【正文】 空間的映射。LPC2131包含一個支持仿真的ARM7TDMIS CPU、與片內(nèi)存儲器控制器接口的ARM7局部總線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線(AHB)和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VPB外設(shè)總線。LPC2131將ARM7TDMIS配置為小端(littleendian)字節(jié)順序。AHB外設(shè)分配了2M字節(jié)的地址范圍，它位于4G字節(jié)ARM存儲器空間的最頂端。每個AHB外設(shè)都分配16K字節(jié)的地址空間，可各自分配最多128個外設(shè)，外設(shè)功能(中斷控制器除外)都連接到VPB總線。AHB到VPB的橋接將VPB總線與AHB總線相連。VPB外設(shè)也分配了2M字節(jié)的地址范圍。每個VPB外設(shè)在VPB地址空間內(nèi)都分配了16K字節(jié)地址空間。片內(nèi)外設(shè)與器件管腳的連接由管腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進(jìn)行控制以符合外設(shè)功能與管腳在特定應(yīng)用中的需求。圖4. 1 地址空間映射每個存儲器區(qū)域在存儲器映射中都有一個“物理上的”位置，這是廠家或者用戶分配的。一般來說每一個存儲器空間的容量都在芯片設(shè)計生產(chǎn)時就確定了，擁護(hù)無法修改，這樣就不需要將代碼設(shè)計成在不同地址范圍內(nèi)運行。由于ARM7處理器上的中斷向量位置(地址0x00000000~0x0000001C)，見表 51，Boot Block和SRAM空間的一小部分需要重新映射來實現(xiàn)在不同操作模式下對中斷的使用。表 51 ARM異常向量位置地址異常 0x00000000復(fù)位0x00000004未定義指令0x00000008軟件中斷0x0000000C預(yù)取指中斷(從存儲器取指出錯)0x00000010數(shù)據(jù)中止(數(shù)據(jù)訪問存儲器出錯)0x00000014保留*0x00000018IRQ0x0000001CFIQ*在ARM文檔中標(biāo)識為保留，該位置被Boot轉(zhuǎn)載程序用作有效的用戶關(guān)鍵字如果訪問試圖對一個保留地址或未分配區(qū)域的地址進(jìn)行尋址，LPC2131將產(chǎn)生預(yù)取中止或數(shù)據(jù)中止異常。這些區(qū)域包括兩個部分：特定的ARM器件所沒有的存儲器映射區(qū)域、AHB和VPB空間的保留區(qū)域。對于這些區(qū)域，對數(shù)據(jù)的訪問和對指令的取指都會產(chǎn)生異常。此外，對AHB或VPB外設(shè)地址或特殊寄存器空間執(zhí)行任何指令取指都會導(dǎo)致產(chǎn)生預(yù)取指中止異常。在現(xiàn)有的VPB外設(shè)地址空間內(nèi)，對未定義地址的訪問不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常。每個外設(shè)內(nèi)的地址譯碼被限制為外設(shè)內(nèi)部需要判別的己定義寄存器。需要注意的是，只有在試圖執(zhí)行從非法地址取指的指令時，ARM才會將預(yù)取指中止標(biāo)志與相關(guān)的指令(沒有意義的指令)一起保存到流水線并對中止進(jìn)行處理。當(dāng)代碼在非?？拷鎯ζ鬟吔鐖?zhí)行時，這樣防止了由預(yù)取指所導(dǎo)致的意外中止。 軟件開發(fā)環(huán)境，是由ARM公司推出的ARM核微控制器集成開發(fā)工具，英文全稱為ARM Developer Suite。 216。 Code Warrior IDE 簡介ADS Warrior IDE集成開發(fā)環(huán)境，集成了ARM匯編器、ARM的C/C++編譯器、Thumb的C/C++編譯器、ARM連接器，包含工程管理器、代碼生成接口、語法敏感（對關(guān)鍵字以不同顏色顯示）編輯器、源文件和類瀏覽器等。Code Warrior IDE主窗口如下圖4. 2所示.圖4. 2 Code Warrior IDE主窗口216。 AXD調(diào)試器簡介AXD調(diào)試器為ARM擴(kuò)展調(diào)試器（ARM eXtended Debugger），包括ADW/ADU的所有特性，支持硬件仿真和軟件仿真(ARMulator)。AXD能夠裝載映像文件到目標(biāo)內(nèi)存，具有單步、全速和斷點等調(diào)試功能，可以觀察變量、寄存器和內(nèi)存的數(shù)據(jù)等。AXD調(diào)試器主窗口如下圖4. 3所示:圖4. 3 AXD調(diào)試器主窗口216。 程序調(diào)試器簡介采用廣州周立功公司開發(fā)的LPC2100系列ARM7微控制器的JTAG仿真器，支持單步、全步及斷點等調(diào)試功能。采用ARM公司提出的標(biāo)準(zhǔn)20引腳JTAGH仿真調(diào)試接口。其外觀如圖4. 4所示。圖4. 4 EasyJTAGH外觀圖216。 程序下載器簡介程序的固化有兩種方法：一種是采用EasyJTAGH接口下載Flash中。這需要EasyJTAGH仿真器的支持， EasyJTAGH仿真器支持LPC2131芯片的Flash下載，這樣就可以使用這一功能將調(diào)試好的程序下載到Flash中，以脫機(jī)運行。另一種采用ISP下載。先用ADS生成HEX文件，然后打開ISP軟件，通過串口將程序固化在芯片中，以脫機(jī)運行。 (1) 保證硬件連接正確的前提下啟動EasyJTAGH(仿真器驅(qū)動程序),并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。(2) 啟動ADS集成開發(fā)環(huán)境,調(diào)入項目文件,編譯項目。(3) 進(jìn)入AXD調(diào)試器環(huán)境,進(jìn)行調(diào)試仿真.正確的操作以上基本的步驟,與基于PC平臺的程序開發(fā)有所不同,嵌入式系統(tǒng)的程序設(shè)計具有其自身的特點,程序設(shè)計的方法也會因為系統(tǒng)或者因人而異,可采取一下步驟:(1) 明確所要解決的問題:根據(jù)問題的要求確定算法,在根據(jù)解決問題的先后順序,將系統(tǒng)軟件依次劃分成若干個相對獨立的部分,并且要合理設(shè)計軟件的總體結(jié)構(gòu).(2) 合理配置系統(tǒng)的資源:與基于8位和16位為處理器相比較,基于32位的微處理器的系統(tǒng)資源要豐富得多,但是合理的配置資源可最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能,提高系統(tǒng)的性能,特別是開發(fā)大型系統(tǒng)的時候,更要注意利用資源,對于一個特定系統(tǒng)來說,其系統(tǒng)資源,如Flash、EEPROM、SDRAM、中斷控制等,都是有限的應(yīng)合理使用系統(tǒng)資源.(3) 程序設(shè)計、調(diào)試與優(yōu)化:根據(jù)軟件的總體結(jié)構(gòu)編寫程序,同時使用各種調(diào)試手段,找出程序的各種語法和邏輯錯誤,最后應(yīng)使各功能程序模塊化,縮短代碼長度以節(jié)省存儲空間和減少程序執(zhí)行時間.此外,由于嵌入式系統(tǒng)一般都應(yīng)用與在環(huán)境比較惡劣的場合,易受各種干擾,從而影響到系統(tǒng)的可靠性,因此,應(yīng)用程序的抗干擾技術(shù)也是必須考慮的,這也是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序不同于其它應(yīng)用程序的一個重要的特點。 軟件總體設(shè)計系統(tǒng)各功能部件初始化，包括用到的鍵盤初始化、定時器初始化、外部中斷初始化、SPI初始化、A/D初始化等，然后進(jìn)行采樣，調(diào)用中斷差補(bǔ)，并將測試結(jié)果顯示出來。總體流程圖如圖4. 5所示：圖4. 5 總體流程圖 按鍵顯示模塊本系統(tǒng)的人機(jī)交互是通過LPC2131的SPI口來顯示，然后掃描I/O引腳來檢查按鍵。程序中通過軟件延時來消除按鍵抖動。圖4. 6為鍵盤顯示的總體框圖：圖4. 6 按鍵流程圖 系統(tǒng)各模塊初始化216。 定時器0初始化：void Timer0_Init(void) { T0TC = 0。 T0TCR = 0x01。 /*定時器計數(shù)器和預(yù)分頻計數(shù)器使能計數(shù)*/ T0MCR = 0x03。 /*MR0與TC值匹配將產(chǎn)生中斷和使TC復(fù)位*/ T0EMR=24。 /*()輸出高電平*/ T0MR0 = (Fpclk/200)。 /*5ms*/ }216。 SPI初始化化：void MSPI_Init(void){ PINSEL0 = (PINSEL0 amp。 (~(0xFF 8))) | (0x55 8) 。 // SPI_SPCCR = 0x52。 // 設(shè)置SPI時鐘分頻 SPI_SPCR = (0 3) | // CPHA = 0, 數(shù)據(jù)在SCK 的第一個時鐘沿采樣 (1 4) | // CPOL = 1, SCK 為低有效 (1 5) | // MSTR = 1, SPI 處于主模式 (0 6) | // LSBF = 0, SPI 數(shù)據(jù)傳輸MSB (位7)在先 (0 7)。 // SPIE = 0, SPI 中斷被禁止}216。 A/D初始化：void ADC_Init(void){ PINSEL1=(PINSEL1amp。0xf3ffffff)|(126)。 // AD0CR=(12) | //選擇通道2 ((Fpclk/10000001)8) | //轉(zhuǎn)換時鐘為1MHZ (016) | //軟件控制 (017) | //CLKS= (121) | //正常工作模式，非掉電轉(zhuǎn)換模式 (022) | //啟動采樣，正常工作模式 (124) | //START=4,MR=TC時， (027)。 //直接啟動ADC轉(zhuǎn)換，此位無效 DelayNS(10)。 ADC_Data=AD0DR。 //讀取ADC結(jié)果 }216。 中斷初始化：void IRQ_Init(void){ VICIntSelect = 0x00。 // 所有中斷通道設(shè)置為IRQ中斷VICVectCntl0 = 0x20 | 0x04。 // 設(shè)置定時器0中斷通道分配最高優(yōu)先級VICVectCntl1 = 0x20 | 0x05。 // 設(shè)置定時器1中斷優(yōu)先級為1VICVectCntl2 = 0x20 | 0x0e。 // 設(shè)置外部中斷0為2級VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Timer0。 // 設(shè)置中斷服務(wù)程序地址VICVectAddr1 = (uint32)IRQ_Timer1。VICVectAddr2 = (uint32)IRQ_EINT0。VICIntEnable = 1 0x04。 // 使能定時器0中斷VICIntEnable = 1 0x05。VICIntEnable = 1 0x0e。 // 使能外部中斷} 本章小結(jié),在此基礎(chǔ)上結(jié)合本設(shè)計分析了系統(tǒng)的整體軟件流程及各個模塊的具體設(shè)計,如人機(jī)交互界面的設(shè)計，鍵盤顯示電路的實現(xiàn)方法，給出了按鍵設(shè)計的程序流程圖等。第五章 系統(tǒng)制作與調(diào)試 PCB板制作硬件部分即電路板制作首先要進(jìn)行PCB板的設(shè)計，此次設(shè)計中采用PROTEL 2004完成了系統(tǒng)印制電路板的設(shè)計（包括鍵盤顯示板、控制電路板等），PROTEL 2004是目前制作電路板使用最廣泛的電子設(shè)計軟件之一。在制作印制板前，首先要進(jìn)行原理圖的設(shè)計，然后通過網(wǎng)絡(luò)表生成PCB圖，這樣會使電路遵循電氣規(guī)則，連接準(zhǔn)確，布局完成后，可采取自動布線和手工布線相結(jié)合的方式完成PCB圖的制作。PCB圖完成后用打印機(jī)打印在兩張油紙上(雙面板)，然后把一張油紙固定在雙面板的一面，用雙面膠固定好后，在PCB上面的三個定位孔中用鉆孔機(jī)打孔，通過定位孔的作用，我們可以把兩張印有線路的油紙分別固定在雙面板上的兩面上.。以上步驟完成后再把雙面板經(jīng)過縮機(jī)進(jìn)行過縮，過縮機(jī)的溫度應(yīng)達(dá)到130℃以上（如果溫度太低，油紙上的線路可能無法完全印在電路板上）。經(jīng)過過縮之后，PCB上的線路全部印在雙面板上。這時我們可以再打幾個孔，看看上下孔是否對齊，如果偏差不是太大的話，可以認(rèn)為合格；如果偏差太大，就要重新制作，過縮之后，就是腐蝕電路板了，在腐蝕電路板之前，必需先檢查一下打印在電路板上的線路有沒有出現(xiàn)斷路。如果出現(xiàn)斷路的話，可以用一個小紙條連接起來。在腐蝕的過程中，應(yīng)該不斷抖動電路板，這樣做可以加快電路板的腐蝕速度。腐蝕完之后，接下來的工作就是鉆孔。鉆孔的時候應(yīng)盡量在底層鉆孔，這樣做的目的是便于以后的焊接。鉆孔之后若沒有出現(xiàn)新的問題就可以焊接了。焊接之后，在通電之前應(yīng)該先檢查一遍線路，看是否有短路、斷路現(xiàn)象出現(xiàn)，對于線路靠的太近的，應(yīng)該用萬用表檢查其是否短路。 電路調(diào)試本設(shè)計的電路調(diào)試部分主要是A/D轉(zhuǎn)換調(diào)理電路的調(diào)試，由于A/D采樣電壓不能太小，而檢測部分檢測電壓只有幾毫伏，又夾雜有強(qiáng)烈的干擾，所以調(diào)理電路不但要有大的電壓放大倍數(shù)，還必須消除電路中的干擾，以穩(wěn)定采樣值，減小采樣過程中的誤差。本系統(tǒng)的調(diào)理電路設(shè)計為差分的精密放大電路，兩級放大300倍左右（可調(diào)），配合阻容濾波穩(wěn)定采樣電壓，最后送入A/D采樣。在開始的調(diào)試中，由于電路放大倍數(shù)設(shè)置過小，導(dǎo)致送入A/D采樣電壓變化很小，重量分辨率不足，無法滿足設(shè)計要求。經(jīng)過改裝后，電路放大倍數(shù)大幅提高，但具休調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，重量分辨率雖然符合要求，但由于A/D采樣電壓幅值的限制，導(dǎo)致電路的測量范圍變小，也無法滿足設(shè)計要求。綜合以上兩種情況，結(jié)合本設(shè)計需求，最后電路設(shè)計放大倍數(shù)為300倍左右并可調(diào)（前級20倍可調(diào)，二級15倍）。為穩(wěn)定采樣電壓，本電路中采用常用的阻容濾波方式，雖然有些不足，但已基本滿足系統(tǒng)實際需求。 軟件部分的編寫與調(diào)試硬件： PC機(jī) 一臺LPC2131芯片 一塊EasyJTAG仿真器 一個鍵盤顯示板 一塊軟件： ADS （1） 連接EasyJTAG仿真器和LPC2131，然后安裝EasyJTAG仿真器的驅(qū)動程序（若已經(jīng)安裝過，此步驟省略）。（2） （若已經(jīng)增加過，此步驟省略）。（3） ，使用ARM Executable Image for LPC2131工程模板建立一個工程。（4） ，編寫實驗程序。（5） 選用DebugInExram生成目標(biāo)，如圖5