數(shù)字邏輯和模擬電路– 控制器的低功耗模式：睡眠模式和深度睡眠模式– 外設(shè)的低功耗模式：軟件控制單個外設(shè)的關(guān)斷– LDO帶有檢測不可調(diào)整電壓和自動復(fù)位的功能，可由用戶控制使能– ，可通過中斷或復(fù)位來報告u 靈活的復(fù)位源– 上電復(fù)位– 復(fù)位管腳有效– 掉電（BOR）檢測器向系統(tǒng)發(fā)出電源下降的警報– 軟件復(fù)位– 看門狗定時器復(fù)位– 內(nèi)部低壓差（LDO）穩(wěn)壓器輸出變?yōu)椴豢烧{(diào)整u 其他特性– 6個復(fù)位源– 可編程的時鐘源控制– 可對單個外設(shè)的時鐘進(jìn)行選通以節(jié)省功耗– 遵循IEEE （TAP）控制器– 通過JTAG和串行線接口進(jìn)行調(diào)試訪問完整的JTAG邊界掃描 基于LuminaryARM1138的周立功開發(fā)板簡介EasyARM1138是專門針對廣大電子信息專業(yè)在校大學(xué)生而設(shè)計的一款基于 ARM Cortex?M3 先進(jìn)內(nèi)核的高性能、低價格開發(fā)板，用于教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計、電子競賽，等等。也是廣大單片機(jī)愛好者、開發(fā)工程師首選的 Cortex?M3 開發(fā)板。 EasyARM1138 的核心MCU是美國Luminary Micro公司的Stellaris 174。（群星）系列ARM之LM3S1138。該芯片采用的是國際上最優(yōu)秀的MCU內(nèi)核設(shè)計公司ARM最新推出的先進(jìn)Cortex?M3 處理器；由國內(nèi)最大、技術(shù)最強(qiáng)的晶圓制造公司臺積電（TSMC）代工；經(jīng)世界上最專業(yè)的封裝測試公司（OSE、i2a/IPAC）層層把關(guān)，確保產(chǎn)品的可靠性。Stellaris 174。（群星）系列ARM芯片在電磁兼容性方面的優(yōu)勢明顯。內(nèi)嵌USB接口的下載仿真器 僅需插入一根 USB 電纜就能實現(xiàn)“三合一”功能： 5V 供電、程序下載與在線仿真、UART 串行通信 不再要求電腦具有串口或并口，無論臺式機(jī)還是筆記本電腦， 只要擁有 USB 或 USB 接口就能運(yùn)用自如， 除了能夠下載仿真自身以外，保留的 JTAG 接口還可以， 用來仿真其它 LM3S 系列開發(fā)板，短接 JP2 短接器的， GND 和 URST，還可實現(xiàn) JTAG 接口對內(nèi)仿真功能， USB 接口提供虛擬 UART 的功能，不需要額外的接口電路。在軟件上采用“C 語言＋驅(qū)動庫”的新概念開發(fā)模式，由于 Luminary Micro 官方免費(fèi)提供了基于 C 語言（符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)）的驅(qū)動庫軟件包，并且源代碼是公開的，因此用戶完全可以摒棄晦澀難懂的匯編語言，也不需要掌握底層寄存器的操作細(xì)節(jié)，只要懂 C 語言就能輕松玩轉(zhuǎn)LM3S系列ARM。這也使得32位ARM的入門門檻大大降低。 顯示模塊的設(shè)計 TFT驅(qū)動芯片μPD161704A簡介μPD161704A是單驅(qū)動TFTLCD芯片，片上同時集成了Display RAM，它支持240*320點(diǎn)的18位色彩顯示。μPD161704A是典型的低功耗支持型產(chǎn)品，CPU/。μPD161704A支持3種總線形式：16/18位通用串行接口，i80/M68型8/16/18位并型接口，以及6/16/18位RGB接口，色彩度為262，144色每點(diǎn)，而且其片上自帶時鐘生成器，其總體結(jié)構(gòu)框圖如下：圖32 μPD161704A架構(gòu)圖 μPD161704A對外接口類型要想使用TFT，首先得詳細(xì)了解驅(qū)動芯片，而對于驅(qū)動芯片，其中最應(yīng)先了解該種芯片支持的總線類型，類型越豐富則使用起來越是靈活。而μPD161704A支持3種總線，下面將詳細(xì)介紹通用串行接口和并型接口這兩種常用的總線接口類型。16/18位通用串行接口： 如下圖是Display RAM與18位串行總線上數(shù)據(jù)的關(guān)系： 圖33 RAM與18位串行總線關(guān)系圖 如下圖是Display RAM與16位串行總線上數(shù)據(jù)的關(guān)系：圖34 RAM與16位串行總線關(guān)系圖如下圖是Display RAM與8位并行總線上數(shù)據(jù)的關(guān)系： 圖35 RAM與16位并行總線關(guān)系圖下圖是8位并口的傳送時序圖：圖36 8位并口數(shù)據(jù)寫入時序圖 片上γ校正曲線電路μPD161704A片上包括γ校正曲線電路，可以通過寄存器設(shè)置來調(diào)節(jié)γ放大器。對完整的廣播電視系統(tǒng)而言，要進(jìn)行兩次光一電的轉(zhuǎn)換。一次是在攝像端，由攝像機(jī)把光像轉(zhuǎn)變成電信號；另一次是在顯像端，由電視機(jī)把電信號重新轉(zhuǎn)換成光像。兩次轉(zhuǎn)換中，重要的轉(zhuǎn)換器件使攝像器件和顯像管。從整個系統(tǒng)的角度來看，顯像管重現(xiàn)的圖案，應(yīng)該于被攝景物上各種亮度成比例，使兩次轉(zhuǎn)換的過程為線性，即重現(xiàn)的圖像亮度　B=K* BO(ｋ－常數(shù)；BO－景物亮度)否則圖像就會出現(xiàn)亮度和色度的非線性失真。攝像器件的光－電轉(zhuǎn)換關(guān)系為：E0 =K1 * BOγ１式中：E 0－　攝像器件輸出電壓；K1－常數(shù)；　BO－景物亮度；γ１－轉(zhuǎn)換非線性系數(shù)。對于CCD和氧化鉛等攝像管，可近似認(rèn)為γ１＝１，即攝像端的光電轉(zhuǎn)換可以看作是線性的，即 E0 = K1 * BO而顯像管的電—光轉(zhuǎn)換關(guān)系為：Bd = K2 * Eγ2式中：Bd一顯像管上的光像亮度；K2一系數(shù)；E一顯像管柵極上的信號電壓；γ2一顯像管的轉(zhuǎn)換非線性系數(shù)；一般γ2=。顯然，顯像管的電一光轉(zhuǎn)換是一種非線性性關(guān)系。這兩種轉(zhuǎn)換的γ特性如圖355（a）、（b）所示：圖37 γ特性圖為了使整個系統(tǒng)的綜合特性保持線性關(guān)系，就必須在圖像傳輸過程中認(rèn)為地加入一個特性與顯像管端相反的非線性失真，以校正由γ2非線性造成的失真。設(shè)這一校正電路的傳輸特性為：E=K*EOγ１要保正系統(tǒng)為線性特性，則一定要滿足：γ１*γ2*γ3=1可得出： γ=1/（γ１*γ2）=1/=。我們把這種校正電路稱為γ校正。γ校正可以在攝像機(jī)電路中進(jìn)行，也可以在電視機(jī)電路中進(jìn)行，由于電視機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攝像機(jī)數(shù)量，從降低接收機(jī)成本考慮，γ校正同意安排在攝像機(jī)電路中實施。 GPS模塊的介紹GPS即全球定位系統(tǒng)。其目的是在全球范圍內(nèi)對地面和空中目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位和監(jiān)測。隨著全球性空間定位信息應(yīng)用的日益廣泛，GPS提供的全時域、全天候、高精度定位服務(wù)將給空間技術(shù)、地球物理、大地測繪、遙感技術(shù)、交通調(diào)度、軍事作戰(zhàn)以及人們的日常生活帶來巨大的變化和深遠(yuǎn)的影響。 目前的民用GPS設(shè)備包括測量型和導(dǎo)航型。其中測量型產(chǎn)品的精度可達(dá)到米級甚至毫米級，但至少需要兩臺（套）才能達(dá)到設(shè)計精度要求，而且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單機(jī)成本一般在幾萬到幾十萬，適合專業(yè)高精度測量環(huán)境使用；導(dǎo)航型產(chǎn)品，由于其使用者對精度要求不高，一般為幾十米，因此機(jī)器內(nèi)部硬件相對簡單，只須一臺就可以完成導(dǎo)航工作，加之其價格相對較低，因而更有普及和推廣價值。 GPS系統(tǒng)一般由地面控制站、導(dǎo)航衛(wèi)星和用戶接收機(jī)三大部分組成。導(dǎo)航衛(wèi)星至少24顆，均勻分布在6個極地軌道上，軌道的夾角為60度，距地平均高度為20200公里，每12恒星時繞地球一周。 TU30型GPS模塊的原理框架簡介本設(shè)計采用美國羅克韋爾公司的GPS產(chǎn)品TU30模塊，其特點(diǎn)是體積小、接口簡單、可靠性好。模塊的組織結(jié)構(gòu)是一個用于接收GPS信號的單片機(jī)小系統(tǒng)。GPS信號接收部分由Rockwell自行設(shè)計開發(fā)的芯片及其外圍電路組成。其控制內(nèi)核是一個DSP處理器，該處理器具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力，并有兩個串口和時鐘輸出；外圍電路有實時時鐘，并帶有E2PROM（保存重要參數(shù)）、SRAM、ROM等存儲器，可對相關(guān)重要信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、交換；此外，還留有DGPS接口。該模塊的衛(wèi)星采集啟動方式分為4種模式：熱啟動方式、初始啟動方式、冷啟動方式、凍結(jié)啟動方式；而導(dǎo)航模式則有4維模式、2維模式和DGPS模式4種。圖１所示是該模塊的硬件結(jié)構(gòu)。 TU30型 GPS模塊留有天線接口，可以用同軸電纜與天線進(jìn)行連接，天線可延長30米。此外，它還留有20PIN應(yīng)用接口，可方便地與單片機(jī)、PC機(jī)等設(shè)備進(jìn)行接口。下圖為模塊原理框圖：圖38 TU30框架圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的處理模塊設(shè)計本系統(tǒng)直接采用周立功EasyARM1138開發(fā)板作為處理模塊，該開發(fā)板外圍電路設(shè)計簡明，調(diào)試時無需任何連線和跳線，操作很方便，板子上資源如下：內(nèi)嵌 USB 接口的下載仿真器 u 僅需插入一根 USB 電纜就能實現(xiàn)“三合一”功能： 5V 供電、程序下載與在線仿真、UART 串行通信。 u 不再要求電腦具有串口或并口，無論臺式機(jī)還是筆記本電腦， 只要擁有 USB 或 USB 接口就能運(yùn)用自如 。u 除了能夠下載仿真自身以外，保留的 JTAG 接口還可以 用來仿真其它 LM3S 系列開發(fā)板，短接 JP2 短接器的 GND 和 URST，還可實現(xiàn) JTAG 接口對內(nèi)仿真功能。 u USB 接口提供虛擬 UART 的功能，不需要額外的接口電路u 只 LED 指示燈 u 只 KEY u 1 只交流蜂鳴器u 兩排插針引出全部 GPIO 資源，以及 ADC0～5V/u GPIO 插針間距正好為 2000mil()，很容易插接在萬用板 或其它自制的電路板上。注意到在被引出的所有GPIO中，只有GPIOA和GPIOF口是整8位的，但考慮到USART0會被用作調(diào)試程序，或與GPS通信，所以只有GPIOF口能用作于與TFT模塊通信的BUS。 顯示模塊硬件電路設(shè)計本設(shè)計的顯示模塊使用了東芝產(chǎn)LTM022A69B TFT，該TFT支持QVGA級輸出，18位色彩度，支持240*320顯示，同時采用FPC（柔性電路），并自帶背光燈，使用起來比較靈活。圖41 LTM022A69B結(jié)構(gòu)圖LTM022A69B TFT模塊采用柔性HRS與外部通信，HRS上包含40路引腳，設(shè)計擴(kuò)展電路時應(yīng)注意，不用的引腳盡量給其一個確定電平，而對于接口模式選擇端PSX， DTX0，DTX1，DTX2這種端口，為便于擴(kuò)展，可將電路設(shè)計如下:圖42 總線類型選擇電路 對于PSX，DTX0，DTX1，DTX2電平與驅(qū)動芯片的總線接口模式的關(guān)系如下表（RGB接口除外）：圖43 總線選擇表 同時，還應(yīng)注意對背光燈驅(qū)動端口的設(shè)計，最好加個三極管進(jìn)行放大：如下圖：圖44 背光驅(qū)動電路 其余端口一般情況下可與MCU直接連接，如下圖：圖45 引出引腳圖 鍵盤模塊的設(shè)計本設(shè)計為方便使用，特設(shè)計了上下左右等四個方向鍵，使得用戶能在地圖范圍進(jìn)行漫游，查看任意地方，原理圖如下：圖46 按鍵模塊原理圖系統(tǒng)對鍵盤采用中斷的方式進(jìn)行相應(yīng)，由于CPU芯片Luminary1138的每個GPIO上都能產(chǎn)生中斷，所以用中斷來做顯得十分方便而且有效。 串口模塊的設(shè)計為便于與GPS模塊進(jìn)行通信，在CPU模塊與GPS模塊之間特設(shè)置了串口模塊。原理圖如下：圖47 串口模塊原理圖 硬件制作關(guān)于雙面板的布線問題由于EasyARM1138開發(fā)板使用雙排插針引出的，這直接使布線非常困難，所以最后決定布雙面板。而在雙面板的設(shè)計中，必須要注意接地問題，即兩面各獨(dú)立板塊的地必須接到一起。關(guān)于TFT轉(zhuǎn)接