【導(dǎo)讀】化社會的一個閃亮標志。近年LED顯示屏已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進行服務(wù)內(nèi)容和服。務(wù)宗旨宣傳的公眾場所如銀行、營業(yè)部、車站、機場、港口、體育場館等信息的發(fā)布，政府機關(guān)政策、政令，各類市場行情信息的發(fā)布和宣傳等。和簡單圖形，可以根據(jù)需要使用不同字號、字型。LED省電、壽命長、不需要高壓條、屏幕進水不容易壞了，代表著新的技術(shù)和潮流?，F(xiàn)有的LED點陣顯示器在顯示模式上主。要是采用固定的方式顯示固定的內(nèi)容，靈活性比較差。樣化和顯示內(nèi)容人工可控的實現(xiàn)、MFC人機交互界面深入設(shè)計。同時設(shè)計加入了MFC界面，使控制更加簡單明了。使用KeiluVision4進行芯片控制程序編寫，最后通過JLINK下載器將上位。在本文的最后，總結(jié)了本文的工作，并提了今后課題的一些展望。

　　

【正文】 USB 高速設(shè)備先是被識別為全速設(shè)備，然后通過集線器和設(shè)備兩者的確認再切換到高速模式下，同時由于高速模式采用電流傳輸模式，要講 D+上的上拉電阻斷開。 一些 USB 芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了一個 kΩ 的上拉電阻，并且有些還具有軟連接（ softconnect）功能，例如 PIDUSBD12。這個功能其實是通過開關(guān)來控制 kΩ的上拉電阻是否跟 電源接通來實現(xiàn)的，通常我們使用三極管或者場效應(yīng)管來控制。 圖 311 是一個實現(xiàn)軟連接的簡單電路，這是在基于 AT89C51SND1C 芯片的硬盤 MP3 上使用的電路，該芯片的 USB 口沒有內(nèi)部上拉電阻。圖中， J4 是一個跳線，用于直接連通上拉電阻。因為這個芯片是用 USB 口進行 ISP 下載的，但是在運行ISP 程序時，沒有程序負責將上拉電阻接入，所有使用一個跳線，手動強制接通上拉電阻。正常使用時， J4 拔下，由用戶自己的程序來控制上拉電阻的接通和斷開。 這樣設(shè)計的好處在于，當需要連接 USB 時，才講上拉電阻接通。如果一開始就將上拉電阻接通，可能設(shè)備還在執(zhí)行初始化程序，但是主機已經(jīng)檢測到有設(shè)備插入，從而發(fā)送請求，結(jié)果設(shè)備還未完成初始化而無法響應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備不 能被正常識別。另外一個功能就是可以實現(xiàn)二次枚舉。當設(shè)備插入后，它先被識別為一個設(shè)備，該設(shè)備負責從主機下載固件到設(shè)備 RAM 內(nèi)，然后設(shè)備將上拉電阻斷開（模擬拔下，但是設(shè)備未斷電），接著重新連接上拉電阻。當主機檢測到新設(shè)備插入時，重新識別設(shè)備，這時設(shè)備使用的已經(jīng)是剛下載的新固件了。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 311 一個簡單的上拉電阻控制圖 USB 框架 在 USB 框架中，規(guī)范主要定義了 USB 設(shè)備的各種狀態(tài)、常用操作、 USB 設(shè)備請求、描述符、設(shè)備類等。 圖 312 USB狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 上圖為 USB 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 [5] 這里重點介紹下枚舉的過程。當設(shè)備連接到主機時，按照一下順序進行枚舉： 連接了設(shè)備的 HUB 在 HOST 查詢其狀態(tài)改變端點時返回對應(yīng)的 bitmap，告知 HOST 某個 PORT 狀態(tài)發(fā)生了改變。 主機向 HUB 查詢該 PORT 的狀態(tài)，得知有設(shè)備連接，并知道了該設(shè)備的基本特性。 主機等待（至少 100ms）設(shè)備上電穩(wěn)定，然后向 HUB 發(fā)送請求，復(fù)位并使能該 PORT。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 HUB 知性 PORT 復(fù)位操作，復(fù)位完成后該 PORT 就使能了現(xiàn)在設(shè)備進入到default 狀態(tài)，可以從 Vbus 獲取不超過 100mA 的電 流。主機可以通過 0 地址與其通訊。 主機通過 0 地址向該設(shè)備發(fā)送 GET_DEVICE_DESCRIPTOR 標準請求獲取設(shè)備的描述符。 主機再次向 HUB 發(fā)送請求，復(fù)位該 PORT。 主機通過標準請求 SET_ADDRESS 給設(shè)備分配地址。 主機通過新地址向設(shè)備發(fā)送 GET_DEVICE_DESCRIPTOR 標準請求，獲取設(shè)備的描述符。 主機通過新地址向設(shè)備發(fā)送其他 GET_CONFIGURATION 請求，獲取設(shè)備的配置描述符。 根據(jù)配置信息，主機選擇合適配置，通過 SET_CONFIGURATION 請求對設(shè)備而進行配置。這 時設(shè)備方可正常使用。 USB 設(shè)備的常用操作包括：設(shè)備連接、設(shè)備移除、設(shè)備配置、地址分配、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備掛起、設(shè)備喚醒等。 USB 的請求包括標準請求、類請求以及廠商請求三類。所有的請求都通過默認管道發(fā)送，按照控制傳輸?shù)娜齻€階段進行。首先 HOST 通過一次事務(wù)控制想Device 發(fā)送一個 8 字節(jié)的 Setup 包，這個包說明了請求的具體信息，如請求類型、數(shù)據(jù)傳輸方向、接收目標（ Device/Interface/Endpoint 等）。具體定義參考 USB Spec p248。 USB 標準請求共包括 11 個請求，如清除特 性（ CLEAR_FEATURE）、得到配置（ GET_CONFIGURATION）、得到描述（ GET_DESCRIPTOR）、設(shè)置地址（ SET_ADDRESS）等。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第四章 LED 點陣控制電路及底層控制程序 主要芯片介紹 5 LPC1754FBD80 圖 41 LPC1754FBD80示意圖 LPC1700系列 CortexM3 微控制器用于處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應(yīng)用。 ARM CortexM3 是下一代新生內(nèi)核，它可提供系統(tǒng)增強型特性，例如現(xiàn)代化調(diào)試特 性和支持更高級別的塊集成。 [6] LPC1700 系列 CortexM3 微控制器的操作頻率可達 100MHz。 ARM CortexM3 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 CPU 具有 3 級流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，帶獨立的本地指令和數(shù)據(jù)總線以及用于外設(shè)的稍微低性能的第三條總線。 ARM CortexM3 CPU 還包含一個支持隨機跳轉(zhuǎn)的內(nèi)部預(yù)取指單元。 LPC1700 系列 CortexM3 微控制器的外設(shè)組件包含高達 512KB 的 Flash 存儲器、 64KB 的數(shù)據(jù)存儲器、以太網(wǎng) MAC、 USB 主機 /從機 /OTG 接口、 8 通道的通用DMA 控制器、 4 個 UART、 2 條 CAN 通道、 2 個 SSP 控制器、 SPI 接口、 3 個 I2C接口、 2輸入和 2輸出的 I2S 接口、 8 通道的 12 位 ADC、 10 位 DAC、電機控制PWM、正交編碼器接口、 4 個通用定時器、 6輸出的通用 PWM、帶獨立電池供電的超低功耗 RTC 和多達 70 個的通用 I/O 管腳。 SN74HC595D 圖 42 SN54HC595 示意圖 SN54HC595 設(shè)備包含一個 8bit 連續(xù)輸入、平行輸出的轉(zhuǎn)移寄存器，滿足一個8bit D 型存儲器。這個存儲寄存器有平行的三態(tài)輸出端口。設(shè)備為轉(zhuǎn)移寄存器和存儲寄存器分別提供了獨立的 時鐘。其中，轉(zhuǎn)移寄存器有一個直接優(yōu)先的清空輸入（ SRCLK ），連續(xù)輸入端口（ SER），和瀑布型的連續(xù)的輸出端口。當輸出時能端口（ OE ）為高電平時，輸出端口則處于高阻抗狀態(tài)。 轉(zhuǎn)移寄存器時鐘（ SRCLK）和存儲寄存器時鐘（ RCLK）高電平邊緣觸發(fā)的。如果兩個時鐘相連，那么轉(zhuǎn)移寄存器總是比存儲寄存器提前一個時鐘。 SN54HC595 的一 個特點 是在嚴 格的溫 度范圍 內(nèi)工作 ，溫度 范圍是55 oC 125 oC 。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 41 SN54HC595 功能表 圖 43 SN54HC595 邏輯框圖 LED點陣控制電路設(shè)計 圖 44 電路圖設(shè)計 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 根據(jù)設(shè)計需求，設(shè)計如上圖所示的電路。下面進行詳細介紹： 聯(lián)合測試行動組 JTAG_ISP_ARM10 圖 45 JTAG_ISP_ARM10 連接圖 PC1700系列 CortexM3 微控制器的默認調(diào)試方式為 JTAG調(diào)試。若使用了 JTAG調(diào)試模式，調(diào)試工具就可以切換到串行調(diào)試模式。 利用 4 位平行接口或串行輸出都可以進行 跟蹤。使用串行輸出時，跟蹤的數(shù)據(jù)較少，但不占用任何與應(yīng)用程序有關(guān)的引腳。使用實時跟蹤時，跟蹤的數(shù)據(jù)較多，但要占用 5 個應(yīng)用程序可能會用到的功能引腳。 需要注意的是 CortexM3 的跟蹤功能從其功能上來說與之前基于 ARM7 的器件有很大區(qū)別， CortexM3 跟蹤時只占用了 5 個引腳而基于 ARM7 的器件要占用10 個引腳。 表 42 JTAG引腳描述 表 43 JTAG串行調(diào)試引腳描述 LPC1754FBD80 引腳電路 （ 1）引腳 11 RESET 電路，由開關(guān) S1 控制連線 RST 點評的高低，進而控制該引腳北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 功能。 RESET 為施 密特觸發(fā)輸入引腳。任何復(fù)位源可使芯片復(fù)位有效，一旦操作電壓到達一個可使用的門限值，則啟動喚醒定時器。復(fù)位信號將保持有效直至外部的復(fù)位信號被撤除，振蕩器開始運行，當時鐘計數(shù)超過了固定的時鐘個數(shù)后， Flash控制器已完成其初始化。 圖 46 引腳電路圖 1 （ 2）引腳 1 20 電路。 圖 47 引腳電路圖 2 （ 3）引腳 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 67 78 電路。其中引腳 1 2 3 4 5 6 77 與電源 VCC 連接，引腳 1 2 3 4 5 6 78 接地。 圖 48 引腳電路圖 3 （ 4）引腳 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 55 5 60、 6 6 6 6 7 80 連線，其中引腳 7 80、 6 6 6 63 40 分別作 OE1~OE8 控制連接線， 60、 5 5 5 5 5 5 5 4 4北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 4 4 3 3 31 分別于作 E1~E16 數(shù)據(jù)流連接線， 16 條數(shù)據(jù)線根據(jù)物 理位置分為三組，即 E1~E E9~E12 和 E13~1 E15~E16 三組，分別進行控制，這一點將具體體現(xiàn)在電路控制程序中。 圖 49 引腳連線圖 1 （ 5）引腳 2 2 2 2 7 7 7 76連線。引腳 22（ USB_D+，通用數(shù)字輸入 /輸出引腳。引腳提供數(shù)字 I/O和 USB功能。其設(shè)計符合 USB規(guī)范 （只有全速和低速模式）、 24（ USB_D，通用數(shù)字輸入 /輸出引腳。引腳提供數(shù)字 I/O和USB功能。其設(shè)計符合 USB規(guī)范 （只有全速和低速模式） USB_D?f0— USB雙向 D?f0線 ）分別與 USB電源正負極相連。引腳 7 7 7 76均為通用數(shù)字輸入 /輸出引腳，分別與 RCLK、 SRCLK、 /SRCLK、 SER相連。引腳 28與 S1連接，由開關(guān) S2控制該線路是否工作，功能為 SSEL0— SSP0的從機選擇。引腳 27與 S2連接，由開關(guān) S4控制該線路是否工作，功能為 MAT1[0]— 定時器 1的匹配輸出，通道 0。 圖 410 引腳連線圖 2 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 411 引腳相關(guān)電路圖 1 （ 6） 引腳 25 電路圖。引腳 25 與 USB_UP_LED 連線，即 USB GoodLink LED指示器。當設(shè)備被配置時（非控制端點使能），它為低電平，指示燈 D1 亮，當設(shè)備不被配置或在全局掛起期間，它為高電平，指示燈 D1 滅。 圖 412 引腳 25 連線及相關(guān)電路圖 （ 7） 引腳 49 電路圖。引腳 49 與 SOFT_CONNECT 連接，即在軟件控制下，該信號用于切換一個 的外部電阻。它可以與 SoftConnect USB 特性一起使RXD2— UART2 的接收器輸入。 圖 413 引腳 49 連線及相關(guān)電路圖 （ 8）引腳 18連線。引腳 18與 VBUS相連，監(jiān)控 USB總線電源的存 在，而且要發(fā)生 USB復(fù)位時，該信號必須為高電平。 圖 414 引腳 18連線圖 數(shù)據(jù)線路電流放大電路。 北京郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 415 數(shù)據(jù)線路電流放大電路 在標準的 ~ 范圍內(nèi)的電源供電情況下，從芯片 LCP1754FBD80 得到的16 路數(shù)據(jù)線路的 E1~E16 上的電流較小，約為，而 LED 的 正常工作電流約為 最大的正向 直流電流 的 ， 此電流不足以驅(qū)動 LED 點陣顯示屏，因此每個數(shù)據(jù)線路均進行一次相同倍數(shù)的放大。根據(jù)下圖中的數(shù)據(jù)知，該放大電路可將電流放大 5 倍，這樣，放大后每個數(shù)據(jù)線路上的電流為 ，足以 驅(qū)動 LED 點陣屏。 LED 點陣顯示板引腳連線。電路設(shè)計中使用 4 個 16*16 的 LED 點陣屏，點陣數(shù)據(jù)按列控制， 4 個 16*16 點陣屏共分為 64 組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)均為 16 位，代表16 位二進制數(shù)。以 Dianzhen1 板為例， R1~R16 分別與數(shù)據(jù)放大后的數(shù)據(jù)線路D1~D16 連接， C1~C16 依次對應(yīng)一組數(shù)據(jù)