嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 電氣與信息工程 學(xué)院（系、部） 20092010學(xué)年第2學(xué)期 課程名稱嵌入式系統(tǒng)指導(dǎo)教師譚會(huì)生職稱 副教授學(xué)生專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成 績(jī)起止日期 2010年 5 月 10日 2010年 5 月 21 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3課程設(shè)計(jì)圖紙456工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2009 2010 學(xué)年度第 2 學(xué)期電氣與信息工程學(xué)院（系、部） 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 班級(jí)課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系

2、統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成期限：自2010年5 月10日至2010年5月21日共2周容與任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID增量算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電烤箱的溫度控制，并且在達(dá)到溫度控制要求的同時(shí)使用4×4小鍵盤(pán)和觸摸屏作為輸入，使用了LCD、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量電路、濾波器和放大器，輸入到ARM微處理器的A/D輸入端口AIN。然后ARM微處理器執(zhí)行PID控制程序，根據(jù)從AIN輸入的電壓值，經(jīng)過(guò)PID算法得出輸出值。通過(guò)PWM脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的

3、脈寬，經(jīng)過(guò)放大器和功率放大器后驅(qū)動(dòng)電阻，達(dá)到控制功能。具體設(shè)計(jì)任務(wù)如下： （1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。進(jìn)度安排起止日期工作容2010512課程設(shè)計(jì)任務(wù)講解；開(kāi)發(fā)平臺(tái)的安裝構(gòu)建；2010514開(kāi)發(fā)平臺(tái)的安裝構(gòu)建；系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；硬件電路的設(shè)計(jì)；2010517操作系統(tǒng)的分析、移植、燒寫(xiě)與測(cè)試；2010519系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具的使用；系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試；2010521系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試；其它時(shí)間學(xué)生自行查找資料，進(jìn)行硬件、軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，撰寫(xiě)報(bào)告。主要參考資料1盧靈，高巖基于S3C44B0X

4、的溫度控制系統(tǒng)J 微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（05-2）：0113-01152京梅基于 ARM 微處理器和C/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)D，：大學(xué),20043徐晶嵌入式溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PID控制D：理工大學(xué)，20054馬維華嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用M郵電大學(xué)，20065TQ2440開(kāi)發(fā)板配套資料，20106田澤嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用M. : 航空航天大學(xué),20057田澤嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程M: 航空航天大學(xué),2004指導(dǎo)教師（簽字）： 2010 年 5 月 8 日系（教研室）主任（簽字）：年 月 日30 / 30附件三嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于ARM微處理器和CLin

5、ux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起止日期：自2010年5 月10日至2010年5月21日共2周學(xué)生班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)電氣與信息工程學(xué)院2010年5 月日設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的主要容1課程設(shè)計(jì)目的2課程設(shè)計(jì)要求3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)5操作系統(tǒng)的移植6系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)7系統(tǒng)軟件的調(diào)試8課程設(shè)計(jì)收獲和體會(huì)本課程設(shè)計(jì)的目的（1）使學(xué)生掌握嵌入式開(kāi)發(fā)板（實(shí)驗(yàn)箱）各功能模塊的基本工作原理； （2）培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用能力與嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)能力； （3）使學(xué)生較熟練地應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)與其API開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件；（4）培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫(xiě)

6、作能力。  設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM微處理器和CLinux的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，要求采用PID增量算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電烤箱的溫度控制，并且在達(dá)到溫度控制要求的同時(shí)使用4×4小鍵盤(pán)和觸摸屏作為輸入，使用了LCD、串口、網(wǎng)口和音頻等作為輸出，使得系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)工作的基本原理為：溫度傳感器把電烤箱的溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量電路、濾波器和放大器，輸入到ARM微處理器的A/D輸入端口AIN。然后ARM微處理器執(zhí)行PID控制程序，根據(jù)從AIN輸入的電壓值，經(jīng)過(guò)PID算法得出輸出值。通過(guò)PWM脈寬可調(diào)功能，把控制量轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的脈寬，經(jīng)過(guò)放大器和功率放大器后驅(qū)動(dòng)電

7、阻，達(dá)到控制功能。具體設(shè)計(jì)任務(wù)如下： （1） 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；（3）操作系統(tǒng)的分析與移植；（4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)；（5）系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試。Fedora 10的安裝修改系統(tǒng)文件，在終端中獲取root用戶的權(quán)限由于FEDORA自帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)置程序不能正確設(shè)置網(wǎng)絡(luò)信息，所以通過(guò)修改網(wǎng)絡(luò)配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，設(shè)置完成后重啟linux系統(tǒng)虛擬機(jī)工具的安裝，可以更方便于widows和Linux的數(shù)據(jù)交換，打開(kāi)終端，解壓虛擬機(jī)工具的安裝包：虛擬機(jī)工具安裝完后，設(shè)置共享目錄，以實(shí)現(xiàn)從widows傳遞文件到Linux或從Linux傳遞文件到windows中，設(shè)置共享目錄操作如下：在w

8、indow建立兩個(gè)目錄放置測(cè)試文件，通過(guò)LS命令可以訪問(wèn)到這些測(cè)試文件測(cè)試Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在windows中使用ping命令可以在windows中ping到Linux的IP地址到這里就完成的Fedora的安裝和設(shè)置交叉編譯器的安裝：Uboot的編譯Qtopia-2.2.0編譯：Qt-4.5的編譯：Linux核的編譯：Busybox的編譯：Linux應(yīng)用程序編譯：溫度控制系統(tǒng)程序如下：#include<stdio.h> #include<intrins.h> #include<math.h> #include<string.h> struct P

9、ID unsigned int SetPoint; / 設(shè)定目標(biāo) Desired Value unsigned int Proportion; / 比例常數(shù) Proportional Const unsigned int Integral; / 積分常數(shù) Integral Const unsigned int Derivative; / 微分常數(shù) Derivative Const unsigned int LastError; / Error-1 unsigned int PrevError; / Error-2 unsigned int SumError; / Sums of Errors

10、; struct PID spid; / PID Control Structure unsigned int rout; / PID Response (Output) unsigned int rin; / PID Feedback (Input)unsigned char flag,flag_1=0; unsigned char high_time,low_time,count=0;/占空比調(diào)節(jié)參數(shù) unsigned char set_temper=35; unsigned char temper; unsigned char i; unsigned char j=0; unsigned

11、 int s; int main(void) SystemInitialization();/初始化系統(tǒng) LCD_printf("系統(tǒng)正在初始化，請(qǐng)稍候",25,8,0);LCD_Refresh(); OSInit();/初始化uC/OS-II / OSTimeSet(0); / LCD_printf("create task.",7,1);LCD_Refresh(); OSTaskCreateExt(Main_Task,(void*)0,&Main_Task_StackSTA CKSIZE*4-1,Main_Task_Prio,Main_Tas

12、k_Prio ,&Main_Task_Stack0,1024,(void*)0,OS_TAS K_OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建主任務(wù) OSTaskCreateExt(Key_Scan_Task,(void*)0,&Key_Scan_Stack STACKSIZE-1,Key_Scan_Prio,Key_Scan_Prio ,&Key_Scan_Stack0,256,(void*)0,OS_TASK _OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建鍵盤(pán)掃描任務(wù) OSTaskCreateExt(Lcd_F

13、resh_Task,(void*)0,&Lcd_Fresh_Stac kSTACKSIZE*2-1,Lcd_Fresh_Prio,Lcd_Fres h_Prio,&Lcd_Fresh_Stack0,512,(void*)0, OS_TASK_OPT_STK_CHK+OS_TASK_OPT_STK_CLR);/創(chuàng)建顯示刷新 任務(wù) initOSGUI();/初始化圖形界面 LCDFresh_MBox=OSMboxCreate(NULL);/創(chuàng)建顯示刷新 ADFresh_MBox=OSMboxCreate(NULL);/創(chuàng)建AD數(shù)據(jù)采集 /Para_Sem=OSSemCreate(1

14、); Lcd_Disp_Sem=OSSemCreate(1);/創(chuàng)建刷新顯示緩存的信號(hào)量 /OSDC_Ctrl_mem=OSSemCreate(1); OSStart();/啟動(dòng)操作系統(tǒng) return(0);/獲取溫度子程序/ void get_temper() unsigned char i,j; do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); /*1為無(wú)反饋信號(hào)*/ i=0xcc; /*發(fā)送設(shè)備定位命令*/ write_byte(i); i=0x44; /*發(fā)送開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令*/ write_byte(i); delay(180); /*延時(shí)*/ do i=reset(); /*復(fù)位*/ while(i!=0); i=0xcc; /*設(shè)備定位*/ write_byte(i); i=0xbe; /*讀出緩沖區(qū)容*/ write_byte(i); j=read_byte(); i