畢業(yè)論文——基于arm920t的嵌入式實時時鐘設(shè)計

1、<p>　　基于ARM920T的嵌入式實時時鐘控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p><b>　　班級：</b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　日期: <

2、/b></p><p>　成績：</p><p><b>　　一.概述</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?選題依據(jù)：</b></p><p>　　20世紀90年代后期，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制、遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，人們對嵌入式系統(tǒng)的存儲容量也提出了較高的要求。因此研制

3、適用于嵌入式系統(tǒng)的大容量、高速率、高可靠性的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)變得日益重要。</p><p>　　(二).ARM9簡述</p><p>　　AM920T微處理器以單獨的16K字節(jié)、64路結(jié)合組(set-associative)指令以及數(shù)據(jù)高速緩存為核心。MaverickCrunch?協(xié)處理器更進一步增強了其性能。EP9312的MaverickCrunch引擎是一種先進的混合模式數(shù)學(xué)協(xié)處理器，可大

4、大提高ARM內(nèi)核的單/雙精度整數(shù)及浮點處理能力。    具備EP9312的內(nèi)置型IDE界面，此處理器可直接與硬盤，CD驅(qū)動器和DVD驅(qū)動器等多種硬件相連，極大地降低系統(tǒng)成本和主板所占空間。    MaverickKey?獨特的硬件編程ID是解決網(wǎng)上內(nèi)容和電子商務(wù)安全問題的一個可行方案。互聯(lián)網(wǎng)安全已逐漸成為通過互聯(lián)網(wǎng)傳送書籍和音樂等數(shù)字媒體的重要議題，而傳統(tǒng)的軟件方

5、法已無法滿足安全性的要求。MaverickKey獨特的ID為OEM廠商提供了一種利用特定硬件ID的可行辦法，比如分配給SDMI (安全數(shù)字音樂計劃)或其它數(shù)字版權(quán)管理機制的硬件ID。    EP9312內(nèi)置一個高性能1/10/100 Mbps以太網(wǎng)媒體存取控制器，以及外部接口， 可連接各種外設(shè)，包括SPI和I²S音頻、Raster/LCD、IDE&l

6、t;/p><p>　　二、AM920T介紹</p><p>　?。ㄒ唬〢M920T介紹</p><p>　　ARM 的全稱是Advanced RISC Machine，這個公司不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只是出售芯片技術(shù)授權(quán)。ARM 技術(shù) IP 核的微處理器遍及汽車、消費電子、成像、工業(yè)控制、 海量存儲、網(wǎng)絡(luò)、安保和無線等各類產(chǎn)品市場。目前世界上前 5 大半導(dǎo)體公司全部使

7、用了ARM 的技術(shù)授權(quán)，而前10 大半導(dǎo)體公司有9 家，前25 大半導(dǎo)體公司中有23 家采用了ARM的技術(shù)授權(quán)。它借助于擁有的強大技術(shù)優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)與許多業(yè)界領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商和芯片設(shè)計中心、實時操作系統(tǒng)軟件開發(fā)商、應(yīng)用軟件公司、電子設(shè)計自動化（EDA）工具供應(yīng)商和系統(tǒng)公司建立合作關(guān)系，其中包括世界頂級的廠商 Intel、NS 、TI、Apple 、Motorola、Mitsubishi、SUN、Lucent、Sanyo、Altera

8、、Triscend、Agilent、Toshiba、Fujitsu、Sharp、ST、3COM、OKI、YAMAHA、Atmel、Rohm、Rockwell、Philips、Lucent、Samsung、Hyundai、Sony 和 Alcatel 等 56 家公司。由此可見 ARM 技術(shù)具有不</p><p>　　到目前為止，ARM 微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域： </p><

9、p>　　1．工業(yè)控制領(lǐng)域：作為32 位的RISC 架構(gòu)，基于ARM 核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展，ARM 微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的 8 位/16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 </p><p>　　2．無線通訊領(lǐng)域：目前已有超過85%的無線通訊設(shè)備采用了ARM 技術(shù)， ARM 以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 <

10、/p><p>　　3．網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用ARM 技術(shù)的ADSL 芯片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。此外，ARM 在語音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對 DSP 的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 </p><p>　　4．消費類電子產(chǎn)品：ARM 技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。 </p><p>　　5．成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的

11、數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用ARM 技術(shù)。手機中的32 位 SIM 智能卡也采用了ARM 技術(shù)。 </p><p>　　除此以外，ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會在將來取得更加廣 </p><p><b>　　泛的應(yīng)用。 </b></p><p>　　ARM 微處理器采用RISC 架構(gòu)，一般具有如下特點： </p>

12、<p>　　體積小、低功耗、低成本、高性能； </p><p>　　支持Thumb（16 位）/ARM（32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件； </p><p>　　大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； </p><p>　　大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； </p><p>　　尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；

13、</p><p><b>　　指令長度固定。</b></p><p>　　（二）ARM的內(nèi)核簡介</p><p>　　ARM 內(nèi)核結(jié)構(gòu)芯片具有RISC 體系的一般特點： </p><p><b>　　具有大量寄存器 </b></p><p>　　絕大多數(shù)操作都是在寄存器中進行

14、，寄存器與內(nèi)存打交道的唯一是通過 </p><p>　　Load/Store 的體系結(jié)構(gòu)在內(nèi)存和寄存器之間傳遞數(shù)據(jù) </p><p><b>　　尋址方式簡單 </b></p><p>　　采用固定長度的指令 </p><p>　　ARM 微處理器目前包括下面幾個系列，以及其它廠商基于ARM 體系結(jié)構(gòu)的處理器， <

15、/p><p>　　除了具有 ARM 體系結(jié)構(gòu)的共同特點以外，每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。 </p><p><b>　　ARM7 系列 </b></p><p><b>　　ARM9 系列 </b></p><p><b>　　ARM9E 系列 </b>&

16、lt;/p><p>　　ARM10E 系列 </p><p>　　SecurCore 系列 </p><p>　　Inter 的Xscale </p><p>　　Inter 的StrongARM </p><p>　　其中，ARM7、ARM9、ARM9E 和ARM10 為4 個通用處理器系列，每一個系列提供 </p

17、><p>　　一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore 系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計。</p><p>　　三. 基于ARM920T的嵌入式實時時鐘控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　?。ㄒ唬崟r時鐘在嵌入式系統(tǒng)中的作用</p><p>　　在一個嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘單元可以提供可靠的時鐘，包括時分秒和年月日；即使在系統(tǒng)

18、處于關(guān)機狀態(tài)下，它也能正常工作（通常采用后備電池供電），它的外圍也不需要太多的輔助電路，典型的就是只需要一個高精度的晶振。</p><p>　?。ǘ㏒3C2410 的實時時鐘單元</p><p>　　如圖 15-1 為S3C2410 的實時時鐘框圖。它具有以下特點：</p><p>　?。?）時鐘數(shù)據(jù)采用BCD 編碼； </p><p>　

19、?。?）能夠?qū)﹂c年的年月日進行自動處理； </p><p>　　（3）具有告警功能，當系統(tǒng)處于關(guān)機狀態(tài)時，能產(chǎn)生告警中斷； </p><p>　?。?）無2000 年問題； </p><p>　?。?）具有獨立的電源輸入； </p><p>　?。?）提供毫秒級時鐘中斷，該中斷可用作嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核時鐘。</p><p

20、><b>　?。?）控制寄存器</b></p><p>　　（2）告警控制寄存器</p><p>　?。?）實時時鐘計數(shù)器</p><p>　?。?）告警時間寄存器</p><p><b>　　(三) 設(shè)計實現(xiàn) </b></p><p>　　本實驗測試 S3C2410

21、的實時時鐘功能，主要為時鐘滴答功能測試。 </p><p>　　時鐘滴答功能測試： </p><p>　　a．首先需設(shè)置TICK 的周期，在例程中設(shè)置的是1 秒，并打開TIME TICK 中斷。 </p><p>　　rTICNT=0x7F|0X80; </p><p>　　計算公式：T=（1+0x7f）/128 秒 </p>

22、<p>　　b ．注冊中斷服務(wù)例程 </p><p>　　使用 install_isr_handler （HandleRTC, （void* ）rtc_int_isr ）將中斷服務(wù)例程的地址填寫到中斷地址表中； </p><p>　　rtc_int_isr 函數(shù)為RTC TIMETICK 的處理例程,在該例程中我們首先要清除中斷標志,接著可以刷新LED 的顯示,在例程中我們使

23、用了全局變量來實現(xiàn)LED 顯示的更新.代碼如下： </p><p>　　rR_ISPC=BIT_TICK; </p><p>　　* （（U8* ）0x0200006）=0x3E; </p><p>　　* （（U8* ）0x0200004）=seg7table[led_index&0xF]; </p><p>　　led_ind

24、ex++; </p><p>　　c．輸入當前時間,并通過串口顯示時間的運行情況 </p><p>　　設(shè)置當前時間,即向各個寄存器賦初值： </p><p>　　rRTCON=0x01; </p><p>　　rBCDYEAR=p_date->year; </p><p>　　rBCDMON=p_date-&g

25、t;mon; </p><p>　　rBCDDAY=p_date->day; </p><p>　　rBCDDATE=p_date->week_day; </p><p>　　rBCDHOUR=p_date->hour; </p><p>　　rBCDMIN=p_date->min; </p><p

26、>　　rBCDSEC=p_date->sec; </p><p>　　rRTCCON=0x00; </p><p>　　d．每隔1 秒讀取一下時鐘數(shù)據(jù),并通過串口顯示該數(shù)據(jù)</p><p>　　old_index=led_index; </p><p>　　Uart_Printf （“\r\n”）; </p><

27、;p>　　While （1）{ </p><p>　　/*每隔 1 秒更新一次數(shù)據(jù)*/ </p><p>　　if （old_index!=led_index）{ </p><p>　　rtc_get_data （&m_data）; </p><p>　　old_index=led_index; </p><

28、p>　　/*實時時鐘數(shù)據(jù)為BCD 碼格式,以16 進制顯示*/ </p><p>　　Uart_Printf （“\r%02x： %02x： %02x”,m_date.hour,m_date.min,m_date.sec ）; </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　};</b>&

29、lt;/p><p><b>　　(四) 設(shè)計過程</b></p><p><b>　?。保布B接： </b></p><p>　　（1） 關(guān)閉系統(tǒng)電源； </p><p>　?。?）串口線：用一根串口線連接PC 機的 COM1 和2410RP 實驗箱的RS232-0 接口； 并口線：仿真器通過并口線連

30、到PC 機的并口； </p><p>　　JTAG 線：用一根JTAG 線（即20 針數(shù)據(jù)線），連接2410RP的JTAG 接 口和仿真器接口； </p><p>　　電源線：用兩根標準電源線分別連接2410RP 和ARM-ICE 仿真器； </p><p>　　（3）將2410RP的撥碼開關(guān)SW11、SW5 撥至右邊。 </p><p>　

31、　（4）開啟電源。 </p><p>　　2．新建工程RTC.mcp，編輯并添加以下三類文件： </p><p>　　(1) .s 文件：2410init.s，2410slib.s； </p><p>　　(2) .h 文件：def. h，option.h，2410addr.h，2410lib.h，2410slib.h，mmu.h， 2410RTC.h ； &l

32、t;/p><p>　　(3) .c （C）文件：2410lib.c，MAIN.C， mmu.c， 2410RTC.c； </p><p><b>　　文件說明： </b></p><p>　　2410init.s—初始化 cpu、內(nèi)存等狀態(tài)，完成后跳轉(zhuǎn)到C 語言入口； </p><p>　　2410swis.s—軟中斷處

33、理相關(guān)； </p><p>　　2410slib.s—庫中內(nèi)存管理等函數(shù)的調(diào)用； </p><p>　　def.h—宏定義； </p><p>　　option.h—定義時鐘、地址、總線寬度等； </p><p>　　2410addr.h—寄存器地址狀態(tài)定義； </p><p>　　2410lib.h ， 2410l

34、ib.c—（C 語言）前者聲明函數(shù)庫變量，后者定義庫中常用函數(shù)（如串口函數(shù)）； </p><p>　　2410slib.h ， 2410slib.s—(匯編語言) 前者聲明函數(shù)庫變量，后者定義庫中常用函數(shù)（如內(nèi)存管理等）； </p><p>　　mmu.h ， mmu.c—內(nèi)存管理單元的聲明和函數(shù)定義； </p><p>　　test.c ， Main.c ,

35、 *.c—定義系統(tǒng)運行方式（*.c 表示以工程名命名的 c 文件以及其他可能用到的c 文件）；</p><p>　　3.修改工程設(shè)置如圖15-2 15-3</p><p><b>　　4．編譯RTC; </b></p><p>　　5．運行超級終端，選擇正確的串口號，并將串口設(shè)置為：波特率（115200）、奇偶校 </p>&l

36、t;p>　　驗（None ）、數(shù)據(jù)位數(shù)（8）和停止位數(shù)（1），無流控，打開串口； </p><p>　　6．裝載程序并運行，如果運行正確，在超級終端中將會顯示如圖 15-4 所示內(nèi)容。</p><p><b>　　四,結(jié)束語</b></p><p>　　本文介紹的ARM920T的嵌入式實時時鐘控制系統(tǒng)幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。它所具有的：體

37、積小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb（16 位）/ARM（32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高等特點使其會在將來取得更加廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　通過本次論文不但是我的專業(yè)知識得到更深的鞏固，而且，也使我提高了發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，對我今天的工作有著很大的幫助。本次設(shè)計有個缺憾就是沒有

38、做出實物，下次如果有機會的話一定要做出實物。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 林紅等編著. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計.清華大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[2] 李中奇,張冬波,羅文俊.嵌入式Linux系統(tǒng)中觸摸屏控制的研究與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機2005</p><p>