【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 齊式數(shù)據(jù)訪問(wèn)，使數(shù)據(jù)能夠更為有效的安置到存儲(chǔ)器中– 精確的位操作（bitbanding），不僅最大限度的利用了存儲(chǔ)器空間而且還改良了對(duì)外設(shè)的控制u 內(nèi)部存儲(chǔ)器– 64 KB單周期Flash– 可由用戶管理 對(duì)flash塊的保護(hù)，以2KB為單位– 可由用戶管理對(duì)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(wèn)的SRAMu 兼容ARM FiRM的看門(mén)狗定時(shí)器– 32位向下計(jì)數(shù)器，帶可編程的裝載寄存器– 帶使能功能的獨(dú)立看門(mén)狗時(shí)鐘– 帶中斷屏蔽功能的可編程中斷產(chǎn)生邏輯– 軟件跑飛時(shí)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(shí)候，當(dāng)控制器發(fā)出CPU暫停標(biāo)志時(shí)，用戶可以設(shè)定暫停定時(shí)器的周期u UART– 3個(gè)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(zhǎng)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(kāi)始位、停止位、奇偶位– 無(wú)效起始位檢測(cè)– 行中止的產(chǎn)生和檢測(cè)u GPIO– 高達(dá)946個(gè)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(cè)– 在讀和寫(xiě)操作中通過(guò)地址線進(jìn)行位屏蔽– 可啟動(dòng)一個(gè)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(dòng)? 8mA驅(qū)動(dòng)的斜率控制? 開(kāi)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(gè)外設(shè)的關(guān)斷– LDO帶有檢測(cè)不可調(diào)整電壓和自動(dòng)復(fù)位的功能，可由用戶控制使能– ，可通過(guò)中斷或復(fù)位來(lái)報(bào)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(cè)器向系統(tǒng)發(fā)出電源下降的警報(bào)– 軟件復(fù)位– 看門(mén)狗定時(shí)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(gè)復(fù)位源– 可編程的時(shí)鐘源控制– 可對(duì)單個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘進(jìn)行選通以節(jié)省功耗– 遵循IEEE （TAP）控制器– 通過(guò)JTAG和串行線接口進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)完整的JTAG邊界掃描 基于LuminaryARM1138的周立功開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介EasyARM1138是專門(mén)針對(duì)廣大電子信息專業(yè)在校大學(xué)生而設(shè)計(jì)的一款基于 ARM Cortex?M3 先進(jìn)內(nèi)核的高性能、低價(jià)格開(kāi)發(fā)板，用于教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子競(jìng)賽，等等。也是廣大單片機(jī)愛(ài)好者、開(kāi)發(fā)工程師首選的 Cortex?M3 開(kāi)發(fā)板。 EasyARM1138 的核心MCU是美國(guó)Luminary Micro公司的Stellaris 174。（群星）系列ARM之LM3S1138。該芯片采用的是國(guó)際上最優(yōu)秀的MCU內(nèi)核設(shè)計(jì)公司ARM最新推出的先進(jìn)Cortex?M3 處理器；由國(guó)內(nèi)最大、技術(shù)最強(qiáng)的晶圓制造公司臺(tái)積電（TSMC）代工；經(jīng)世界上最專業(yè)的封裝測(cè)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(shì)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(shí)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(wú)論臺(tái)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(lái)仿真其它 LM3S 系列開(kāi)發(fā)板，短接 JP2 短接器的， GND 和 URST，還可實(shí)現(xiàn) JTAG 接口對(duì)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(yǔ)言＋驅(qū)動(dòng)庫(kù)”的新概念開(kāi)發(fā)模式，由于 Luminary Micro 官方免費(fèi)提供了基于 C 語(yǔ)言（符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)）的驅(qū)動(dòng)庫(kù)軟件包，并且源代碼是公開(kāi)的，因此用戶完全可以摒棄晦澀難懂的匯編語(yǔ)言，也不需要掌握底層寄存器的操作細(xì)節(jié)，只要懂 C 語(yǔ)言就能輕松玩轉(zhuǎn)LM3S系列ARM。這也使得32位ARM的入門(mén)門(mén)檻大大降低。 顯示模塊的設(shè)計(jì) TFT驅(qū)動(dòng)芯片μPD161704A簡(jiǎn)介μPD161704A是單驅(qū)動(dòng)TFTLCD芯片，片上同時(shí)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(shí)鐘生成器，其總體結(jié)構(gòu)框圖如下：圖32 μPD161704A架構(gòu)圖 μPD161704A對(duì)外接口類型要想使用TFT，首先得詳細(xì)了解驅(qū)動(dòng)芯片，而對(duì)于驅(qū)動(dòng)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(lái)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(shí)序圖：圖36 8位并口數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)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(guò)寄存器設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)γ放大器。對(duì)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(hào)；另一次是在顯像端，由電視機(jī)把電信號(hào)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(gè)系統(tǒng)的角度來(lái)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(guò)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(huì)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(duì)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(hào)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(gè)系統(tǒng)的綜合特性保持線性關(guān)系，就必須在圖像傳輸過(guò)程中認(rèn)為地加入一個(gè)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(shí)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(duì)地面和空中目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位和監(jiān)測(cè)。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(shí)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(cè)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(lái)巨大的變化和深遠(yuǎn)的影響。 目前的民用GPS設(shè)備包括測(cè)量型和導(dǎo)航型。其中測(cè)量型產(chǎn)品的精度可達(dá)到米級(jí)甚至毫米級(jí)，但至少需要兩臺(tái)（套）才能達(dá)到設(shè)計(jì)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(wàn)到幾十萬(wàn)，適合專業(yè)高精度測(cè)量環(huán)境使用；導(dǎo)航型產(chǎn)品，由于其使用者對(duì)精度要求不高，一般為幾十米，因此機(jī)器內(nèi)部硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，只須一臺(tái)就可以完成導(dǎo)航工作，加之其價(jià)格相對(duì)較低，因而更有普及和推廣價(jià)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(gè)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(shí)繞地球一周。 TU30型GPS模塊的原理框架簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用美國(guó)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(jiǎn)單、可靠性好。模塊的組織結(jié)構(gòu)是一個(gè)用于接收GPS信號(hào)的單片機(jī)小系統(tǒng)。GPS信號(hào)接收部分由Rockwell自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的芯片及其外圍電路組成。其控制內(nèi)核是一個(gè)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(gè)串口和時(shí)鐘輸出；外圍電路有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并帶有E2PROM（保存重要參數(shù)）、SRAM、ROM等存儲(chǔ)器，可對(duì)相關(guān)重要信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、交換；此外，還留有DGPS接口。該模塊的衛(wèi)星采集啟動(dòng)方式分為4種模式：熱啟動(dòng)方式、初始啟動(dòng)方式、冷啟動(dòng)方式、凍結(jié)啟動(dòng)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(zhǎng)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(jì) 系統(tǒng)的處理模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)直接采用周立功EasyARM1138開(kāi)發(fā)板作為處理模塊，該開(kāi)發(fā)板外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明，調(diào)試時(shí)無(wú)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(shí)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(wú)論臺(tái)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(lái)仿真其它 LM3S 系列開(kāi)發(fā)板，短接 JP2 短接器的 GND 和 URST，還可實(shí)現(xiàn) JTAG 接口對(duì)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(wàn)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(huì)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(jì)本設(shè)計(jì)的顯示模塊使用了東芝產(chǎn)LTM022A69B TFT，該TFT支持QVGA級(jí)輸出，18位色彩度，支持240*320顯示，同時(shí)采用FPC（柔性電路），并自帶背光燈，使用起來(lái)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(jì)擴(kuò)展電路時(shí)應(yīng)注意，不用的引腳盡量給其一個(gè)確定電平，而對(duì)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(jì)如下:圖42 總線類型選擇電路 對(duì)于PSX，DTX0，DTX1，DTX2電平與驅(qū)動(dòng)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(shí)，還應(yīng)注意對(duì)背光燈驅(qū)動(dòng)端口的設(shè)計(jì)，最好加個(gè)三極管進(jìn)行放大：如下圖：圖44 背光驅(qū)動(dòng)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(pán)模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為方便使用，特設(shè)計(jì)了上下左右等四個(gè)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(duì)鍵盤(pán)采用中斷的方式進(jìn)行相應(yīng)，由于CPU芯片Luminary1138的每個(gè)GPIO上都能產(chǎn)生中斷，所以用中斷來(lái)做顯得十分方便而且有效。 串口模塊的設(shè)計(jì)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(wèn)題由于EasyARM1138開(kāi)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(jì)中，必須要注意接地問(wèn)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