基于S3C2440的简易示波器文献综述
2020-03-20 23:46:47
|
文 献 综 述 一、示波器简介 示波器在现实生活中是一种应用面相对广泛的电子测量仪器，包括模拟示波器，数字示波器，其中数字示波器又包括数字荧光示波器，数字存储示波器等。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
示波器的原理功能方框图 二、ARM系列处理器简介 1990年11月ARM公司成立于英国，原名Advanced RISC Machine有限公司，是苹果电脑、Acorn电脑集团和VLSI Technology的合资企业。Acron曾推出世界首个商用单芯片RISC处理器，而苹果电脑当时希望将RISC技术应用于自身系统，ARM微处理器新标准因此应运而生。ARM公司成功地研制了首个低成本RISC构架，迅速在市场上崭露头角。1991年ARM公司推出首个嵌入式RISC核心----ARM6TM系列处理器。 ARM处理器当前有6个产品系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11和SecurCore，其中ARM11为近期推出的产品。ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列是专门为安全要求较高的应用设备而设计。 ARM9系列于1997年问世，采用了5级指令流水线，其能够运行在比ARM7更高的时钟频率上，改善了处理器的整体性能，存储器系统根据哈佛体系结构（程序和数据空间独立的体系结构）重新设计，区分了数据总线和指令总线。ARM9系列的第一个处理器是ARM920T，包含独立的数据指令Cache和MMU，此处理器能够被用在要求有虚拟存储器支持的操作系统上。此系列的ARM922T是ARM920T的变种，只有一半大小的数据指令Cache。ARM940T包含一个更小的数据指令Cache和一个MPU，它是针对不要求运行操作系统的应用而设计的。ARM920T、ARM940T都执行v4T架构指令。 ARM处理器特点： （1）体积小、低功耗、低成本、高性能 （2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件 （3）大量使用寄存器，指令执行速度更快 （4）大多数数据操作都在寄存器中完成 （5）寻址方式灵活简单，执行效率高 （6）指令长度固定 ARM9的的应用： （1）消费品：智能手机、PDA、机顶盒、PMP、电子玩具、数码相机、数码摄像机等 （2）联网：无限局域网、802.11、蓝牙、Firewire、SCSI、2.5G/3G基带等 （3）汽车：电力火车、ABS、车身系统、导航、信息娱乐等 （4）嵌入式：USB控制器、蓝牙控制器、医用扫描仪等 （5）存储：硬盘控制器、固态驱动器等 三、ARM芯片的选型 随着国内嵌入式应用领域的发展，ARM芯片必然会获得广泛的重视和应用，但由于ARM芯片有多达十几种的芯核结构、70多芯片生产厂家以及千变万化的内部功能配置组合，开发人员在选择方案时会有一定的困难，因此对ARM芯片做对比研究十分重要。 从应用角度看，在选择ARM芯片时应从以下几个方面考虑： （1）ARM芯核 （2）系统时钟控制器 （3）内部存储器容量 （4）USB接口 （5）GPIO数量 （6）中断控制器 （7）IIS（Integrate Interface of Sound）接口 （8）nWAIT信号 （9）RTC（Real Time Clock） （10）LCD控制器 （11）PWM输出 （12）ADC和DAC （13）扩展总线 （14）UART和IrDA （15）DSP协处理器 （16）内置FPGA （17）时钟计数器和看门狗 （18）电源管理功能 （19）DMA控制器 四、Qt简介 Qt是诺基亚开发的一个跨平台的C 图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt是完全面向对象的，很容易扩展，并且允许真正地组件编程。自从1996年早些时候，Qt进入商业领域，它已经成为全世界范围内数千种成功的应用程序的基础。Qt也是流行的Linux桌面环境KDE 的基础。Qt 同 X Window 上的 Motif、Openwin、GTK 等图形界面库和 Windows 平台上的 MFC、OWL、VCL、ATL 是同类型的东西，但是 Qt 具有下列优点: （1） 优良的跨平台特性: Qt支持下列操作系统: Microsoft Windows 95/98、 Microsoft Windows NT、 Linux、Solaris、SunOS、 HP-UX、 Digital UNIX (OSF/1、 Tru64)、 Irix、 FreeBSD、BSD/OS、 SCO、 AIX、 OS390、QNX 等等。 （2） 面向对象: Qt 的良好封装机制使得 Qt 的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常方便的。 Qt 提供了一种称为 signals/slots 的安全类型来替代 callback，这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。 （3） 丰富的API : Qt包括多达250个以上的C 类，还提供基于模板的collections、serialization、file、I/Odevice、directory management、date/time类。甚至还包括正则表达式的处理功能。 五、小结 本设计使用的是韩国三星公司的S3C2440处理器，S3C2440基于ARM920T核心，低功耗、简单、精致、且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。 S3C2440集成片上功能如下： （1）1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电 （2）外部存储控制器 （3）LCD控制器 （4）4通道DNA并有外部请求引脚 （5）3通道UART （6）2通道SPI （7）1通道IIC总线接口1通道IIS总线接口 （8）AC#8217;97编解码器接口 （9）兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版 （10）2通道USB主机1通道USB设备 （11）4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器 （12）8通道10位ADC和触摸屏接口 （13）130个通用I/O和24通道外部中断源 在设计的前期准备工作中首先要熟悉S3C2440学习开发套件，系统相关接口的功能特征以及熟练使用软件开发平台Linux命令的设置及通信协议的测试。由于所采用的硬件mini2440开发板集成了S3C2440开发板和LCD显示屏，所以设计过程中省略了一部分端口的设计和调试。在掌握上述基础的前提下，进行相关函数的编写与调试，实现前端应用程序初始化、实时采样、捕获数据，LCD显示功能等。由于硬件方面已经达到课程设计的要求，所以如果程序能成功编译与下载，那么预期的效果就基本能实现了。
参考文献 [1] 潘祥.基于ARM9的数字存储示波器#8212;#8212;数字采集系统的研究与开发.无锡：江南大学，2008. [2] 范圣一.ARM原理与嵌入式系统实战.北京：机械工业出版社，2007. [3] 徐宝文.C程序设计语言.北京：机械工业出版社，2000. [4] Anfrew N.Sloss.ARM嵌入式系统开发.北京：航空航天大学出版社，2011. [5] 刘振兴，李宗福.ARM嵌入式技术实践教程.北京：航空航天大学出版社，2005. [6] 周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例（一）.北京：北京航空航天大学出版社，2004. [7] 何永琪.嵌入式Linux系统使用开发.北京：电子工业出版社，2010. [8] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程.北京：北京航空航天大学出版社，2005. [9] MiniGUI用户手册，北京飞漫软件技术有限公司，2006. [10] 严吉国.基于嵌入式Linux的200MHZ数字存储示波器的设计与实现.南京：东南大学，2009. [11] 王志达等.嵌入式系统基础设计实验与实践教程.北京：清华大学出版社，2008. [12] 清华大学电子学教研组编.与孟尝主编.数字电子技术基础简明教程3版本.北京：高等教育出版社，2010. [13] 许信顺.嵌入式Linux应用编程[M].北京:机械工业出版社,2007. [14] 刘峥嵘.嵌入式Linux开发详解[M].北京:机械工业出版社,2004. [15] 韩国三星S3C2440处理器用户手册[S].Revision1. [16] 程言奎,李英,白瑞林,潘祥. 基于ARM9的嵌入式数字示波器参数测量模块的设计 [期刊论文] -计算机测量与控制2008(12) . [17] National Semiconductor,Inc.ADC08D5D0 Date Sheet.2005. [18] ARM Limited.ARM Software Development Toolkit Version2.0[M].ARM DUI 0021A,1995. [19] Jonathan Corbet,Alessandro Rubini,Greg Kroah-Hartman.LINUX Device Driver(3rd Edition ).0#8217;Reilly Media,Inc,2005.4. |
