课程设计指导

课设

课程设计指导

1、 控制系统构建指导

2、 系统编译环境建立指导

3、 系统硬件连接指导

4、 软件编译指导

课设

嵌入式微控制器设计及应用课程设计是《嵌入式微控制器设计及应用》课程学习后的一个软硬件综合训练，该课程设计的主要目的是通过对课程设计题目的综合分析、软硬件设计及系统调试，使大家初步掌握嵌入式控制系统的设计过程，为今后的学习和工作打下一个良好的基础。

为了能在一个周的时间内完成课程设计，下面对课程设计过程中的具体问题作简单说明。

一、 控制系统构建指导

课程设计硬件和软件环境：

1、 硬件：开发系统 博创ARM2410开发实验系统 一台

X86计算机 一台

专用模块 一块

2、 软件：Linux和嵌入式Linux 操作系统

嵌入式Linux简介

Linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。Linux 使用 GPL，所有对特定开发板、PDA、掌上机、可携带设备等使用嵌入式Linux感兴趣的人都可以从因特网上免费下载其内核和应用程序，并开始移植和开发。许多 Linux 改良品种迎合了嵌入式市场，它们包括 RTLinux（实时 Linux）、uclinux（用于非 MMU 设备的 Linux）、Montavista Linux（用于 ARM、MIPS、PPC 的 Linux 分发版）、ARM-Linux（ARM 上的 Linux）和其它 Linux 系统。

嵌入式Linux的发展比较迅速。NEC、索尼已经在销售个人视频录像机等基于Linux的消费类电子产品，摩托罗拉则计划在其未来的大多数手机上使用Linux，IBM也制定了在手持机上运行Linux的计划。

数年来，“Linux标准库”组织一直在从事对在服务器上运行的Linux进行标准化的工作，现在，嵌入式计算领域也开始了这一工作。嵌入式Linux标准吸引了“Linux标准库”以及Unix组织中有益的元素。

嵌入式系统中使用 Linux 的优点和缺点

课设

虽然大多数 Linux 系统运行在 PC 平台上，但Linux 也是嵌入式系统的可靠主力。Linux 的安装和管理比 UNIX 更加简单灵活，这对于那些 UNIX 专家们来说又是一个优点，因为 Linux 中有许多命令和编程接口同传统的 UNIX一样。但是对于习惯于WINDOWS操作系统的人来说,需要记忆大量的命令行参数却是一个缺点。随着LINUX社团的不断努力，linux的人机界面开发环境正在不断完善。

典型的Linux系统经过打包，在拥有硬盘和大容量内存的 PC 机上运行，嵌入式系统不需要这么高的配置。一个功能完备的 Linux 内核要求大约 1 MB 内存。而 Linux 微内核只占用其中很小一部分内存，包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内，只需占用系统约100 K 内存。只要有 500 K 的内存，一个有网络栈和基本实用程序的完全的 Linux 系统就可以在一台 8 位总线（SX）的 Intel 386 微处理器上运行的很好了。由于内存要求常常是需要的应用所决定的，比如 Web 服务器或者 SNMP 代理，Linux 系统甚至可以仅使用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 进行工作。因此它是一个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系统。

与传统的实时操作系统相比（RTOS），采用象嵌入式 Linux 这样的开放源码的操作系统的另外一个好处是 Linux 开发团体看来会比 RTOS 的供应商更快地支持新的 IP 协议和其它协议。例如，用于 Linux 的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多，如网络接口卡（NIC）驱动程序以及并口和串口驱动程序。

核心 Linux 操作系统本身的微内核体系结构相当简单。网络和文件系统以模块形式置于微内核的上层。驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添加到内核。这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。而在典型情况下该系统需结合定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。

嵌入式系统也常常要求通用的功能，为了避免重复劳动，这些功能的实现运用了许多现成的程序和驱动程序，它们可以用于公共外设和应用。Linux 可以在外设范围广泛的多数微处理器上运行，并早已经有了现成的应用库。

Linux 用于嵌入式的因特网设备也是很合适的，原因是它支持多处理器系统，该特性使 Linux 具有了伸缩性。因而设计人员可以选择在双处理器系统上运行实时应用，提高整体的处理能力。例如，您可以在一个处理器运行 GUI，同时在另一个处理器上运行 Linux 系统。

在嵌入式系统上运行 Linux 的一个缺点是 Linux 体系提供实时性能需要添加实时软件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的，因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性，这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。已经有许多嵌入式 Linux 系统的示例；可以有把握地说，某种形式的 Linux 能在几乎任一台执行代码的计算机上运行。

嵌入式Linux开发平台简介

Linux价格低廉、功能强大，可以运行在X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,MOTOROLA，NEC，

课设

ARM等硬件平台上，而且开放源代码，可以定制。我们所介绍的硬件平台是基于ARM体系结构，由北京博创兴业科技有限公司开发的UP-CUP 3000 平台、UP-CUP 2410-S 平台系列以及UP-CUP P270A 平台系列实验仪器。UP-CUP 3000 平台的CPU为ARM7TDMI内核的三星S3C44B0X01芯片，由于没有MMU（内存管理单元）只能运行uClinux，UP-CUP 2410-S 平台系列的CPU为ARM920T内核的三星S3C2410芯片，由于有MMU可以运行标准的ARM-LINUX内核。UP-CUP P270 平台系列实验仪器为Intel XSCALE ARM10系列CPU。通过这些硬件平台，我们可以学习嵌入式LINUX中的针对有MMU和无MMU的不同开发过程。UP-CUP 3000 平台和UP-CUP P270 平台系列产品及其相关资料可以访问博创公司的网站http://wendang.chazidian.com获得。本书以S3C2410系列中的UP-CUP S2410 经典平台为例，详细介绍嵌入式 Linux的开发过程。

（一）、UP-CUP S2410 经典平台介绍

硬件配置 (本实验指导书是对S2410的说明)

UP-CUP S2410 经典平台的硬件配置如表1.2.1所示，实物如图1.2.1所示： 配置名称

CPU

FLASH

SDRAM

EtherNet网卡

LCD

触摸屏

USB 接口

UART/IrDA

AD

AUDIO

扩展卡插槽

GPS_GPRS扩展板

IDE/CF卡插座

PS2

IC卡座

LED 型号 ARM920T结构芯片三星S3C2410X SAMSUNG K9F1208 HY57V561620AT－H DM9000AE LQ080V3DG01 SX-080-W4R-FB 4个HOST /1个DEVICE 2个RS232，1个RS485，1个IrDA 由S3C2410芯片引出 IIS总线，UDA1341芯片 168Pin EXPORT SIMCOM SIM300 GPRS模块,Trimble’S GPS 笔记本硬盘，CF卡 PC键盘和鼠标 AT24CXX系列 8x8矩阵LED及2个LED数码管 说明 工作频率203MHz 64M NAND 32M×2=64M 10/100M自适应 8寸16bit TFT FM7843驱动 由AT43301构成USB HUB 3个电位器控制输入 44.1KHz音频 总线直接扩展 支持双道语音通信 由ATMEGA8单片机控制 由ATMEGA8单片机控制由总线控制

课设

VGA

中断键

LED Vga输出

1个控制 由3个IO口控制

闭环测速功能

一个10位DAC端口

25针 DC电机 CAN BUS Double DA 调试接口 由PWM控制 由 MCP2510和TJA1050构成 MAX504 板载JTAG，直接支持下载与仿真

表1.2.1 UP-CUP S2410 经典平台的硬件配置

图1.2.1 UP-CUP S2410 经典平台

（二）、S3C2410芯片介绍

S3C2410X芯片集成了大量的功能单元，包括：

1． 内部1.8V，存储器3.3V，外部IO 3.3V，16KB数据CACH，16KB指令CACH，MMU；

2． 内置外部存储器控制器（SDRAM 控制和芯片选择逻辑）；

3． LCD控制器（最高4K色 STN和256K彩色TFT），一个LCD专用DMA；

4． 4路带外部请求线的DMA；

5． 三个通用异步串行端口（IrDA1.0, 16-Byte Tx FIFO, and 16-Byte Rx FIFO）,2通道SPI；

6． 一个多主IIC总线，一个IIS总线控制器；