光电雷达扫描机构测试系统的设计与实现

论文摘要

嵌入式开发是涉及计算机技术、半导体技术和电子技术等多门知识的研究领域。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征,目前已经被广泛的应用到军事国防、自动化、仪器仪表等方面。嵌入式系统的核心是嵌入式处理器,ARM处理器是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC微处理。基于ARM7的嵌入式处理S3C44B0X提供了丰富的内置部件,具有低功耗,低成本,高性能的特点,特别适用于小型的监控设备。uC/OS-II是一种专门为微控制器设计的强占式多任务实时嵌入式操作系统（RTOS）,具有可裁减,可移植,可固化,代码简单、开源、小体积、编程语言兼容性好等优点。本文通过对ARM和嵌入式操作系统的研究,研制了基于S3C44B0X和实时操作系统uC/OS-II的光电雷达扫描机构测试仪器。本文主要完成以下工作:1)本文探讨了嵌入式技术的现状和发展,介绍了嵌入式处理器ARM的体系和结构,提出了光电雷达扫描机构测试系统总体方案。2)设计了光电雷达扫描机构测试系统的硬件平台。该平台包括以S3C44B0X为核心的控制模块、光电雷达扫描机构接口的频率发生电路模块、角度码接收和电机控制输出模块、用户接口的键盘与LCD显示模块。3)探讨了主板的印制电路板的电磁兼容设计,完成了测试系统的原理图和PCB板的设计,实现了硬件主板的焊接与调试。4)开发了基于该测试系统硬件平台的引导嵌入式操作系统的启动代码,移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-II,同时详细的描述了LCD、扫描键盘,光电雷达扫描机构的接口驱动的实现,开发了光电雷达扫描机构的测试程序。该测试系统的软硬件结构清晰,实时性能好,可扩展性和维护性较好,具有良好的人机交互,和单片机系统相比有更好的硬件资源,速度更快。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统
• 1.1.1 嵌入式系统的定义
• 1.1.2 嵌入式系统结构
• 1.1.3 嵌入式系统特点以及类型
• 1.1.4 嵌入系统的应用
• 1.1.5 嵌入式系统的发展
• 1.2 课题的背景及其意义
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 ARM 处理器及ARM 体系结构
• 2.1 CISC 系统结构和RISC 系统结构
• 2.2 ARM 微处理器
• 2.3 ARM 处理器模式
• 2.4 ARM 寄存器集
• 2.4.1 通用寄存器
• 2.4.2 状态寄存器
• 第三章 光电雷达扫描机构测试系统的硬件设计
• 3.1 测试系统的原理组成和硬件框架
• 3.2 测试系统主板的硬件设计
• 3.2.1 CPU 的介绍及其电路设计
• 3.2.2 存储器电路的设计
• 3.2.3 晶振电路的设计
• 3.2.4 复位电路的设计
• 3.2.5 角度码的接收电路
• 3.2.6 频率发生电路和输出控制电路
• 3.2.7 LCD 接口电路的设计
• 3.2.8 键盘电路
• 3.2.9 JTAG 电路
• 3.2.10 串口电路
• 3.2.11 电源模块
• 3.3 主板PCB 的设计
• 第四章 光电雷达扫描机构测试系统的软件设计
• 4.1 系统软件设计的概述
• 4.2 BOOTLOADER 的设计
• 4.3 UC/OS-II 在S3C44B0X 平台上的移植
• 4.3.1 uC/OS-II 简介
• 4.3.2 uC/OS-II 移植
• 4.3.3 uC/OS-II 的使用
• 4.4 LCD 驱动的实现
• 4.4.1 LCD 的初始化和打点函数的实现
• 4.4.2 英文字符和数字显示
• 4.4.3 汉字字符的显示
• 4.4.4 图片的显示
• 4.5 键盘驱动
• 4.5.1 键盘驱动的设计思路
• 4.5.2 键盘驱动模块的使用
• 4.6 光电雷达扫描机构接口驱动以及测试程序
• 4.6.1 扫描机构的测试功能及菜单显示
• 4.6.2 测试程序的设计
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录一：系统主板
• 附录二：JTAG 线缆电路图
• 附录三：256 色BMP 图片转换数据数组的程序