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ARM课外实验报告书一、实验板介绍：EasyARM1138的核心MCU是LuminaryMicro公司的Stellaris（群星）系列ARM之LM3S1138。该芯片采用的是国际上最优秀的MCU内核设计公司ARM最新推出的先进Cortex-M3处理器，其特点如下：⒈强大的MCU内核32位ARMCortex-M3内核（ARMv7M架构）；兼容Thumb的Thumb-2指令集，提高代码密度25%以上；50MHz运行频率，1.25DMIPS/MHz，加快35%以上；单周期乘法指令，2～12周期硬件除法指令；快速可嵌套中断，6～12个时钟周期；具有MPU保护设定访问规则；64KB单周期Flash,16KB单周期SRAM；内置可编程的LDO输出2.25V～2.75V，步进50mV，为硬件系统节省一个电源稳压器；支持非对齐数据的访问，有效地压缩数据到内存；支持位操作，最大限度使用内存，并提供创新的外设控制；内置系统节拍定时器（SysTick），方便操作系统移植。⒉丰富的外设资源7组GPIO，具有多种工作模式：高阻抗输入、2/4/8mA推挽输出、开漏输出、弱上拉/弱下拉输出，等等；4个32位Timer，每个Timer都可拆分为2个独立的16位子定时器，具有定时、捕获、PWM、RTC等丰富功能；3路全双工UART，位速率高达3.125Mbps，16单元接收FIFO和发送FIFO，支持串行红外协议（IrDASIR）；2路I2C，支持100kbps标准模式、400kbps快速模式；2路SSI，兼容FreescaleSPI、MICROWIRE、TexasInstruments串行通信协议，位速率高达25Mbps；6路16位PWM，通过CCP管脚输出，能产生速度高达25MHz的方波；3个模拟比较器8通道10位ADC，采样速率可达1M/s；内置看门狗定时器（WatchDogTimer），确保芯片可靠运行。内嵌USB接口的下载仿真器仅需插入一根USB电缆就能实现“三合一”功能：5V供电、程序下载与在线仿真、UART串行通信；不再要求电脑具有串口或并口，无论台式机还是笔记本电脑，只要拥有USB1.1或USB2.0接口就能运用自如；除了能够下载仿真自身以外，开发板保留的JTAG接口还可以用来仿真其它LM3S系列开发板，适用于所有Stellaris系列ARM芯片；USB接口提供虚拟UART的功能，不需要额外的接口电路（如SP3232）。简明的外围电路设计，调试时无需任何连线和跳线，操作极为方便5只LED指示灯；3只KEY；1只交流蜂鸣器，可演奏动听乐曲，如《梁祝》；两排插针引出全部GPIO资源，以及ADC0～ADC7、5V、3.3V、GND等；ARM1138实验板原理图:ARM1138实验板管脚图：实验板CPU框图：二、实验内容：（一）、温度传感器：一、实验目的：（1）了解温度传感器基本原理及设计方法.（2）模/数转换器或者模拟/数字转换器二、实验板介绍：在实验板的搭建过程中用到了Easyarm138和的A/D转换模块，其可以完成温度信号的采集及处理TMP123的功能主要是将被测温度模拟量转换成数字量,把数字化信号编码成时间比率（t1/t2）形式。T1和t2时间上是连续,用同一个时钟即可获二者比率。温度仅与时间比率有关,而与时钟频率无关,时钟频率发生波动,也会解码过程中被数字滤波器滤掉。TMP123既可以检测温度,也可单片机实现温度控制功能,适用于远程温度检测、微机或电子设备温度监视器及工业过程控制等领域。三、实验原理：1.模数转换原理：A/D模数转换原理是将输入电压转换成时间（脉冲宽度信号）或频率（脉冲频率），然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。2.通过TMP123将采集到的模拟温度连续信号进行模拟信号的采集并进行处理，通过与138板进行连接数据的传送通过USB与电脑进行连接，通过超级终端我们可以观测到室内温度的变换情况，与温度计算有关的计算公式实现如下：10位的ADC模块集成有一个温度传感器，可以用来获取芯片的当前温度。在温度传感器特性图里，给出了以下公式：Vsenso=2.7-(T+55)/75，单位：V设Vsenso对应的ADC采样值为N，2.7V对应N1，(T+55)/75对应N2已知：N1*(3/1024)=2.7N2*(3/1024)=(T+55)/75由此得到：N=N1-N2=2.7/(3/1024)-((T+55)/75)/(3/1024)解得：T=(151040-225*N)/1024结论：ADC配置为温度传感器模式后，只要得到ADC采样值N，就能推算出当前的温度T。温度及电压测试（温度传感器的特性）图：四、实验内容：//主函数（程序入口）intmain(void){charshiwrite[1]=0x06;//初始化显示时间charfenwrite[1]=0x06;charcBuf[3];unsignedlongulStatus;tI2CM_DEVICELM75A={0xa21,0x02,1,cBuf,3};tI2CM_DEVICEfen={0xa21,0x03,1,fenwrite,1};tI2CM_DEVICEshi={0xa21,0x04,1,shiwrite,1};jtagWait();//防止JTAG失效，重要！clockInit();//时钟初始化：晶振，6MHzuartInit();//UART初始化I2CM_Init();//I2C主机初始化I2CM_DataSend(&fen);I2CM_DataSend(&shi);for(;;){ulStatus=I2CM_DataRecv(&LM75A);LM75A_TmpDisp(cBuf);//显示时间Delay1(500000L);Delay1(500000L);Delay1(500000L);Delay1(500);}for(;;){}}分析：我们在程序中设置好初始开始时间06：06，通过LM75芯片读取秒的变化，而小时和分钟的变化是通过移位实现的。然后利用URAT通信来读取发送过来的时间，设置超级终端收端口为COM6，波特率为9600。在程序中一定要做的是要防止JTAG失效和进行系统初始化。//显示温度值voidTemperatureDisplay(unsignedlongulData){unsignedlongulTmp=0;chars1[20];chars2[20];ulTmp=(2700-ulData)*75-55000;sprintf(s1,%ld.,ulTmp/1000);sprintf(s2,%ld,ulTmp%1000);switch(strlen(s2)){case1:strcat(s1,00);break;case2:strcat(s1,0);break;default:break;}UART_Puts(s1);UART_Puts(s2);UART_Puts(℃\r\n);}分析：10位的ADC模块集成有一个温度传感器，可以用来获取芯片的当前温度。Vsenso=2.7-(T+55)/75，单位：V。设Vsenso对应的ADC采样值为N，2.7V对应N1，(T+55)/75对应N2已知：N1*(3/1024)=2.7N2*(3/1024)=(T+55)/75由此得到：N=N1-N2=2.7/(3/1024)-((T+55)/75)/(3/1024)解得：T=(151040-225*N)/1024结论：ADC配置为温度传感器模式后，只要得到ADC采样值N，就能推算出当前的温度T。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。在此实验中我们主要了解和搭建室内温度的采集及A/D转换。在实验板的搭建过程中用到了Easyarm138和的A/D转换模块，其可以完成温度信号的采集。电路图如图12-1ADC模块框图分析：ADC模块是由4个定时器，1个中断控制器，4个采样序列发生器、一个FIFO块，一个硬件平均电路，一个模数转换器构成。ADC模块按照电路图进行，就可以将芯片的温度提取出来，通过公式转换显示在超级终端上。内部温度传感器的公式为：五、实习小结及心得：本次实验旨在了解温度传感器基本原理及设计方法和模/数转换器或者模拟/数字转换器一些基本知识。通过这次实验，我们受益非且。在实验的过程中，我们熟悉了常见的模数转换器的原理及实际的工作参数，尤其是TMP123的集成电路设计的内部构造，这对数电知识和模电知识的运用有着密切的联系，这不仅仅让我们巩固了模电数电的基础知识，并且对他的一些应用有了更深的理解。我们还了解了其外围电路的连接的机理，尤其是在和单片机的连接上，TMP123既可以检测温度,也可单片机实现温度控制功能,适用于远程温度检测、微机或电子设备温度监视器及工业过程控制等领域。而且，在实验过程中，我们要用到的1138有关模块及相关的拐角功能，所以我们首先要非常熟悉1138各个模块和拐角的作用，其次按实际的电路的原理图进行电路的连接，将已经调试好的程序下载致IAR软件中同时并打开电脑的超级终端，然后运行此时我们可以在超级终端观测到实时的室内温度，这样才能够得到正确的的实验结果。通过温度传感器这个实验，我们可以设定时间的初始值，在超级终端接收显示时间，时间连续变化。第二个实验可以测定器件的温度，并将华氏温度转换成摄氏温度，Vsenso=2.7-(T+55)/75，通过测定芯片的Vsenso值就可以算出芯片的实际摄氏温度。我们了解了这个实验的基本原理，也对温度传感有了更深刻的认识。（二）、液晶显示实验一、实验目的：通过实验了解和掌握和了解基本的黑白液晶显示器显示原理，并利用其显示所要得到实验目的，并掌握4*4键盘工作的简单原理。二、实验板介绍（器件）1.4*4的按键矩阵模块。2.黑白液晶显示器模块。三、实验原理:1.矩阵式键盘的结构与工作原理；在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。2.显示原理：LCD液晶显示器的真实解析度定义为“定点形式”，所以我们在使用LCD显示器时，这样画面所呈现的影像将会越清晰，使用起来感觉也会越好。四、实验内容：搭建好电路之后,在IAR环境下进行程序的调试并在显示屏上点阵显示出目的的结果。部分的程序段如下：#defineSysCtlPeriEnableSysCtlPeripheralEnable#defineSysCtlPeriDisableSysCtlPeripheralDisable#defineGPIOPinTypeInGPIOPinTypeGPIOInput#defineGPIOPinTypeOutGPIOPinTypeGPIOOutput//定义KEY#defineKEY_PERIPHSYSCTL_PERIPH_GPIOG#defineKEY_PORTGPIO_PORTG_BASE#defineKEY_PINGPIO_PIN_5//防止JTAG失效voidJTAG_Wait(void){SysCtlPeriEnable(KEY_PERIPH);//使能KEY所在的GPIO端口GPIOPinTypeIn(KEY_PORT,KEY_PIN);//设置KEY所在管脚为输入,PG5if(GPIOPinRead(KEY_PORT,KEY_PIN)==0x00)//如果复位时按下KEY，则进入{for(;;);//死循环，以等待JTAG连接}SysCtlPeriDisable(KEY_PERIPH);//禁止KEY所在的GPIO端口}