1、西安邮电大学嵌入式板级电路装配课程设计实验报告 西 安 邮 电 大 学 （计算机学院） 嵌入式系统板级电路装配 课程设计实验报告专业名称： 计算机科学与技术班 级： 计科1405 学 号： XXXXXXX姓 名： XXX指导教师： XXX实验日期：2017年12月11日12月22日第一周：开发板硬件装配一、开发板硬件结构开发板由PACK板和底板构成，PACK板板载一枚LCP2132芯片，该芯片是NXP公司（飞利浦创建）设计的一款基于ARM7TDMI-S的高性能32位RISC微控制器，具有Thumb扩展功能，64KB片内Flash ROM，具有在系统编程（ISP）和应用编程（IAP），16KB
2、RAM，向量中断控制器，两个UART，一个带全调制解调器接口。 两个I2C串行接口，两个SPI串行接口三个32位定时器，看门狗定时器，带有备用电池备份的实时时钟，欠压检测电路通用I/O引脚。 CPU时钟高达60 MHz，片内晶体振荡器和片内PLL。板子总体分了电源电路，晶振电路，复位电路，LED电路，按键电路，串口电路，JTAG调试电路等几部分，如下图所示图1 asy ARM 2132开发板底板元件布局图二、硬件原理组成及分析开发板完整电路图如下图所示图2 asy ARM 2132开发板完整电路图1.电源电路：LPC2132电源电路部分采用了一个DC接口的POWER1供电口和一个5V 的USB
3、供电口，内部采用了一个1N5819二极管来稳流，采用SPX1117M3-3.3低压差稳压器，如右图所示。电路另一边有一个红色的发光二极管，当电源接通后，二极管会点亮。2.复位电路复位电路采用一颗CAT1025芯片，CAT1025是基于微控制器系统的存储器和电源监控的完全解决方案。它们利用低功耗CMOS技术将2K位的串行EEPOM和用于掉电保护的系统电源监控电路集成在一块芯片内。存储器采用400KHz的I2C总线接口。CAT1025包含1个精确的Vcc监控测电路和2个开漏输出：RESET和！RESET。当Vcc低于复位门槛电压时，！RESET引脚将变为高电平，RESET将变为低电平。CAT102
4、5还包含一个写保护输入（WP）。如果WP连接高电平，则写操作被禁止。nRST连接到芯片LPC2132的复位引脚，当复位按键RST1按下时，CAT1025的复位引脚输出有效信号，使芯片LPC2132复位。3.系统时钟电路LPC2132微控制器可使用外部晶振或外部时钟源，片外晶振频率范围：130MHz，如下图中Y1-11.0592MHz，内部锁相环电路PLL可调整系统时钟，通过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU操作频率，实时时钟具有独立的时钟源，如下图中Y2-32.768KHZ晶振。4.JTAG接口电路采用ARM公司提出的标准20脚JTAG仿真调试接口，JTAG信号的定义以及与LPC2132
5、的连接如下图：5.按键及显示电路LPC2132开发板具有4个按键、4个LED灯。4个LED灯一边已经与DP3V3连接，另一边经过1个470R的电阻后与JP1跳线相连，当JP12连通的时候，LED1的一侧与芯片的P0.17口就会连通，P0.17口输出低电平，LED1就会点亮，如果P0.17输出高电平，LED1就会熄灭。4个按键中复位键已经在前面介绍了，剩下三个按键KEY1、KEY2、KEY3一边接地，另一边接了4K7的电阻然后与正极相连，还接了JP2跳线组，如果JP2的12连通，那么P0.16就和KEY1连通，当按键按下的时候，P0.16输出低电平，当按键没有按下的时候P0.16输出高电平，因为
6、按键检测电路可以编写为检测是否有低电平来判断按键是否按下。6.UART接口电路CH340G 是一个USB转串口芯片，可以把电脑的USB口映射为串口用。当使用串口电路进行UART调试的时候，需要将JP6短接，连通P0.0和CH340G的TXD口，连通P0.1和CH340G的RXD口。另一边CH340G的X1和X0接入了X1-12MHz的晶振。三、开发板硬件安装调试过程1焊接最小系统首先焊接电源模块，复位电路模块，晶振模块，构成最小系统，然后对最小系统进行测试。测试方法：将电源线和开发板的电源模块连接，观察电源指示灯是否点亮，如果点亮，使用万用表测量U1点电压，数值范围为：3.29V3.31V，标
7、准值为3.30V，表明电源电路模块正常。然后用示波器观察晶振引脚的波形，查看晶振是否正常。2焊接外接电路板。在洞洞板上面焊接一个LED灯，然后引出接口，一个为正，一个为负，然后将正负极分别与排针焊接在一起；将蜂鸣器的正负极分别于排针焊接；将按键的两边与排针焊接在一起。测试方法：将LED正负极分别与开发板的DP3.3V和GND连接，可以观察到LED灯点亮。蜂鸣器的正负极与开发板的DP3.3V和GND连接，可以听到蜂鸣器发声。将开发板正极和蜂鸣器正极相连，蜂鸣器负极与开关一边相连，然后开关另一边接低电平，按下按键后蜂鸣器会发出声音，证明开关电路完好。3焊接LED灯焊接LED电路，将LED1-LED
8、7焊接在开发板上面，然后焊接R4-R7四个电阻，这是二极管的分压电阻。测试方法：给开发板通电，然后依次给JP1的1、3、5、7接低电平，会发现LED1-LED4依次点亮，如果有不亮的，说明焊接有误，检查二极管的正负是否正确，用万用表检测是否有短路。4焊接开关将KEY1、KEY2、KEY3焊接到开发板上面，然后将3个4K7的电阻焊接到R1、R2、R3三个位置，最后在JP2上面焊接一组排针。测试方法：给开发板供电，用万用表检测KEY1-KEY3的电压，正常范围应该是3.28V-3.31V，当KEY1键按下的时候，JP2的1电压应该为0V；当KEY2键按下的时候，JP2的3电压应该为0V；当KEY3
9、键按下的时候，JP2的4电压应该为0V。5焊接串口模块将CH340G焊接到开发板对应位置，要注意焊接的时候容易将周围引脚连接在一起，必须非常小心的操作。测试方法：给开发板供电，然后USB口与电脑连接，电脑的设备管理器可以检测到串口输入，如下图：6焊接JTAG模块JTAG模块很简单，只需要将JTAG后面的引脚依次焊接即可。检测方法：开发板供电后，用JTAG线连接开发板的电脑，然后打开H-JTAG Server，点击搜索可以检测到芯片。如下图：在H-Flasher窗口的“Flash Selection”项选择仿真的器件型号LPC2132,在H-Flasher窗口的“Programming”项窗，点
10、击按钮，H-JTAG将检测到的器件类型显示于本窗口。四、遇到问题分析及硬件调试体会1、遇到的问题焊接好LED灯模块后，测试LED灯的时候发现LED3不亮，用万用表检测后发现是LED3的引脚虚焊，重新焊接后问题解决。 2、硬件调试体会焊接过程中需要足够的耐心，不能看到别的同学进度比自己快就急躁，急于求成做出来的产品只能是差的甚至是坏的，我们应该从焊接中总结经验，提高自己的焊接能力，掌握焊接技巧，焊接出最好，最完美的电路板。第二周：软件编程与调试一、调试环境搭建1启动ADS1.2IDE集成开发环境。2在ADS主窗口主菜单选择File-New，使用asm for lpc2132工程模板建立一个工程（
11、图例中工程名称为：ZQL_LIB1），指定工程路径（图例中工程路径为 D:ARM_Lib_BakARM_asm）。3点击确认，创建工程。4在ZQL_LIB1工程窗口，双击模板文件main.S，打开该文件。5可在主窗口菜单选择Edit-Perferences，设置字体和字号。6在main.S文件编辑窗的 “add the user code here. 添加用户代码”行下建立用户汇编程序代码 。7选择Project-Make（或快捷键），编译链接整个工程。若编译成功，则Erros & Warnings对话框会报告编译错误为0，此时即可对工程进行仿真。二、调试方法1单步运行；在AXD调试器主窗口，
12、选择 Execute - Step （或快捷键），处理器执行一行代码；2设置断点；在AXD调试器“代码调试窗口”双击目标代码行，若出现红色实心圆点，则表示断点设置成功；然后选择Execute-Go全速运行，处理器执行程序停止在断点行；3运行到光标行；在AXD调试器“代码调试窗口”单击选择目标代码行，然后在AXD调试器主窗口，选择Execute-Run to Cursor运行到光标处；通过断点调试可以观察ARM寄存器和存储单元的数值变化，具体操作方法在后面的实验中会作详细介绍。二、完成实验内容本人主要负责内容：GPIO输入输出基础实验，交通灯综合实验中的蜂鸣器、中断服务程序、GPIO初始化模块以
13、及键盘扫描部分编写。1、GPIO输入输出实验（1）实验目的1掌握LPC2132工程模板的使用。2掌握EasyJTAG仿真器的安装和使用。3能够在EasyARM教学实验开发平台上运行第一个程序。4熟悉LPC2000系列ARM7微控制器的GPIO控制。（2）实验原理LPC2132 系列的 ARM7 微控制器的所有 GPIO 口，均为双向 I/O 口。引脚可以根据需要配置为 I/O 口或其它功能，和 GPIO 相关的寄存器一共有 6 个见下表： 通过编程控制BEEP（P0.7）输出低电平，从而实现蜂鸣器持续发声。 （3）实验过程1启动ADS1.2IDE集成开发环境，选择ARM Executable
14、Image for lpc2132工程模板建立一个工程BeepCon_C。2在user组里编写主程序代码main.c。3选用DebugInRam生成目标，然后编译链接工程。4将EasyARM教学实验开发平台上的P0.7管脚与Beep跳线短接5选择Project-Debug，启动AXD进行JTAG仿真调试。6全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止（因为main函数起始处默认设置有断点）。7单击Context Variable图标按钮（或者选择Processor Views-Variables）打开变量观察窗口，通过此窗口可以观察局部变量和全局变量。选择System Views-Deb
15、ugger Internals 即可打开LPC2000系列ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。8可以单步运行程序，可以设置/取消断点；或者全速运行程序，停止程序运行，观察变量的值，判断蜂鸣器控制是否正确。（4）问题分析与解决方法GPIO功能选择之后没有进行IO0DIR方向选择，导致P0.7口依然为输入口，无法输出低电平信号，故而蜂鸣器没有发声，添加这行代码后，成功实现功能。2、定时器与中断控制（1）实验目的1熟悉LPC2000 系列ARM7 微控制器的定时器0的基本设置及匹配输出应用。（2）实验原理使用定时器0 实现1 秒定时，控制蜂鸣器蜂鸣。采用中断方式实现定时控制。备注：EasyARM21
16、32实验板上的系统时钟默认为11.0592MHz；系统中已定义了符号常量 Fpclk = 11059200 ； （3）实验过程1启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image for lpc2132工程模板建立一个工程TimeOut_C。2在user 组中的main.c 中编写主程序代码。3选用DebugInExram 生成目标，然后编译连接工程。4选择【Project】-【Debug】，启动AXD 进行JTAG 仿真调试。5将LPC2132开发板上的P0.7接入蜂鸣器6全速运行程序，蜂鸣器会响一秒，停一秒，然后再响一秒依次循环。代码如下：#include config.h#
17、define BEEP 1 7 /* P0.7控制BEEP，低电平蜂鸣 */* 函数名称 ：IRQ_Timer0()* 函数功能 ：定时器0中断服务程序，取反LED2控制口。* 入口参数 ：无* 出口参数 ：无*/void _irq IRQ_Timer0 (void) if (IO0SET & BEEP) = 0) IO0SET = BEEP; /* 关闭BEEP */ else IO0CLR = BEEP; T0IR = 0x01; /* 清除中断标志 */ VICVectAddr = 0x00; /* 通知VIC中断处理结束 */* 函数名称 ：main()* 函数功能 ：使用定时器实现1
18、秒钟定时，控制LED9闪烁。中断方式。* 调试说明 ：需要将跳线JP11连接BEEP。*/int main (void) PINSEL1 = 0x00000000; /* 设置管脚连接GPIO */ IO0DIR = BEEP; /* 设置BEEP控制口输出 */ IRQEnable(); /* IRQ中断使能 */ /* 定时器0初始化 */ T0TC = 0; /* 定时器设置为0 */ T0PR = 0; /* 时钟不分频 */ T0MCR = 0x03; /* 设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志 */ T0MR0 = Fpclk; /* 1秒钟定时；系统中已定义Fpclk
19、 = 11059200 */ T0TCR = 0x01; /* 启动定时器 */ /* 设置定时器0中断IRQ */ VICIntSelect = 0x00; /* 所有中断通道设置为IRQ中断 */ VICVectCntl0 = 0x20 | 0x04; /* 设置定时器0中断通道分配最高优先级 */ VICVectAddr0 = (uint32)IRQ_Timer0; /* 设置中断服务程序地址 */ VICIntEnable = 1 【Debug】，启动AXD 进行JTAG 仿真调试。7全速运行程序，LED闪烁；8每一次按键Key，蜂鸣器就会转换静音或鸣响状态。代码如下:#include
20、 config.h#define BEEPCON 17 / P0.7 引脚控制Beep，低电平蜂鸣#define LED1 10; dly-) for(i=0; i5000; i+); /* 名 称：IRQ_EINT0()* 功 能：外中断服务程序，取反BEEPCON 控制口。* 入口参数：无* 出口参数：无*/void _irq IRQ_Eint0(void) if (IO0SET & BEEPCON) = 0 ) / 反转BEEPCON管教输出状态 IO0SET = BEEPCON; else IO0CLR = BEEPCON; while ( (EXTINT &0x01) != 0 )
21、EXTINT = 0x01; / 清除EINT0中断标志 VICVectAddr = 0x00; / 通知VIC 中断处理结束/* 文 件 名：main.c* 功 能：主程序闪烁LED1；KEY1模拟外中断方式，每次外中断事件反转Beep鸣响状态。 * 说 明：*/int main(void) int x; PINSEL0 = 0x00000000; / 设置管脚连接GPIO PINSEL1 = 0x00000001; / 设置管脚P0.16为 EINT0 IO0DIR = BEEPCON; / 设置 P0.7 为输出 IO1DIR = LED1; / 设置 P1.18 为输出 EXTMODE
22、 = 0x00; IRQEnable(); VICDefVectAddr = (int)IRQ_Eint0; / 设置 EINT0 为 非向量IRQ 中断 EXTINT = 0x01; / 清除 EINT0 中断标志 VICIntEnable = 10x0e; / 使能 EINT0 中断 while(1) / 等待EINT0中断 if (x!=0) IO1SET = LED1; x = 0; else IO1CLR = LED1; x = 1; DelayNS(100); return(0);（4）问题分析与解决方法LED闪烁正常，但是按键后蜂鸣器没有任何反应，通过一步步排查，最终发现，引脚定
23、义到了KEY3，但是按键却按下了KEY1，更改引脚定义后，问题解决。4、UART串口通信（1）实验目的通过实验，掌握UART查询1方式程序的设计。（2）实验原理通过串口0接收上位机发送的字符串，如“Hello EasyARM2132！”，然后返回上位机显示。 （3）实验过程启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image for lpc2132工程模板建立一个工程DataRet_C。在user 组中的main.c 中编写主程序代码，在项目中的config.h 文件中加入#include 。选用DebugInRam生成目标，然后编译连接工程。将EasyARM2132开发板上的JP
24、6跳线分别选择TxD0和RxD0端时，方可进行UART0通信实验。使用串口延长线把LPC2132教学实验开发平台的CZ2(UART0)与PC机的COM1 连接。PC 机运行EasyARM 软件，设置串口为COM1，波特率为115200，然后选择【设置】-【发送数据】，在弹出的发送数据窗口中点击“高级”即可打开接收窗口。选择【Project】-【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。全速运行程序，在PC 机上的EasyARM软件发送如“Hello EasyARM2132！”字样的字符串，EasyARM2132开发板接收到数据后，并将接收到的数据回发给PC机。代码如下：#include “config.h”#define UART_BPS 115200 /串口通信波特率/* 名 称：DelayNS()* 功 能：长软件延时* 入口参数：dly 延时参数，值越大，延时越久* 出口参数：无*/void DelayNS(uint32 dly) uint32 i; for(; dly0; dly-) for(i=0; i5000; i+);/*函数名称：UART0_Init()*函数功能：串口初始化，设置为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，波特率为115200*入口参数：无*出口参数：无*
