《嵌入式系统》课程设计
一、目的
《嵌入式系统》课程设计为学生提供了一个理论与实践相结合的机会。既锻炼了学生动手能力，又会加深理解学生在课堂所学习的理论知识。通过课程设计可以将课本上的理论知识和实际应用有机的结合起来，培养学生又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的综合素质。
《嵌入式系统》课程设计的主要目标是：
（1）掌握构建嵌入式系统软硬件平台的基本技能；
（2）具备基本嵌入式系统下C语言编程能力、嵌入式操作系统基本调试的能力；
（3）了解应用嵌入式系统技术开发一套嵌入式系统设备的方法。
二、设计题目
基于ARM的滚屏LED广告牌开发
三、设计原理
1、点阵LED屏硬件原理
EMBEST实验平台设计了一个 16×16的点阵屏。点阵屏由发光LED矩阵块组成。16×16点阵屏即屏上有 16×16 个LED发光二极管，每个发光二极管可理解为一个像素点，它们被按着行与列的形式整齐地排列，通过控制每个LED（像素点）的亮灭，点阵屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形。本实验平台的点阵屏电路如下图：
图1 点阵屏的行扫描信号
图2 点阵屏的列扫描信号
图3 点阵屏的行驱动信号
图4 点阵屏的接口电路
本实验平台使用的16×16点阵屏上，每一行16个LED，它们采用共阳极的接法；每一列16个LED，它们采用共阴极的接法。如上图4中，QL1～QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行；LR1～LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现
汉字、图形的显示。 为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了 CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将CPU的串行数据转化为并行数据输出。 如上图1与图2，行（列）扫描信号分别采用了两片CD4094级连的方式来构成，第一片的数据溢出信号LQS连接到第二片的串行数据输入口。在图1中，当CPU通过DATA引脚串行输入16位的行扫描信号时，第一片CD4094（标号U1101）存储先输入的8位数据，后输入的8位数据通过引脚LQS溢出，然后输入并存储到第二片CD4094（标号U1102）。 CLK信号是时钟信号，当时钟信号为高电平时，CD4094 允许串行输入的数据发生变化。LL1～LL8 是并行输出信号。LOE为全局输出使能信号，当LOE输入高电平时，CD4094 上锁存的并行数据全部输出。列线扫描信号也是同样的方式，如图2。
在图3与图4 中，行线扫描信号LL1～LL16分别外接电阻（限流）后接至NPN型三极管，最后引出行线驱动信号QL1～QL16。三极管提高了行线输出信号的驱动能力。在图4中，如果RQx（x为1～16的整数）输出低电平，那么相应的三极管导通，行驱动信号 QLx（x为1～16的整数）将输出高电平。
2. 软件设计
本实验要求编写点阵屏驱动程序以及点阵屏应用程序。驱动程序要现字符、图形显示；应用程序可以调用驱动接口，在点阵屏中显示字符与图形。
要在点阵屏上显示字符、图形，只需要按照字符/图形的编码，点亮矩阵屏上相应的 LED 即可。在本实验平台上，矩阵屏为 16×16 点阵，每屏显示两个字符，只需要把 16×8 点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码（2×16字节）的显示缓冲区，然后根据显示缓冲区的容控制点阵屏上LED灯的亮灭。字库码表明了显示某个字符时点阵屏上的LED 的亮灭布局，每一个LED 灯的状态用一位二进制表示，1表示该LED 亮，0表示该LED灭，对于 16×8点阵的字库码，每个字符的字库码所占用的存储容量为16*8/8 = 16 Byte。
在点阵屏显示驱动程序中，开辟一个显示缓冲区用来接受字库码，（字库码是由应用程序传递过来的） ，然后采用动态扫描的方法来实现字符、图形的显示。每次扫描一行，这样依次循环扫描16行，经过一定的延时处理，就可以实现字符、图片的静态显示。为了实现字符和图片的动态流动显示，还需要一个大小为可容纳3个字符字库码（3×16字节）的缓冲区，该缓冲区中每次保存 3 个字符的字库码。在显示过程中，为了达到流动效果，每次将该缓冲区中的前两个字符字库码的各字节左移 i 位与其后第 16 字节右移 8-i 位相或的结果复制到显示缓冲区中显示，直到第一个字符完全移出、第三个字符完全移入时，更新缓冲区。如此循环即可实现字符的流动显示。
在显示时，根据字库码，对点阵屏逐行动态扫描。扫描时，行线的数据与列线的数据都通过CD4094锁存起来，然后经过片选使能再同时输出。
在本设计中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此对它们的工作模式应配置为输出模式。
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