脉冲发生器的嵌入式控制系统硬件设计

论文摘要

伴随着数字逻辑及芯片制造工艺的飞速发展,数字系统的工作频率迅速提高,对测试仪器和设备的设计提出了严峻的考验。作为测试领域的重要测试工具,脉冲发生器不仅能产生参数连续可调的脉冲信号,也能实现大数据量可编程串行数据的高速输出,或产生伪随机二进制数等,作为数据域测试中的数字激励源,提供通信、雷达、导航、宇航等领域的数字设备和计算机设备所需要的序列和循环信号。研发作为通用信号源的脉冲发生器,对现代测试需求有着重要的现实意义和长远意义。近年来,使用嵌入式系统进行仪器、设备的开发和设计正逐渐成为主流。本文结合电子科技大学承担的“脉冲发生器”项目,围绕“脉冲发生器的嵌入式控制系统硬件设计”这一主题展开研究,提出了一套运用嵌入式系统实现人机界面和仪器控制的具体方案,并给出了详细的硬件、软件设计。本文的主要内容如下:1.论述了运用嵌入式系统实现脉冲发生器控制系统的设计任务、实现方案和开发流程;2.详细阐述了脉冲发生器嵌入式控制系统包含的嵌入式主板和液晶显示屏驱动板电路的原理图设计、印制电路板设计及硬件调试过程,对关键性设计及二版电路的改进作出了解释。3.详述了基于51单片机的脉冲发生器键盘的实现方式、工作原理、原理图设计、以及与嵌入式主板的接口时序设计。4.介绍了嵌入式控制系统的软件部分,包括BootLoader、Windows CE操作系统镜象及上层应用软件的安装方法。对Windows CE系统中的LCD和键盘驱动程序修改及调试作了详细论述。5.讲述了与下位机接口的通信方式、参数含义和设置方式。并对通过上层软件实现嵌入式系统与下位机通信的操作方法作了简述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 脉冲发生器的功能和应用背景
• 1.2 脉冲发生器的国内外发展动态
• 1.3 脉冲发生器的研究意义
• 1.4 脉冲发生器项目的设计要求
• 1.5 本文的设计任务和目标
• 第二章 脉冲发生器嵌入式控制系统硬件设计方案
• 2.1 嵌入式系统相关概念
• 2.1.1 嵌入式系统组成与特点
• 2.1.1.1 嵌入式微处理器
• 2.1.1.2 基于ARM 核心的嵌入式微处理器
• 2.1.2 嵌入式操作系统
• 2.1.2.1 嵌入式操作系统的特点及发展现状
• 2.1.2.2 两种流行的嵌入式实时操作系统
• 2.2 任务分析
• 2.2.1 嵌入式系统在脉冲发生器中的作用
• 2.2.2 硬件部分的设计
• 2.2.3 软件部分的设计
• 2.3 器件选择及实现方案
• 2.3.1 嵌入式主板
• 2.3.2 LCD 显示系统
• 2.3.3 键盘
• 2.3.4 下位机接口
• 第三章 嵌入式控制系统主板及显示设计
• 3.1 嵌入式系统主板的设计
• 3.1.1 嵌入式主板原理图设计
• 3.1.1.1 存储器系统
• 3.1.1.2 下位机接口
• 3.1.1.3 键盘接口
• 3.1.1.4 LCD 接口
• 3.1.1.5 电源和开关模块
• 3.1.1.6 调试接口
• 3.1.2 嵌入式主板的PCB 设计
• 3.1.2.1 布局设计
• 3.1.2.2 布线设计
• 3.2 LCD 屏幕驱动板的设计
• 3.2.1 S3C2410X 的LCD 控制器接口
• 3.2.2 项目使用的LCD 接口
• 3.2.3 LCD 驱动板原理图设计
• 3.2.3.1 显示数据总线及控制信号的连接
• 3.2.3.2 LQ043T3DX02 上电时序的控制
• 3.2.4 LCD 驱动板PCB 设计
• 第四章 脉冲发生器键盘电路及接口逻辑设计
• 4.1 矩阵式键盘原理及设计
• 4.2 旋转编码器原理及设计
• 4.3 与嵌入式主板的接口
• 4.4 AT89C51 单片机逻辑设计
• 4.5 测试结果
• 第五章 系统硬件及软件调试
• 5.1 嵌入式主板调试
• 5.1.1 硬件测试和调试
• 5.1.1.1 电源模块
• 5.1.1.2 电路功能的实现顺序
• 5.1.2 嵌入式软件系统安装
• 5.1.2.1 BootLoader 的选择和烧写
• 5.1.2.2 Windows CE 操作系统的定制与安装
• 5.1.2.3 上层软件的安装
• 5.1.3 测试结果
• 5.2 LCD 显示系统调试
• 5.2.1 硬件测试和调试
• 5.2.2 驱动程序修改及调试
• 5.2.2.1 Windows CE 环境下的LCD 驱动架构
• 5.2.2.2 LCD 驱动程序修改
• 5.2.3 测试结果
• 5.3 键盘驱动程序修改及调试
• 5.3.1 键盘接口的初始化
• 5.3.2 键盘驱动的中断响应
• 5.3.2.1 逻辑中断映射
• 5.3.2.2 中断服务线程
• 5.3.3 针对脉冲发生器项目的键盘功能设定
• 5.3.3.1 取消按键自动重复功能
• 5.3.3.2 按键编码与上层软件的接口
• 5.3.4 测试结果
• 5.4 下位机接口的调试
• 5.4.1 接口参数的设置
• 5.4.1.1 数据总线宽度设置
• 5.4.1.2 其他接口控制信号设置
• 5.4.1.3 相关寄存器操作
• 5.4.2 时序参数设置
• 5.4.3 Buffer 使能对时序的影响及解决
• 5.4.4 下位机通信的上层软件操作方式
• 5.4.5 测试结果
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果