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正文內(nèi)容

車載電子地圖系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-24 16:22 本頁面
 

【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
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