基于嵌入式LED显示课程设计论文Word文档格式.docx
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3．根据下位机中安装的核心模块，选择相应的嵌入式系统开发软件光盘。
4．将选择好的嵌入式系统开发软件光盘放入上位机的光驱中，在终端命令窗口中挂载该光盘。
mount–oiocharset=gb2312/dev/cdrom/mnt
5．进入光盘的Linux工具软件目录。
执行该目录下的shell文件“install.sh”，Linux工具软件会自动安装完成。
对于S2410，会将程序安装在目录“arm2410cl”下，交叉编译器安装在目录“/opt/host”下。
用户可以通过使用命令“armv41-unknown-linux-gcc”运行交叉编译器。
6．启动minicom超级终端程序，选择“Serialportsetup”进入串口配置界面进行串口配置。
然后可以打开下位机的电源，通过minicom对下位机进行操作。
7．使用命令ifconfig分别查看上位机和下位机的IP地址，判断上位机与下位机是否处于同一个网段。
若它们不在同一网段，使用命令ifconfig或者KDE桌面的工具，将它们配置在同一网段。
使用命令ping查看上位机与下位机的网络连接是否正常，如不正常，请检查网线的连接、IP地址的配置、IP地址是否冲突等。
8．将上位机配置为NFS服务器，设置共享目录为“/arm2410cl”。
9．在上位机中启动NFS服务，下位机使用命令mount挂载上位机的共享目录。
mount–tnfs192.168.0.252:
arm2410cl/mnt/nfs
1.4给下位机烧写软件系统
下位机的软件系统由Bootloader、系统内核、根文件系统和应用程序四部分组成。
Bootloader相当于PC机上的BIOS，在下位机加电时自动运行，执行硬件初始化和调用系统内核的功能。
Bootloader分为U-boot、Vivi、Blob、ARMBoot、RedBoot等多种，本实验使用实验箱自带光盘中的vivi。
系统内核就是运行在下位机上的操作系统内核，本实验使用实验箱自带光盘中的zImage，是ARM-Linux的内核，版本号为2.6。
根文件系统是Linux系统必不可少的一部分，用来管理下位机中的文件。
本实验使用实验箱自带光盘中的root.cramfs。
Cramfs是专门针对Flash设计的只读压缩的文件系统，其容量上限为256M，采用zlib压缩，文件系统类型可以是EXT2或EXT3，经常作为下位机的根文件系统。
应用程序是需要烧写到下位机，在下位机中运行的程序，在上位机中以压缩文件包的形式保存，本实验使用实验箱自带光盘中的yaffs.tar.bz2。
应用程序所的文件系统为Yaffs（YetAnotherFlashFileSystem），Yaffs是一种专门为Flash设计的嵌入式文件系统，运行速度快、占用内存小，提供写均衡、垃圾收集等底层功能。
给下位机烧写软件系统的步骤：
1．烧写Vivi到下位机；
2．在上位机的WindowsXP中配置超级终端，连接下位机；
3．烧写系统内核到下位机；
4．烧写根文件系统到下位机；
5．烧写应用程序到下位机。
二.基本原理
2.1LED显示控制原理
LED是发光二极管英文LightEmittingDiode的缩写格式，LED器件种类繁多，早期的LED产品是单个发光管，随着数字化设备的出现，LED数码管和字符管得到了广泛的应用，LED点阵等显示器件的出现，适应了信息化社会发展的需要，成为了大众传媒的重要工具。
LED发光灯按类型可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等；
按发光强度可分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯、超高亮度发光灯等。
2.1.17段（或8段）LED
LED的7个字段分别称为a、b、c、d、e、f、g，有时还有一个小数点段h，图1（a）所示。
通过7个（或8个）发光段的不同组合，显示0～9和A～F共16个字母数字，从而实现十六进制的显示。
为使7段显示器显示数字或字符，就需点亮相应的段，每个段分别由数据线进行控制，通常数据线D0～D7顺序控制a～h段，如图11-34（b）所示，所需的控制信号称为段码。
由于数字与段码之间没有规律性，因此必须进行数字与段码之间的转换以便显示数字。
常用的转换方法是将要显示字形的段码列成一个表，称为段码表。
显示时，根据字符查段码表，取出其对应的段码送到数据线上来控制显示。
图18段LED显示器外形及各段对应的数据线
LED有两种不同的形式：
一种是8个发光二极管的阳极都连在一起，称为共阳极，如图2（a）所示；
另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起，称为共阴极，如图2（b）所示。
图28段LED显示器原理图
2.1.2点阵式LED
点阵式LED的显示单元一般由8行8列LED组成，其外形及内部连接如图3所示，可以再由这8行8列的LED拼成更大的LED阵列。
点阵式LED显示器能显示各种字符、汉字及图形、图像，并具有色彩。
点阵式LED中，每个LED表示一个像素，通过每个LED的亮与灭来构造出所需的图形，各种字符及汉字也是通过图形方式来显示的。
对于单色点阵式LED，每个像素需要1位二进制数表示，1表示亮，0表示灭。
对于彩色点阵式LED，则每个像素需要更多的二进制位表示，通常需要一个字节。
点阵式LED显示器的显示控制采用扫描方式，在数据存储器中开辟若干个存储单元作为显示缓冲区，缓冲区中存有所需显示图形的控制信息。
显示时依次通过列信号驱动器输出一行所需所有列的信号，然后再驱动对应的行信号，控制该行显示。
只要扫描速度适当，显示的图形就不会出现闪烁。
图3点阵式LED的外形和内部连接
2.274HC273在开发板上的连接
2.2.17段（或8段）LED的连接
开发板上设置了2个数码管，由74HC273控制，如图4所示。
74HC273是同步串行转并行的锁存器，在此通过SPI总线和CPU连接，锁存数据后驱动数码管发光。
图4开发板上7段LED的连接
2.2.2点阵式LED的连接
点阵式LED在开发板上的连接如图5所示。
点阵式LED驱动器逻辑中设置了8个字节的缓冲区，每个字节按位对应点阵式LED模块上的一列8个点。
驱动器中的扫描电路会将缓冲区的内容不断输出到LED模块，CPU可以读写此缓冲区，从而可以更新现实内容。
图5开发板上点阵式LED的连接
点阵LED寄存器组共8个字节寄存器，地址A4A3A2A1=从0000到0111，按地址递增顺序分别对应点阵LED模块从左到右的8个列。
每个字节寄存器对应一列，字节寄存器内8个位对应该列的8个LED，从Bit0到Bit7分别对应从上到下的LED，如图6所示。
图6点阵式LED寄存器组
2.3LED编程
本次实验中，利用LED驱动程序“s3c2410-led.o”提供的open、ioctl、write、release等函数控制LED显示。
可在相同目录下找到其源程序“s3c2410-led.c”进行分析。
2.3.17段LED的段码表
由于开发板上两个数码管的连接是共阳极，分别显示“十位”和“个位”数字，中间是一个点号，总是让它置“1”。
所以当想要其中之一显示为“0”时，那么其对应的段码应为“11000000”，转化为十六进制即为0xc0。
同理可以给出“1”～“9”的段码，从而形成如下段码表：
unsignedcharLEDCODE[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};
注意：
前10个表示字符“0”～“9”的段码，最后一个表示各段全灭，不显示。
用户程序使用ioctl函数用来控制2个数码管的显示：
ioctl（fd,0x12,LEDWORD）;
由于两个8字数码管需要同时显示，故需要将“十位”的段码左移8位，拼接上“个位”的段码，形成一个16位的LEDWORD。
2.3.2点阵式LED的显示缓冲区
如要显示字符或图形，需要先给出对应点阵数据存储在缓冲区才能显示。
图7所示的是字符“0”和心形图的点阵,参照图6分别给出各自8个字节中的数据为:
“0”:
{0x00,0x00,0x7c,0x82,0x82,0x82,0x7c,0x00}
心形图:
{0x00,0x0c,0x12,0x22,0x44,0x22,0x12,0x0c}
通过调用write函数控制点阵式LED显示对应字符或图形。
图7字符“0”和心形图的点阵
三．系统分析与设计
3.1设计需求
本次综合实训任务主要是基于Linux的LED驱动程序设计及完成相关的操作。
大致分为两个阶段，第一阶段为环境搭建，第二部分是驱动程序设计。
需要完成的任务是，由驱动程序驱动开发板的LED灯，并且经测试，能够正确的点亮或熄灭开发板上的LED灯，即为完成本次实训任务。
3.2LED点阵显示与C语言编程
3.2.1LED点阵显示
点阵的接法有共阴极和共阳极两种（共阳极指的是对每一行LED来讲是共阳极的）。
显示的方法有两种：
1、逐列扫描方式：
亮的列从左向右扫描完8列（相当于位码循环移位8次）即显示出一帧完整的图像。
ucharcode
TAB[]={0x81,0xFD,0xFD,0xC1,0xBF,0xBF,0xBD,0xC3};
uchari,t;
delay（uchart）
{
while（t--）
{;
}
voidmain（void）
while
（1）
{
P2=0x01;
for（i=0;
i<
8;
i++）
{
P1=TAB[i];
delay（100）;
P2=P2<
<
1|P2>
>
7;
}
}
2、逐行扫描方式：
与逐列扫描调换，扫描完8行显示出一帧图像。
本设计中图形显示的C语言程序的分析
3.2.2C语言编程
利用嵌入式实验平台和LED的工作原理，在本设计中的C语言编程如下：
1）调用系统库函数
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
fcntl.h>
unistd.h>
sys/ioctl.h>
sys/mman.h>
linux/delay.h>
#defineTUBE_IOCTROL0x11
#defineDOT_IOCTROL0x12
2）子函数的设计
voidjmdelay（intn）
inti,j,k;
for（i=0;
n;
for（j=0;
j<
100;
j++）
for（k=0;
k<
k++）;
3）主函数的设计
intmain（）
intfd;
inti;
unsignedintLEDWORD;
unsignedcharLEDCODE[11]=
{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};
unsignedcharman_data[9][8]={
{0x4c,0x92,0x92,0x7c,0x0c,0x12,0x12,0x0c},
{0,0,0,0,0,0,0x0b,0xd3},
{0,0,0,0,0x0b,0xd3,0x3c,0x48},
{0,0,0x0b,0xd3,0x3c,0x4b,0x20,0},
{0,0,0x03,0x13,0xfc,0x08,0,0},
{0,0,0,0x0b,0xd3,0x3c,0x48,0},
{0,0x0b,0xd3,0x3c,0x48,0x20,0,0},
{0,0x08,0x93,0x4b,0x3c,0x24,0x48,0x20},
{0x48,0x20,0,0,0,0,0,0}};
fd=open（"
/dev/led/0raw"
O_RDWR）;
if（fd<
0）
printf（"
####Leddeviceopenfail####\n"
）;
return（-1）;
LEDWORD=0xff00;
willenterTUBELED,pleasewaiting..............\n"
sleep
（1）;
for（i=10;
i>
=0;
i--）
LEDWORD=（LEDCODE[i]<
8）|LEDCODE[i];
jmdelay（1500）;
willenterDIGLED,pleasewaiting..............\n"
for（i=0;
9;
i++）
write（fd,man_data[i],8）;
jmdelay（1000）;
close（fd）;
return0;
3.3Makefile文件的编写
在Makefile中可以使用函数来处理变量，从而让我们的命令或是规则更为的灵活和具有智能。
make所支持的函数也不算很多，不过已经足够我们的操作了。
函数调用后，函数的返回值可以当做变量来使用。
makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：
Delphi的make，Visual
C++的nmake，Linux下GNU的make。
可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
Makefile文件的一般格式
objects=main.okbd.ocommand.odisplay.o\
insert.osearch.ofiles.outils.o
edit:
$（objects）
cc-oedit$（objects）
main.o:
main.cdefs.h
cc-cmain.c
kbd.o:
kbd.cdefs.hcommand.h
cc-ckbd.c
command.o:
command.cdefs.hcommand.h
cc-ccommand.c
display.o:
display.cdefs.hbuffer.h
cc-cdisplay.c
insert.o:
insert.cdefs.hbuffer.h
cc-cinsert.c
search.o:
search.cdefs.hbuffer.h
cc-csearch.c
files.o:
files.cdefs.hbuffer.hcommand.h
cc-cfiles.c
utils.o:
utils.cdefs.h
cc-cutils.c
clean:
rmedit$（objects）
Makefile文件编写的规则：
1）如果这个工程没有编译过，那么我们的所有C文件都要编译并被链接。
2）如果这个工程的某几个C文件被修改，那么我们只编译被修改的C文件，并链接目标程序。
3）如果这个工程的头文件被改变了，那么我们需要编译引用了这几个头文件的C文件，并链接目标程序。
利用Makefile文件的编写方法，编写本设计中的Makefile文件：
KERNELDIR=/arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl/
INCLUDEDIR=$（KERNELDIR）/include
CROSS_COMPILE=armv4l-unknown-linux-
CC=$（CROSS_COMPILE）gcc
CFLAGS+=-I..
CFLAGS+=-Wall-O-D__KERNEL__-DMODULE-I$（INCLUDEDIR）
TARGET=s3c2410-led.oled01
all:
$（TARGET）
s3c2410-led.o:
s3c2410-led.c
$（CC）-c$（CFLAGS）$^-o$@
led01:
led01.o
$（CC）$^-o$@
clean:
rm-f$（TARGET）*.o*~core.depend
“$（CC）$^-o$@”和“rm-f$（TARGET）*.o*~core.depend”前面的空白有一个Tab制表符生成，不能单纯有空格代替。
3.4实验环境的连接
1）．配置实验的环境。
一、配置NFS服务
NFS（NetworkFileSystem）指网络文件系统，是Linux系统中经常使用的一种服务，NFS是一个RPCservice，很像windows中的文件共享服务。
它的设计是为了在不同的系统间使用,所以它的通讯协议设计与主机及作业系统无关。
当使用者想用远端档案时只要用"
mount"
就可把remote档案系统挂接在自己的档案系统之下，使得远端的档案在使用上和local的档案没两样。
在NFS服务中，宿主机（Servers）是被挂载（mount）端，为了远端客户机（Clients）（如：
S3C6410目标板）可以访问宿主PC机的文件，我们需要配置宿主机两方面内容：
①打开NFS服务，②允许“指定用户”访问宿主PC机。
A、在终端中输入命令安装NFS服务：
apt-getinstallnfs-kernel-server
B、输入以下命令以配置NFS服务：
sudogedit/etc/exports
打开文件后，在文件中添加如下内容：
/temp/tftpboot/nfsroot*（insecure,rw,sync,no_root_squash）
添加完毕，保存文件并退出，继续输入如下命令，为NFS服务端所在目录授予权限：
chmod777/temp/tftpboot/nfsroot
C、重新启动NFS服务
sudo/etc/init.d/nfs-kernel-serverrestart
sudo/etc/init.d/portmaprestart
D、测试NFS服务：
showmount–e
mount172.16.41.217:
/temp/tftpboot/nfsroot/mnt
ls-l/mnt
二、配置超级终端
A、在Windwos操作系统下，打开超级终端，新建一个连接，步骤如下：
首先为新建连接输入一个名称，然后选择我们所需要连接到的端口，最后配置端口属性，这里只需要修改两处：
①位/秒（B）：
115200，②数据流控制（F）：
无。
B、连接到开发板
C、配置开发板
仅仅连接到开发板还不够，要使用开发板进行开发测试工作，需要进行一定的配置后，才能正常工作，接下来准备在超级终端下对开发板进行配置
按如下步骤在超级终端下分别输入如下命令：
Ⅰ、setenvbootargsnoinitrdinit=/linuxrcconsole=ttySAC2,115200mem=256Mroot=/dev/nfsnfsroot=172.16.41.217:
/temp/tftpboot/nfsrootip=172.16.41.35:
172.16.41.217:
172.16.41.1:
255.255.255.0:
:
eth0:
off
Ⅱ、setserverip172.16.41.217
Ⅲ、seti
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