ARM嵌入式教学实验系统的研究与实现

发布时间：2020-04-11 22:34

【摘要】： ARM嵌入式技术在工业和生活中正得到越来越广泛的应用,为了适应技术的发展和社会的需求,满足为社会培养创新型人才的需要,高校通信类和电子类专业开设ARM嵌入式技术相关课程及其实验课程将成为趋势。在课程中设置合理实验,可以有效提高学生的动手能力和培养创新性思维,帮助学生更快、更好地掌握理论和应用技术。论文设计的ARM嵌入式教学实验系统包括一块适合普通高校嵌入式技术实验课程教学的实验开发板及其配套的实验。该实验系统针对一般高校所开设的ARM嵌入式技术相关课程的要求而设计,配套实验符合教学大纲及实验课时的要求。论文设计的实验开发板主要组成模块有:最小系统,包括控制器模块、电源模块、复位模块、Flash ROM模块、SDRAM模块、JTAG接口等;扩展接口,包括LED、键盘、RS232串口、I2C接口、液晶模块、以太网模块等。实验开发板采用S3C4510B网络控制芯片用作控制和信号处理,使用网络接口芯片DM9161和隔离变压器H1102完成网络接入,使用AM29LV160和HY57V641620HG构建16位存储单元,使用AT24C01和PCF8583来构建I2C接口,使用MAX232完成TTL电平转换以扩展RS232串口,并扩展键盘和LCD实现人机交互。实验开发板的硬件设计充分考虑了一般高校实验室的条件和需求,能够较好地将成本控制在150元左右,有利于在有限的条件下为每个学生尽可能的创造动手制作PCB的实验条件。实验板的接口设计能够让学生较为方便地开展实验,并考虑了实验板扩展和二次开发的需要。论文设计的实验系统配套实验主要有基础实验、扩展实验和设计实验。基础实验主要帮助学生熟悉嵌入式系统的片内资源和特殊功能寄存器的配置方法,对整个嵌入式系统的架构有一定的理解,能编程完成一些简单的控制功能;扩展实验主要帮助学生建立嵌入式系统开发和设计的基本理念,能够设计和实现常见的外设驱动程序,能够进行操作系统的配置和移植,能够自行对实验板进行一定程度的扩展;设计实验能够帮助学生提高嵌入式系统的设计开发能力,使学生能根据需要设计出实现??功能的扩展模块,从而使实验板扩展成实现具体功能的工业产品。基础实验包括ADS集成环境实验、键盘实验(GPIO输入)、LED实验(GPIO输出)、定时器实验、外部中断实验、UART串口通信实验、I2C接口实验、液晶显示实验;扩展实验包括建立交叉编译环境实验、操作系统编译实验、操作系统移植实验、以太网通信实验、TFTP实验、WEB访问实验;设计实验包括TCP/IP协议栈实验、Web服务器实验。学生通过完成基础实验、扩展实验和设计实验来达到教学大纲的要求,并可以在此基础上进行更深入的创新性开发实验,可以满足一般高校嵌入式技术实验课程教学的需要。论文介绍了嵌入式交叉编译环境的建立以及实验开发板设计完成后进行的调试。实验开发板移植的嵌入式操作系统为uClinux,采用的Bootloader为U-boot。论文还简单介绍了实验系统的扩展方案和二次开发方案,并对嵌入式新技术的发展做了粗浅的探讨。论文所做的工作以科学发展观为指导,是对普通高校ARM嵌入式技术实验课程设计的一次有益探索。
【图文】：

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分考虑信号线应尽量等长，线的走向应与信号走向一致，尽量减少过孔数量，靠近电源引脚和电源入口处使用电容去藕，使用敷铜作为地，适当放置泪滴，加粗电源线等[6-7]。3.2 控制器模块3.2.1 控制器模块器件选型和使用系统选用 SAMSUNG 公司的 S3C4510B 控制器采用 ARM7TDMI 核，，支持 32 位的SDRAM 和 Flash ROM，片内资源包括 UART 通用串行接口、I2C 接口、可编程 GPI接口、10M/100M 以太网控制器等，工作频率为 50MHz，采用 208 引脚的 QFP 封装[8]。成都城隍庙电子市场 S3C4510B 零售价为￥35/颗（含税）。对于高校开设的嵌入式实验课程而言，S3C4510B 以丰富的接口和资源、不错的性能和低廉的价格，满足了实验课程的基本需求，并且留下了极大的扩展空间和二次开发资源是一个理想的 ARM 嵌入式实验板控制器。

模块图,模块,引脚,焊盘设计

11图 3-3 S3C4510B 模块3.2.3 控制器模块 PCB 设计S3C4510B 的封装图[8]如图 3-4 所示，为 208 引脚的 QFP 封装，依照此图用Protel DXP 的封装向导创建封装。在画封装时，为了便于以后焊接，可以适当将焊盘设计得稍微长一些。几个关键的参数有引脚间距、轮廓尺寸和焊盘长度等，需要精确的设定。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP368.1-4

【引证文献】