嵌入式系统设计实习报告.doc

嵌入式系统实习报告

学 院： 重庆邮电大学移通学院

专 业： 网络工程

班 级： 02121202

姓 名： 王喜民

学 号： 2012214607

指导教师： 罗兴宇

目 录

一、实习目的…………………………………………………………………………2

二、实习设备…………………………………………………………………………2

三、实习内容…………………………………………………………………………2

四、实习原理…………………………………………………………………………2

五、实习步骤…………………………………………………………………………5

六、实习主程序………………………………………………………………………6

七、实习中间过程……………………………………………………………………7

八、实习心得…………………………………………………………………………10

基于S3C2410嵌入式MDK开发和EduKit-IV-ucos-II实习

一、实习目的：

1、掌握有关音频处理的基础知识；
2、通过实验了解IIS音频接口的工作原理；
3、通过实验掌握对处理器S3C2410X中IIS模块电路的控制方法；
4、通过实验掌握对常用IIS接口音频芯片的控制方法。
5、初步掌握液晶屏的使用及其设计方法。
6、掌握S3C2410X处理器的LCD控制其使用。
7、掌握通过任务调度的方法把液晶显示函数添加到UC/os-II中。

二、实习设备：

1、硬件：Embest EduKit-IV平台，ULINK2仿真器套件，PC机；
2、软件：μVision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。

三、实习内容：

1、将从UART1接收到的字符串回送显示。
2、通过使用Embest Edukit-IV实验板的彩色液晶屏进行电路设计，掌握液晶屏作为人机接口界面的设计方法，并编写任务函数在uc/os-II系统中实现位图显示，在uc/os-II中建立两个任务Task1和Task2，其中Task1顺序熄灭四个LED，延迟一会再顺序点亮四个LED，Task1和Task2在LED屏幕上循环显示两幅图片，并打印一些文字信息。
3、在实习箱上显示你的专业，姓名。

四、实习原理：

1、数字音频基础:
采样频率和采样精度在数字音频系统中，通过将声波波形转换成一连串的二进制数据再现原始声音，这个过程中使用的设备是模拟/数字转换器（Analog to Digital Converter，即ADC），ADC以每秒上万次的速率对声波进行采样，每次采样都记录下了原始声波在某一时刻的状态，称之为样本。
每秒采样的数目称为采样频率，单位为HZ（赫兹）。采样频率越高所能描述的声波频率就越高。系统对于每个样本均会分配一定存储位（bit数）来表达声波的声波振幅状态，称之为采样精度。采样频率和精度共同保证了声音还原的质量。
人耳的听觉范围通常是20Hz~20KHz，根据奈魁斯特（NYQUIST）采样定理，用两倍于一个正弦波的频率进行采样能够真实地还原该波形，因此当采样频率高于40KHz时可以保证不产生失真。CD音频的采样规格为16bit，44KHz，就是根据以上原理制定。
音频编码：脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）编码的方法是对语音信号进行采样，然后对每个样值进行量化编码，在“采样频率和采样精度”中对语音量化和编码就是一个PCM编码过程。ITU-T的64kbit／s语音编码标准G.711采用PCM编码方式，采样速率为8KHz，每个样值用8bit非线性的μ律或A律进行编码，总速率为64kbit／s。
CD音频即是使用PCM编码格式，采样频率44KHz，采样值使用16bit编码。
使用PCM编码的文件在Windows系统中保存的文件格式一般为大家熟悉的wav格式，实验中用到的就是一个采样44.100KHz，16位立体声文件t.wav。
在PCM基础上发展起来的还有自适应差分脉冲编码调制ADPCM （Adaptive Differential Pulse Code Modulation）。ADPCM编码的方法是对输入样值进行自适应预测，然后对预测误差进行量化编码。CCITT的32kbit／s语音编码标准G.721采用ADPCM编码方式，每个语音采样值相当于使用4bit进行编码。
2、IIS音频接口：
IIS (Inter-IC Sound)是一种串行总线设计技术，是SONY、PHILIPS等电子巨头共同推出的接口标准，主要针对数字音频处理技术和设备如便携CD机、数字音频处理器等。IIS将音频数据和时钟信号分离，避免由时钟带来的抖动问题，因此系统中不再需要消除抖动的器件。
IIS总线仅处理音频数据，其它信号如控制信号等单独传送，基于减少引脚数目和布线简单的目的，IIS总线只由三根串行线组成：时分复用的数据通道线，字选择线和时钟线。
3、电路设计原理：
（1）信号线
处理器中与IIS相关的信号线有五根：
①串行数据输入IISDI，对应IIS总线接口中的SD信号，方向为输入。
②串行数据输出 IISDO，对应IIS总线接口中的SD信号，方向为输出。
③左右通道选择 IISLRCK，对应IIS总线接口中的WS信号，即采样时钟。
④串行位时钟 IISCLK，对应IIS总线接口中的SCK信号。
⑤音频系统主时钟CODECLK，一般为采样频率的256倍或384倍，符号为256fs或384fs，其中fs为采样频率。CODECLK通过处理器主时钟分频获得，可以通过在程序中设定分频
（2）寄存器
处理器中与IIS相关的寄存器有三个：
①IIS控制寄存器IISCON，通过该寄存器可以获取数据高速缓存FIFO的准备好状态，启动或停止发送和接收时的DMA请求，使能IISLRCK、分频功能和IIS接口。
②IIS模式寄存器IISMOD，该寄存器选择主/从、发送/接收模式，设置有效电平、通道数据位，选择CODECLK和IISLRCK频率。
③IIS分频寄存器IISPSR。
（3）数据传送
数据传送可以选择普通模式或者DMA模式，普通模式下，处理器根据FIFO的准备状态传送数据到FIFO，处理器自动完成数据从FIFO到IIS总线的发送，FIFO的准备状态通过IIS的FIFO控制寄存器IISFCON获取，数据直接写入FIFO寄存器IISFIF。DMA模式下，对FIFO的访问和控制完全由DMA控制器完成，DMA控制器自动根据FIFO的状态发送或接收数据。
DMA方式下数据的传送细节请参考处理器手册中DMA章节。
音频芯片UDA1341TS 说明
电路中使用的音频芯片是PHILIPS的UDA1341TS音频数字信号编译码器，UDA1341TS可将立体声模拟信号转化为数字信号，同样也能把数字信号转换成模拟信号，并可用PGA（可编程增益控制），AGC(自动增益控制)对模拟信号进行处理；对于数字信号，该芯片提供了DSP(数字音频处理)功能。实际使用中，UDA1341TS广泛应用于MD、CD、notebook、PC和数码摄像机等。
UDA1341TS提供两组音频输入信号线、一组音频信号输出线，一组IIS总线接口信号，一组L3总线。
IIS总线接口信号线包括位时钟输入BCK、字选择输入WS、数据输入DATAI、数据输出DATAO和音频系统时钟SYSCLK信号线。
UDA1341TS的L3总线，包括微处理器接口数据L3DATA、微处理器接口模式L3MODE、微处理器接口时钟L3CLOCK三根信号线，当该芯片工作于微控制器输入模式使用的，微处理器通过L3

五、实习步骤：

1. 准备实验环境
使用ULINK2仿真器连接Embest EduKit-IV实验平台的主板JTAG接口；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的交叉串口线，连接实验平台主板上的COM2和PC机的串口（一般PC只有一个串口，如果有多个请自行选择，笔记本没有串口设备的可购买USB转串口适配器扩充）；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的电源适配器，连接实验平台主板上的电源接口。
2. 串口接收设置
在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序，或者使用实验平台附带光盘内设置好了的超级终端，设置超级终端：波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制，或者使用其它串口通信程序。（注：超级终端串口的选择根据用户的PC串口硬件不同，请自行选择，如果PC机只有一个串口，一般是COM1）
3. 打开实验例程
1）拷贝实验平台附带光盘DISK3_S3C2410\03-Codes\01-MDK\Mini2410-IV文件夹到MDK的安装路径：Keil\ARM\Boards\Embest\（如果本实验之前已经拷贝，可以跳过这一步）。（注：用户也可拷贝工程到任意目录，本实验为了便于教学，故统一实验路径）；
2）运行μVision IDE for ARM软件，点击菜单栏“Project”，选择“Open Project…”，在弹出的对话框选择实验例程目录7.3_IIS_Test子目录下的IIS_Test.Uv2工程。
3）默认打开的工程在源码编辑窗口会显示实验例程的说明文件readme.txt，详细阅读并理解实验内容。
4）工程提供了两种运行方式：一是下载到SDRAM中调试运行，二是固化到Nor Flash中运行。用户可以在工具栏Select Target下拉框中选择在RAM中调试运行还是固化Flash中运行。
5）接下来开始编译链接工程，在菜单栏“Projiet”选择“Build target”或者“Rebuild all target files”编译整个工程，用户也可以在工具栏单击“”或者“”进行编译。
6） 编译完成后，在输出窗口可以看到编译提示信息，比如“".\SDRAM\IIS_Test.axf" - 0 Error(s), 1 Warning(s).”，如果显示“0 Error(s)”即表示编译成功。
7）拨动实验平台电源开关，给实验平台上电，单击菜单栏Debug->Start/Stop Debug Session项将编译出来的映像文件下载到SDRAM中，或者单击工具栏“”按钮来下载。
8）下载完成后，单击菜单栏Debug->Run项运行程序，或者单击工具栏“”按钮来全速运行程序。用户也可以使用进行单步调试程序。
9）全速运行后，用户可以在超级终端看到程序运行的信息，出现“Please input words, then press Enter”提示后输入想要发送的数据，并已回车作为发送字符串的结尾标志。
10）用户可以Stop程序运行，使用μVision IDE for ARM的一些调试窗口跟踪查看程序运行的信息。
注：如果在第4）步用户选择在Flash中运行，则编译链接成功后，单击菜单栏Flash->Download项将程序固化到NorFlash中，或者单击工具栏按钮“”固化程序，从实验平台的主板拔出JTAG线，给实验平台重新上电，程序将自动运行。

六、实习主程序：

声音图像同步显示

七、实习中间过程：

1、 终端的设置如下

2、单独显示图片时终端显示结果如下

3、单独实现声音的程序如下

4、单独实现声音的终端显示结果如下

5、图片的转换如下

6、声音的转换如下

八、实习心得：

通过本次实习对ARM9嵌入式系统设计有了更深一步的了解，知道了如何使用uc/os软件进行编程编译，并下载到实验箱中，使图像、声音、文字得以显示，学会了转换IIS声音文件的工具：ProcBmp.exe和转换bmp图片文件的工具：Image2Lcd，使其能够在程序中运行。更重要的是学会了如何解决在实习中遇到的各种问题并很好的解决，为以后使用该软件进行编程打下了坚实的基础，也培养了自己对该软件的兴趣，大三的学生正面临找实习工作的压力，通过这次实习积累了经验，对找工作也起到了辅助的作用，希望能够有机会对该软件进行进一步的学习研究。最后感谢指导老师和同学们的细心帮助。