【正文】 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)上電后，程序?qū)⒆詣?dòng)從 0 地址處開(kāi)始執(zhí)行，因此在系統(tǒng)的初始狀態(tài)，必須保證在 0 地址處存在正確的代碼，即要求 0 地址開(kāi)始處的存儲(chǔ)器是非易失性的ROM 或 FLASH 等。 FLASH 和 SRAM 同屬于靜態(tài)存儲(chǔ)器類(lèi)型，可合用同一個(gè)存儲(chǔ)器端口；而 SDRAM 因?yàn)橛袆?dòng)態(tài)刷新和 地址線復(fù)用等特性，通常配有 23 專(zhuān)用的存儲(chǔ)器端口。 初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)的編程對(duì)象是系統(tǒng)的存儲(chǔ)器控制器，存儲(chǔ)器控制器并不是 ARM內(nèi)核的一部分，不同的系統(tǒng)其設(shè)計(jì)不盡相同。系統(tǒng)啟動(dòng)程序所執(zhí)行的操作通常包括以下幾個(gè)步驟： （ 1） 設(shè)置程序入口指針 （ 2） 設(shè)置中斷向量表 （ 3） 初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng) （ 4） 初始化 CPU各種模式的堆棧和寄存器 （ 5） 初始化目標(biāo)系統(tǒng)中要使用的各種片內(nèi)外外設(shè) （ 6） 初始化用戶程序執(zhí)行環(huán)境 （ 7） 引導(dǎo)主應(yīng)用程序 ARM 要求中斷向量表必須放置在從 0 地址開(kāi)始，連續(xù) 8 4 字節(jié)的空間內(nèi)。因此在用戶的應(yīng)用程序啟動(dòng)之前，需要有專(zhuān)門(mén)的一段啟動(dòng)代碼來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)的初始化。 ARM 體系 結(jié)構(gòu)支持 C/C++以及與匯編語(yǔ)言的混合編程，在一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)中，除了初始化部分用匯編語(yǔ)言完成以外，其主要的編程任務(wù)都用 C/C++完成，程序 22 在執(zhí)行時(shí)首先完成初始化過(guò)程，然后跳轉(zhuǎn)到 C/C++程序代碼中，匯編程序和 C/C++程序之間一般沒(méi)有參數(shù)的傳遞，也沒(méi)有頻繁的相互調(diào)用。 ARM 匯編語(yǔ)言程序中，子程序的調(diào)用一般是通過(guò) BL指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。段可分為代碼段和數(shù)據(jù)段，代碼段的內(nèi)容為執(zhí)行代碼，數(shù)據(jù)段存放代碼運(yùn)行時(shí)需要用到的數(shù)據(jù)。 5 LED 彩屏顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ARM 的軟件設(shè)計(jì) ARM 匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu) 在 ARM 匯編語(yǔ)言程序中，以程序段為單位組織代碼。主要完成灰度數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送，上屏灰度數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，移位時(shí)鐘的產(chǎn)生，亮度信號(hào)的控制，四個(gè)分區(qū)鎖存信號(hào)的產(chǎn)生，通知 ARM 發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。 （ 3） 連接邏輯塊的互連資源，連線資源由各種長(zhǎng)度的連線線段組成，其中也有一些可編程的連接開(kāi)關(guān)，它們用邏輯塊之間、邏輯塊與輸入 /輸出塊之間的連接。 盡管 CPDL、 FGPA 的結(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)和長(zhǎng)處，但概括起來(lái)，它們是由三大部分組成 ： 21 （ 1） 一個(gè)二維的邏輯塊陣列，構(gòu)成了 CLPD 器件的邏輯組成核心。 經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展，許多公司都開(kāi)發(fā)出了多種類(lèi)型的可編程器件。這種芯片具有可編程性和實(shí)現(xiàn)方案容易改動(dòng)的特點(diǎn)。同以往的 PAL、 GAL等相比較，CPLD/FPGA 的規(guī)模比較大，適合于時(shí)序、組合等邏輯電路應(yīng)用場(chǎng)合，它可以替代幾十甚至上百塊通用 IC 芯片。由于器件可以進(jìn)行編程，則硬件的設(shè)計(jì)便可以像設(shè)計(jì)軟件那樣方便。微處理器和存儲(chǔ)器從問(wèn)世以來(lái)就是一種可編程的器件。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和 EAD 技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有了飛躍性的進(jìn)步，在半導(dǎo)體技術(shù)方面，可編程技術(shù)被廣泛應(yīng)用到器件設(shè)計(jì)上，給數(shù)字設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的靈活性。由器件搭成電路板，由電路板搭成電子系統(tǒng)。 （ 6） 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 C 之間。 （ 4） 測(cè)量溫度范圍在－ 55176。 （ 2） 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 圖 44 電源電路 7) 外圍電路 本文采用的外圍電路實(shí)現(xiàn)的主要功能是溫度和亮度是控制，采用的溫度傳感器和光敏電阻，其中溫度傳感器用于溫度的轉(zhuǎn)換，光敏電阻用于亮度光線的采集。本系統(tǒng)中， LPC2214 芯片及部分外圍器件需要 和 ，另外部分 19 器件需要 SV直流穩(wěn)壓電源，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì)，要求整個(gè)系統(tǒng)的輸入電源取用外接高質(zhì)量的 SV直流穩(wěn)壓電源。由于 LPC2214 是 32 位微處 理器，為了發(fā)揮其的犯位高性能，本系統(tǒng)選用兩片 16 位數(shù)據(jù)寬度的 SRAM (IS61LV25616) 并聯(lián)構(gòu)建成 32 位的 SRAM 存儲(chǔ)器系統(tǒng)。 SRAM 的容量是根據(jù)全局?jǐn)?shù)據(jù)的最大數(shù)而確定的，本系統(tǒng)中使用的 SRAM 是IS61LV25616，單片存儲(chǔ)容量為 256K 字節(jié)， 16 位數(shù)據(jù)寬度，工作電壓為 ，訪問(wèn)速度為 10ns，采用 44 腳 TSOP 封裝。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， CPU首先從復(fù)位地址0X0 處讀取啟動(dòng)代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，所有的代碼在片內(nèi) FLASH 中運(yùn)行。可以以 8 位 (字節(jié)模式 )或 16 位 (字模式 )數(shù)據(jù)寬度的方式工作。常用的 FLASH 為 8 位或 16 位的數(shù)據(jù)寬度，編程電壓為單 。此外，由于程序可以直接在 FLASH 中運(yùn)行，因而節(jié)省了引導(dǎo)加載步驟，減少了高成本 FLASH 的容量，節(jié)省了系統(tǒng)空間和功耗。與傳統(tǒng)的 ROM 和 EPROM 相比，它可以通過(guò)與之相連的微處理器在線編程和擦除，這一優(yōu)點(diǎn)使得 FLASH 十分適合嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)比’〕。VCC 接 電源。AT25040 的 51 連接到 LPC2214 的 端，數(shù)據(jù)從 SPI 主機(jī)輸出或輸入到 SPI 從機(jī) 。 AT25040 的 CS 連接到 LPC2214 的 端 。外圍設(shè)備包括 FLASH、RAM、 A/D 轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)控制器和 MCU等。通常 RS232 接口以 9個(gè)接腳 (DB9) 或是 25 個(gè)接腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS232 接口，分別稱(chēng)為 COM1 和 COM2。 NC(引腳 12):未連接。 TD 工 (引腳 5):測(cè)試數(shù)據(jù)串行輸入 。 TMS(引腳 7):測(cè)試模式選擇 。 GND(引腳 14):接地 。 JTAG 接口還常用于實(shí)現(xiàn) ISP(InSystem Progammab1e 在系統(tǒng)編程 )功能，如對(duì) FLASH 器件進(jìn)行編程等。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 根線連接 :TMS、 TCK、TDI、 TDO，分別為測(cè)試模式選擇、測(cè)試時(shí)鐘、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入和測(cè)試數(shù)據(jù)輸出。 1) JTAG 調(diào)試接口電路 JTAG(Joint Test Action Group，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 )是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試， JTAG 技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專(zhuān)門(mén)的測(cè)試電路 TAP(Test Access Port，測(cè)試訪問(wèn)口 )，通過(guò)專(zhuān)用FLASH (AM29LV160D) SRAM IS61LV25616 電源電路 外圍接口 RS232/485 轉(zhuǎn)換器 JTAG 接口電路 SPI 總線 時(shí)鐘 /日歷芯片 LPC244 16 的 JTAG 測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。 此外， ARM 外部擴(kuò)展了一片 FLASH(Am29LV160D)， FLASH 存儲(chǔ)器是一種可在系統(tǒng)進(jìn)行電擦寫(xiě)、掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。采用 SPI總線芯片 (AT25040)，存放需要固化的常量數(shù)據(jù)等，用 I2C 總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘舊歷芯 (PCF8583)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間 日歷功能 。 V 圖 41 ARM 電路原理框圖 其中電源電路用于提 供 ARM 所需要的 和 兩組電壓 。 SPI串行接口、 I2C 串行接口等多個(gè)功能 模塊，很適合終端類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。最適用于運(yùn)行實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的核。 ARM ARMg、 ARMgE 和 ARM10 產(chǎn)品系列提供了一系列處理器可供選 擇，為特定目的而設(shè)計(jì)，包括 :用于低價(jià)位應(yīng)用的整型核 。 SecurCore 是第 5 個(gè)產(chǎn)品系列，是專(zhuān)門(mén)為安全設(shè)備而設(shè)計(jì)的。ARM ARMg、 ARMgE 和 ARM10 是 4 個(gè)通用處理器系列。 （ 3） 全球眾多的合作伙伴。 ARM 處理器的 3 大特點(diǎn)如下 : (1)小體積、低功耗、低成本、高性能 。 ARM 公司是設(shè)計(jì)公司，是知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不生產(chǎn)芯片，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作伙伴來(lái)生產(chǎn)各具特色的芯片。 ARM 公司使用通用的基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，以極低的成本和功耗提供了高性能、多系列的 32 位 UISC 處理器核。 1990 年成立了 Advanced RISC Machines Limited(后來(lái)簡(jiǎn)稱(chēng)為 ARM Limited， ARM公司 )。 1985 年 4 月 26 日，第一個(gè) ARM 原型在D0 COMM0 COMM1 COMM2 D0 D1 ` ` ` ` ` ` D6 D7 14 英國(guó)劍橋的 Aocm計(jì)算機(jī)有限公司誕生，由美國(guó)加州 SnaJoseVLSI技術(shù)公司制造。 本設(shè)計(jì)中，安裝了光傳感器，因此可以根據(jù)光傳感器測(cè)得的環(huán)境光亮度，程序自動(dòng)調(diào)整亮度寄存器的數(shù)據(jù)值，從而獲得最佳的顯示效果。一個(gè) COMMO 正脈沖內(nèi)有8 個(gè) COMMI 周期，即串行發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)信息，在這 8 位數(shù)據(jù)信息中， D0~D2 是亮度信 息，也就是用這三位數(shù)據(jù)表示出 8 個(gè)等級(jí) (分 =8)的亮度來(lái)。亮度數(shù)據(jù)信號(hào)按照亮度控制信號(hào)的時(shí)序要求串行發(fā)送亮度數(shù)據(jù)信息。 ARM 發(fā)送的 COMM0、COMM COMM2 是亮度控制信號(hào)和亮度數(shù)據(jù)信號(hào)， 其時(shí)序圖如圖 32 所示。另一方面， LED 屏耗電量較大，一般為幾十到幾百千瓦，控制 亮度可以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，而且對(duì)降低功耗有重要意義。 13 亮度控制器模塊 亮度調(diào)節(jié)問(wèn)題，是為了使室外 LED 彩屏能夠適應(yīng)白天、夜晚、晴天、陰天等 多種戶外環(huán)境光線的變化而提出的。從圖像處理角度看，可以把像素間光強(qiáng)不均看成是一種非隨機(jī)變化的靜態(tài)噪聲，可以利用圖像處理中的圖像平滑技術(shù)來(lái)進(jìn)行像素間光強(qiáng)均 衡處理。但都不能從根本上解決問(wèn)題。因此同一批 LED 產(chǎn)品光強(qiáng)最大值與最小值之比 RL可達(dá)三倍以上。由于時(shí)間有限，在本次項(xiàng)目中并沒(méi)有涉及這方面的內(nèi)容，僅在此做簡(jiǎn)單介紹。 顯示屏均勻性的改造 LED 顯示屏的廣泛應(yīng)用與高速發(fā)展也對(duì) LED 顯示屏的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，尤其是用圖像處理的方法解決發(fā)光二極管本身的工藝缺陷。 在 LED 彩色顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用γ校正處理技術(shù)，對(duì)顏色信號(hào)分別進(jìn)行γ校正，不但不損失灰度層次，還可以使全彩色顯示屏圖像更鮮艷、更逼真，更清晰。為了克服低照度段圖像偏暗的缺點(diǎn)，圖像傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了預(yù)補(bǔ)償辦法，即 ? 校正。從獲取圖像、存儲(chǔ)成圖像文件、讀出圖像文件直到在某種類(lèi)型的顯示屏幕上顯示圖像，這些個(gè)環(huán)節(jié)中至少有 5 個(gè)地方可有非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)存在并引入γ值。雖然帶有γ值的電視在數(shù)字時(shí)代工作得很好，尤其是在特定環(huán)境下創(chuàng)建的圖像在相同環(huán)境下工作，可是在其他環(huán)境下工作時(shí)，往往會(huì)使顯示的圖像讓人看起來(lái)顯得太亮或者太暗，因此在可能條件下就要做γ校正。這個(gè)值適合“暗淡環(huán)境”下觀看。 PAL和 SECAM 電視標(biāo)準(zhǔn)指定攝像機(jī)需要具有γ＝ 1/＝ 的冪函數(shù)，但這個(gè)數(shù)值已顯得太小，因此實(shí)際的攝像機(jī)很可能會(huì)設(shè)置成γ＝ 或者 。在所有廣播電視系 統(tǒng)中，γ校正是在攝像機(jī)中完成的。用戶對(duì)發(fā)光的磷光材料的特性可能無(wú)能為力去改變，因而也很難改變它的γ值。在這種情況下，通常認(rèn)為再現(xiàn)圖像需要γ＝ 才能看起來(lái)像“原始場(chǎng)景”。 還有一種環(huán)境稱(chēng)為中間環(huán)境的“暗淡環(huán)境”，這種環(huán)境就像房間中的其他東西能夠看到，但比圖像中白色部分的亮度更暗。在這種情況下，γ值不是等于 1 而通常認(rèn)為γ＝ ，人的視角系統(tǒng)所看到的場(chǎng)景就好像是“原始場(chǎng)景”。 當(dāng)這種再生圖像在“明亮環(huán)境”下，也就是在其他白色物體的亮度與圖像中白色部分的亮度幾乎相同的環(huán)境下觀看時(shí)，γ＝ 1 的系統(tǒng)的確可使圖像看起來(lái)像“原始場(chǎng)景”一樣。這就意味在重現(xiàn) 11 圖像中任何兩個(gè)圖像區(qū)域的強(qiáng)度之比率與原始場(chǎng)景的兩個(gè)區(qū)域 的強(qiáng)度之比率相同，這似乎是圖像系統(tǒng)所追求的目標(biāo)：真實(shí)地再現(xiàn)原始場(chǎng)景。如果所有部件都有冪函數(shù)的轉(zhuǎn)換特性，那么整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)就是一個(gè)冪函數(shù)，它的指數(shù)γ等于所有單個(gè)部件的γ的乘積。對(duì)于特定的部件，人們可以度量它的輸入與輸出之間的函數(shù)關(guān)系，從而找出γ值。按照慣例，“輸入”和“輸出”都縮放到0～ 1 之間。但這些非線性部件都有一個(gè)能夠反映各自特性的冪函數(shù)，它的一般形式是： y= nx 輸出＝ n輸 入 式中的γ（ gamma）是冪函數(shù)的指數(shù)，它用來(lái)衡量非線性部件的轉(zhuǎn)換特性。串行數(shù)據(jù)流速率是并行數(shù)據(jù)速率的16 倍，所以系統(tǒng)選用高速靜態(tài) SRAM 以滿足要求。這就要求有灰度譯碼，將 4bit 并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 16 個(gè)有灰度信息的串行數(shù)據(jù)序列。當(dāng) A 幀存儲(chǔ) 10 器用于圖像的掃描時(shí)， B 幀存儲(chǔ)器用于圖像數(shù)據(jù)接收和緩存；反之，當(dāng) A 幀存儲(chǔ)器用于圖像的接收和緩存時(shí)， B 幀存儲(chǔ)器用于圖像的掃描顯示。所以本系統(tǒng)中 LED 大屏幕顯示的高速數(shù)據(jù)緩存模塊采取雙總線結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路。 掃描控制電路總體說(shuō)明 因?yàn)?LED 大屏幕顯示是高速連續(xù)進(jìn)行的，特別在播放視頻信號(hào)時(shí)，不但要求 實(shí)時(shí)完成圖像的高速掃描，還要接收新的數(shù)據(jù)，以便更新屏幕。為了提高顯示屏亮度往往使 LED 在超額電流狀態(tài)下工作。只要屏幕的刷新頻率在 50Hz以上，人眼就不會(huì)感到閃爍。 掃描 型 掃描型指顯示屏上