论文研究-基于ARM9和ucos2的电子点歌系统的设计 .pdf

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基于ARM9和ucos2的电子点歌系统的设计,王明书,徐宁,本文基于三星公司S3C2410,通过移植UCOS2到硬件系统上,将ARM9处理器和ucos2操作系统以及UCGUI相结合,设计出了基于嵌入式操作系统的多任务
中国科技论文在线 由于硬件层是由处理器和外围芯片组成的,所以接下来我们就可以进行具体的硬件设 计了。 首先,由于我们的系统设计中,由于有用户界面的要求,因此必须要有操作系统的支 持,而要能够支持操作系统,我们大致上有两个选择:单片机和处理器。其中,各种 单片机随着近年来的不断发展,不仅具有悠久的发展历史从年诞生到如今,它已 快发展了年了,而且相关开发资料极其丰富,单片机人才更是俯拾即是,而且成本极其 低廉,价廉物关,且近年来,单片机不断借鉴各种新的技术,在主频、存储容量等等性能上 大大提高,几乎成为一个十分强大的处理器了。况且,有少数单片机甚至还支持一种叫 的嵌入式操作系统。但是,综合种种因素,我们仍然选择性价比十分高的处理器。原 因有: 处理器主频高达 甚至更高,响应指令速度快,在有操作系统和用户 界面的情况下,代码量十分庞大,这时用单片机进行处理,会显得力不从心 处 理器对操作系统的攴持十分良好,目前几乎大多数的操作系统都能够移植到上去,从 而形成了诈多的嵌入式的操作系统,如 嵌入式等等,且大多数的实 时性较好。而实时性对嵌入式的产品来说至关重要。一旦有了操作系统的支持,在其上开发 应用稈序不仅更加容易,而且还能够实现多仟务调度、多进程编稈、多线稈编程,甚至还能 够实现网络编程,而网络的发展将是嵌入式产品的一个大的卖点和未来发展的大趋势。而 处理器中,日前使用得最多,技术最成熟,资料最丰富的应当是 了,而我们的 设计初定为三星公司的 最小系统模块还包含了电源模块、时钟(晶 振)和复位电路等 接下来的外围电路中,电源模块采用两片 搭建的电源产生电路来向整个系 统供电。由于 ⊥作在电压 大多上作在 所以应该把经过变压 器获得的电压转换成和,以能够使整个系统正常地工作。与机通信的串 口通信模块,由于机的正负逻辑是 是 与系统的正 负逻辑是 是 ,因此这里需要一个电平转换芯片来实现这种逻辑 矛盾的转换。这里我们选择了一片 来实现这种功能,并配以适当的外围电路。 而数据存储模块中,我们选择两片型号 的 来进行数据的存储和 程序的运行。 当然,在外围电路中,最最重要的应该是模块和触摸屏模块的设计了 示器,即人们常说的液晶显示器,具有耗电省、体积小等特点,被广泛应用」嵌入式系统中 在显示器中,显示面板薄膜被分成很多小棚格,每个小棚格有·个电极控制,通过改 变棚格上的电极就能控制格内浟贔分了的排列,从而控制光路的导通,这就是显示器的显示 原理。 集成了控制器,它只要把內存中的图像等数据信息传送到驱动器中 驱动器就能驱动显示器显示我们想要显示的图像信息了。至于蝕摸屏模块,每当我们 要实现点歌功能是,需要用手点击屏幕,然后把我们的点击信息进行采样、量化成数字 信息后,再进行处理,从而在显示屏上显示出图片文字等信息来。其中, 的 和两个引脚分别接到和上,对每一次的触摸点击出进行两次采样,分别 测得轴和轴上的电压,根据坐标轴的原坦,一对和值就能准确定位点击的位置, 分别将所得电压进行采样量化后,即可让处理器来进行处理了。至」具体采样的过程, 是采用中断方式,每次点击屏幕时,就产生个中断,在中断处理过程,再采用自动连续 轴坐标转换模式,分别进行两次采样量化,即可完成信息的输入了。而这样,触摸屏就 中国科技论文在线 完成了它的使命,剩下的信息处理工作将交由处理器进行了。尤其是其中的图片信息 及界面的切换,则需要由操作系统及其上的应用软件米完成了 软件设计 软件改计的总体结构框图如下 任务]task 任务2tash2 初始化任务 Inittask UCGUI 操作系统层 (UCOS2 硬件驱动层 (LCL /TOUCH 佟软件设计总体结构图 操作系统的移植 慄作系统的介绍、移植等应用软件的任务调度等 在系统的硬件设计大体完成的基础上,我们就可以进行相应的软件设计了。在本次设计 中,软件中由于引入了嵌入式的操作系统,所以这甲的软件设计就分为了操作系统的设计和 应用软件的设计了 嵌入式的操作系统就目前的市场情况和廾发资料及人才储备方面,主要分为三大块,分 别是嵌入式 和 就不用说了,它是微软的产品,首先它是 个收费的产品,并且源码不开发,这不仅对产品的成本提出了巨大的挑战,而且系统的安全 性方面还是一个严重的问题。嵌入式和都是开源且免费的,但是,根据本次设 计的要求,我们的设计引入了操作系统,是为了进行简单的任务切换和调度并没有涉及到数 据库和网络编程,所以这里使用就有点大才小用了,而月根据分析, 完全能够 胜任。对产品的设计的一个原则是,能够尽量简单的,绝不使用更复杂的手段来解决问题。 所以,综合以上的分析,我们在这里选择了作为本次设计的操作系统是十分明智的。 另外,基于之上的图形开发工只也是免费的,而之上的图形开发工只则是 收费的,这也是本次改计选择的一个重要原因 是·个基于 运行的、可裁剪的、抢占式实吋多任务内核,具有高度可移植 性,特别适合于微处理器,是和很多商业操作系统性能相当的实吋操作系统 。目前 已经可以移植到近多种处理器体系上涵盖了位到位的各和。在 上的移植是非常简单的,只需要完成以下工作即可: 中国科技论文在线 用 设置个常量的值 声明个数据类型 用 声明个宏 用语音编写个简单的函数 编写个汇编语音函数 根据处理器的不同,一个移植实例需要编写或改写 行的代码,需要的时间从 几个星期到一星期不等,而其它大部分的代码并不需要修改 应用程序部分 由于有了嵌入式的操作系统,应用程序的编写则大大降低了开发的难度了。但是, 因为设计的要求是要有图形的显示和界面的切换,所以我们要引入上的图形界面开发 软件 是一种用于嵌入式应用的图形支持软什,它被设计用于为任何使 用一个图形的应用系统提供一个有效地不依赖于处理器和控制器的图形用户接 它能工作于单任务或多任务的系统环境下。 适用于使用仟何控制和 的任何尺寸的物理和虚拟显小,它提供了一个可扩展的图形库和一个视窗管理器,在使 用一个最小的时能支持显示窗口。 具体对」木次设计,应用软件的设计流程如下 初始化LCI和触摸屏 创建初始化务 启动UCOS2 在初始化任务中 创建任务]和任务2 任务1检测各种标志位 任务2调川叫调函数真 以便创建窗匚 正地实现重绘窗匚 图应用软件设计流程图 在系统的程序中,首先对硬件的和触摸屏进行初始化,让硬件层做好准备,以 便为软件服务。接着创建初始化任务 并且启动 操作系统,然后主程序结束 以后的事情就交给 处理了。在 任务中,首先启动 ,接着再创建了两 个任务:任务和任务,然后把自己结束,以后的事情交给任务和任务处理了。任务 负责检测各种标志位以便创建窗口,任务则调用具体的回调函数真正地实现重绘窗口, 中国科技论文在线 以使在屏幕上显示具体的图片信息。而任务和任务之间则通过个信号量来实现 任务间的通信,通过信号量的操作米实现任务切换,从而实现界面的切换和图像的重绘 结束语 本文完成了基于 和 的电子点歌系统的设计,采用 作为处理器 既能处理大量的数据,乂能够攴持嵌入式的操作系统,从而为整个设计打卜一个良好的基础 采用 作为操作系统,既是因为它是开源的操作系统,又由于它良好的实时性,能够 快速响应用户的实时请求,非常适合于作为嵌入式的广产品开发,采用 ,是因为它所 开发出米的界面十分友好,完全满足开发需求,能够胜任我们的开发设计任务。 参考文献 王田苗嵌入式系统设计与实例川发基于 处理器与 实时操作系统北京:清华大学出版社 王檠眀,陈双桥,闫晓玲等嵌入式系统开发与实战北京航空航天大学出版社, 邵贝贝嵌入式实时操作系统第二版北京航空航天大学出版社, 宋苗,王博,黄秋燕基于 和 的嵌入式数据采集系统的设计屮国科技论文在线 中文数据于册

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