“跑马灯”实验

8．1　“跑马灯”实验

8．1．1　实验目的

（1）通过实验掌握LED的显示控制方法．

（2）通过实验加深对IIC总线工作原理的掌握．

（3）通过实验掌握键盘控制与设计方法．

（4）熟练编写ARM核处理器S3C2410X中断处理程序．

8．1．2　实验设备

（1）硬件：Embest EduKit－Ⅲ实验平台，ULINK USB－JTAG仿真器套件，PC．

（2）软件：μVision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98／2000／NT／XP．

8．1．3　实验内容

（1）编写程序使实验板上八段数码管循环显示字符．

（2）使用实验板上5×4用户键盘，编写程序接收键盘中断．

（3）通过IIC总线读入键值，并控制数码管变化．

（4）通过键盘控制数码管逐个显示0～7的字符，并实现闪烁等功能．

（5）可以通过键盘实现调频控制数码管显示的快慢．

8．1．4　实验原理

（1）八段数码管．

嵌入式系统中，经常使用八段数码管来显示数字或符号，由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛．

①结构．

八段数码管由八个发光二极管组成，其中七个长条形的发光管排列成“日”字形，右下角一个点形的发光管作为显示小数点用，八段数码管能显示所有数字及部分英文字母．见图8－1．

②类型．

八段数码管有两种不同的形式：一种是八个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极八段数码管；另一种是八个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极八段数码管．

③工作原理．

以共阳极八段数码管为例，当控制某段发光二极管的信号为低电平时，对应的发光二极管点亮，当需要显示某字符时，就将该字符对应的所有二极管点亮；共阴极二极管则相反，控制信号为高电平时点亮．

图8－1　八段数码管的结构

电平信号按照dp，g，e，…，a的顺序组合形成的数据字称为该字符对应的段码，常用字符的段码表如下：

表8－1　常用字符的段码表

④显示方式．

八段数码管的显示方式有两种，分别是静态显示和动态显示．

静态显示是指当八段数码管显示一个字符时，该字符对应段的发光二极管控制信号一直保持有效．

动态显示是指当八段数码管显示一个字符时，该字符对应段的发光二极管是轮流点亮的，即控制信号按一定周期有效，在轮流点亮的过程中，点亮时间是极为短暂的（约1ms），由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，数码管的显示依然是非常稳定的．

（2）IIC原理．

IIC原理请参考6．5．

（3）电路原理．

①数码管电路原理．

Embest EduKit－Ⅲ教学电路中使用的是共阴极八段数码管．数码管的显示由芯片ZLG7290进行控制，它的DIG1～DIG8引脚输出LED显示所需的位驱动信号，而SEGA～SEGG及DP引脚输出LED显示所需的段驱动信号．相关电路见图8－2和图8－3．

图8－2　八段数码管连接电路

图8－3　八段数码管控制电路

②键盘连接电路．

图8－4　5×4键盘连接电路

③键盘控制电路．

键盘控制电路使用芯片ZLG7290控制，如图8－5．对应下图中的14引脚KEY＿INT捕捉由键盘按下产生的中断触发信号．

图8－5　5×4键盘控制电路

键盘动作由芯片ZLG7290检测，当键盘按下时，芯片检测到后在INT引脚产生中断触发电平通知处理器，处理器通过IIC总线读取芯片ZLG7290键值寄存器（01H）中保存的键值．

（4）软件程序设计．

八段数码管上显示的字符段码储存在数组f＿szDigital［］中，通过IIC总线依次将它们写入到ZLG7290芯片的显示缓存寄存器（DpRam0～DpRam7）中，即可完成字符在八段数码管上的显示．

①IIC中断使能设置．

由于LED的段码是通过IIC总线传输的，需要采用中断方式来检测每个字节的传输，所以需要定义中断处理程序入口，使能中断．具体的实现方法如下：

rINTMSK　＆＝～BIT＿IIC；　／／使能中断

pISR＿IIC＝（unsigned）iic＿int＿8led；　／／将IIC中断处理程序指针指向iic＿int

②初始化IIC接口．

初始化IIC接口就是对IIC的相关寄存器进行初始设置．如下所示：

rIICADD＝0x10；　　／／S3C2410X从设备地址

rIICCON＝0xef；　　／／使能ACK和IIC总线中断，设置IICCLK为／／MCLK／512，清除pending位以便响应中断．

rIICSTAT＝0x10；　　／／使能发送／接收中断

③iic＿write（）函数介绍．

函数原型：void　iic＿write（UINT32TunSlaveAddr，UINT32TunAddr，UINT8TucData）

参数说明：unSlaveAddr——输入，IIC从设备地址（ZLG7290地址为0x70H）

unAddr——输入，数据地址（即ZLG7290显示缓冲区地0x10H～0x17H）

ucData——输入，数据值

函数返回值：NULL

所以，通过函数iic＿write（0x70，0x10＋i，f＿szDigital［k］）即可将数组f＿szDigital［］中的第k＋1个元素为段码的字符显示在第i个8段数码管上．

④系统流程图．

系统流程图如图8－6所示．

8．1．5　实验方法与操作步骤

（1）准备实验环境．

使用ULINK　USB－JTAG仿真器连接到目标板上．使用Embest　EduKit－Ⅲ实验板附带的串口线，连接实验板上的UART0和PC机的串口．

（2）串口接收设置．

在PC上运行Windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制），或者使用其他串口通信程序．

（3）打开实验例程．

①拷贝实验平台附带光盘CD1＼CD1＿Basic＿070615＼Software文件夹到RealView MDK软件的安装目录的Keil＼ARM＼Boards＼Embest＼目录下（如果已经拷贝，可跳过此步骤）．

图8－6　系统流程图

②使用μVision IDE for ARM通过ULINK USB－JTAG仿真器连接实验板，打开实验例程目录keyboard＿led＿test子目录下的keyboard＿test．Uv2例程，编译链接工程成功．

③根据ReadMe目录下的ReadMeCommon．txt及readme．txt文件配置集成开发环境（工程默认已经配置正确），点击工具栏“”，在Option for Target对话框的Linker页中选择RuninRAM．sct分散加载文件，点击MDK的Debug菜单，选择Start／Stop Debug Session项或点击工具栏“”，下载工程生成的．axf文件到目标板的RAM中调试运行．

④如果需要将程序烧写固化到Flash中，仅需要更改分散加载文件即可（须慎用，这一步的操作将会破坏Flash中原有固化程序，建议实验中不操作）．在Option for Target对话框的Linker页中选择RuninFlash．sct分散加载文件，重新编译工程，点击MDK的Flash菜单，选择Download烧写调试代码到目标系统的Nor Flash中，重启实验板，实验板将会运行烧写到Nor Flash中的代码．

⑤点击Debug菜单的Go或F5键运行程序．

（4）观察实验结果．

①在PC机上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：

boot　success．．．

②实验系统中八段数码管分别显示0～7字符，并以跑马灯的形式轮流亮灭．

按键盘按键“1”，八段数码管从右到左依次显示0～7字符．

按键盘按键“2”，八段数码管从左到右依次显示7～0字符．

按键盘按键“3”，八段数码管先交替闪烁，再全部闪烁．

按键盘按键“＋”，八段数码管从右到左依次显示0～7字符，并且频率增大．

按键盘按键“－”，八段数码管从右到左依次显示0～7字符，并且频率减小．

8．1．6　实验参考程序

（1）中断初始化．

LED和键盘中断初始化

（2）键盘控制LED变化．