應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)(東北大學(xué)嵌入式課件)

ARM應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用實(shí)例佘黎煌東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息工程研究所應(yīng)用實(shí)例LCD顯示控制UCOS簡介應(yīng)用案例LCD顯示控制LCD上的點(diǎn)的如何表示及控制？LCD的緩沖區(qū)(Framebuffer)是如何設(shè)置的？如何在LCD上顯示一張圖片？實(shí)現(xiàn)顯示480x480的圖像,24BPPFIFO1SADDR=0x3000000FIFO1COLCNT=0x1E0FIFO1ROWCNT=0x1E0FIFO1REALCOLCNT=0x1E0在480x480屏上顯示240x240的圖像,24BPPFIFO1SADDR=0x3001C3E0(0x30000000+4*(480*60+120)FIFO1COLCNT=0xF0FIFO1ROWCNT=0xF0FIFOSRIDE=0x3C0(240*4)FIFO1REALCOLCNT=0xF0配置幀緩沖區(qū)與FIFO的起始地址和步幅

480pixels480pixels120pixels60pixels240pixels240pixels緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)分布LCD顯示緩沖數(shù)據(jù)格式：3210000HP1P2004HP3P4008HP5P6…16BPP配置范例(RGB)9602238359LCDTCON1=0x0013AD66LCDTCON3=0x002050013212402TFTLCD顯示控制W90P710實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)使用的是AUO3.0"TFTA030DL01（960×240，8位數(shù)據(jù)總線）數(shù)字式TFT液晶屏，它需要在內(nèi)存中開辟出一片緩沖區(qū)，將要顯示的數(shù)據(jù)先存放到緩沖區(qū)中，即存在SDRAM中，一般按照一維數(shù)組的形式進(jìn)行存儲(chǔ)然后把存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的SDRAM的地址送給FIFO，再送給顏色生成器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在屏幕上的顯示TFTLCD顯示控制LCD控制器原理LCD控制器模塊圖

LCD預(yù)處理程序

LCD顏色發(fā)生器LCD定時(shí)發(fā)生器LCD預(yù)處理程序

:管理兩個(gè)16個(gè)字深度的FIFO。處理由CPU控制的LCD寄存器。產(chǎn)生LCD屏的定時(shí)（

HSYNC,VSYNC,VDEN,VCLK）信號(hào)。生成TFT或STNLCD屏上顯示的RGB數(shù)據(jù)。根據(jù)由LCD寄存器定義好的幀率控制和高頻振動(dòng)模式進(jìn)行高頻振動(dòng)控制。決定輸出TFT或是STN類型數(shù)據(jù)。設(shè)置復(fù)用功能REG_GPIO_CFG6=0x555555;LCD的控制寄存器LCD控制器LCD中斷控制器LCD預(yù)處理LCDFIFO控制顏色生成器LCD后加工LCD定時(shí)發(fā)生器LCDSRAM裝入自檢

通過LCD控制器設(shè)置系統(tǒng)LCD的信息通過LCDFIFO控制設(shè)置系統(tǒng)緩沖區(qū)的信息通過LCD定時(shí)發(fā)生器設(shè)置系統(tǒng)的刷新時(shí)序LCD的控制寄存器LCD控制器LCDCONLCD控制器的控制寄存器Read/Write讀/寫000hLCDFIFO控制FIFOCONLCD先進(jìn)先出控制寄存器讀/寫020hFIFOSTATUSLCDFIFOs狀態(tài)只讀024hFIFO1PRMLCDFIFO1參數(shù)讀/寫028hFIFO2PRMLCDFIFO2參數(shù)讀/寫02ChFIFO1SADDRLCDFIFO1傳送起始地址寄存器讀/寫030hFIFO2SADDRLCDFIFO2傳送起始地址寄存器讀/寫034hFIFO1DREQCNTFIFO1數(shù)據(jù)請(qǐng)求傳送計(jì)數(shù)寄存器讀/寫038hFIFO2DREQCNTFIFO2數(shù)據(jù)請(qǐng)求傳送計(jì)數(shù)寄存器讀/寫03ChFIFO1CURADRFIFO1當(dāng)前訪問地址只讀040hFIFO2CURADRFIFO2當(dāng)前訪問地址只讀044hFIFO1RELACOLCNTFIFO1真實(shí)列計(jì)數(shù)寄存器讀/寫048hFIFO2RELACOLCNTFIFO2真實(shí)列計(jì)數(shù)寄存器讀/寫04ChREG_LCD_LCDCON=0x30c05;//tft16bpp緩沖傳送的方式REG_LCD_FIFO1PRM=0xa;設(shè)定緩沖區(qū)的地址，REG_LCD_F1SADDR=(U32)Buffer;請(qǐng)求傳送計(jì)數(shù)寄存器（大?。㏑EG_LCD_F1DREQCNT=(Size.width<<16)+Size.height;實(shí)際傳送的行點(diǎn)數(shù)REG_LCD_FIFO1RELACOLCNT=(Size.width);LCD的控制寄存器LCD定時(shí)發(fā)生器

LCDTCON1LCD定時(shí)控制寄存器1讀/寫0B0hLCDTCON2LCD定時(shí)控制寄存器2讀/寫0B4hLCDTCON3LCD定時(shí)控制寄存器3讀/寫0B8hLCDTCON4LCD定時(shí)控制寄存器4讀/寫0BChLCDTCON5LCD定時(shí)控制寄存器5讀/寫0C0hLCDTCON6LCD定時(shí)控制寄存器6只讀0C4h

REG_LCD_LCDTCON1=0x3b166; REG_LCD_LCDTCON2=0x3bf00f1; REG_LCD_LCDTCON3=0x105401; REG_LCD_LCDTCON4=0x20101; REG_LCD_LCDTCON5=0xe;LCD功能的實(shí)現(xiàn)1.設(shè)置LCD控制寄存器,配制為TFTLCD,16bpp2.設(shè)置LCD緩沖區(qū)寄存器,配制為480*240像素3.設(shè)置顯示的緩沖區(qū),4.自動(dòng)刷新顯示LCD顯示主函數(shù)intmain(void){ LCD_IMAGE_TLCD_Size; LCD_LOCATION_TLCD_Location; LCD_Size.width=480; LCD_Size.height=240; LCD_Location.StartX=0; LCD_Location.StartY=0; LCD_Location.EndX=960; LCD_Location.EndY=240;

LCDInit(); LCDShow(LCD_Size,LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(image_NEU);

LCDDisplayOn(); while(1) { } return0;}voidLCDInit(void){ REG_GPIO_CFG6=0x555555;

REG_LCD_LCDCON=0x30c05;//設(shè)置為16bpp,TFTLCD控制 REG_LCD_FIFO1PRM=0xa;//設(shè)置FIFO長度為16字,每次傳輸1字

REG_LCD_F1DREQCNT=0x1e000f0;//設(shè)置屏大小為480*240 REG_LCD_FIFO1RELACOLCNT=0x1e0;//設(shè)置實(shí)際顯示的寬度 //LCDCLK//以下為刷新的時(shí)序設(shè)置 REG_LCD_LCDTCON1=0x3b166; REG_LCD_LCDTCON2=0x3bf00f1; REG_LCD_LCDTCON3=0x105401; REG_LCD_LCDTCON4=0x20101; REG_LCD_LCDTCON5=0xe;}顯示設(shè)置,位置,大小voidLCDShow(LCD_IMAGE_TSize,LCD_LOCATION_TLocation){ //設(shè)置寬度和高度的像素REG_LCD_F1DREQCNT=(Size.width<<15)+Size.height; //設(shè)置實(shí)際顯示的寬度REG_LCD_FIFO1RELACOLCNT=(Size.width>>1); //設(shè)置顯示起始的位置 REG_LCD_DISPWINS=(Location.StartY<<16)+Location.StartX;//設(shè)置顯示結(jié)束的位置 REG_LCD_DISPWINE=(Location.EndY<<16)+Location.EndX;}顯示數(shù)據(jù)的地址設(shè)置voidLCDFIFOBufferSet(PUINT8Buffer){//設(shè)置顯示緩沖區(qū)的指針 REG_LCD_F1SADDR=(U32)Buffer;}將需要的顯示的數(shù)據(jù)定義為數(shù)組unsignedcharimage_NEU[230400]={0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,0XFF,LCDFIFOBufferSet(image_NEU);顯示一張圖片提取圖片的16bpp點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，形成數(shù)組將該數(shù)組的首地址設(shè)置為緩沖的基地址將數(shù)組做為顯示緩沖區(qū) LCDInit(); LCDShow(LCD_Size,LCD_Location);

LCDFIFOBufferSet(gImage_1);

C/OS簡介C/OS特點(diǎn)C/OS提供的系統(tǒng)服務(wù)C/OS的文件組織C/OS的多任務(wù)編程前后臺(tái)系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——中斷ISR任務(wù)ISR非占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)CISR占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)CC/OS簡介

1、C/OS——MicroControllerOS，微控制器操作系統(tǒng)2、C/OS簡介美國人JeanLabrosse1992年完成應(yīng)用面覆蓋了諸多領(lǐng)域，如照相機(jī)、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、高速公路電話系統(tǒng)、自動(dòng)提款機(jī)等1998年C/OS-II，目前的版本C/OS-IIV2.61，2.722000年，得到美國航空管理局（FAA）的認(rèn)證，可以用于飛行器中網(wǎng)站www.ucos-II.com（)公開源代碼可移植性（Portable）

絕大部分

C/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSIC寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得

C/OS-II便于移植到其他微處理器上。

C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）上運(yùn)行?？晒袒≧OMable）

C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，這就意味著，只要用戶有固化手段（C編譯、連接、下載和固化），

C/OS-II可以嵌入到用戶的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分?？刹眉簦⊿calable）

可以只使用

C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn)品可以只使用很少幾個(gè)

C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所有

C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的

C/OS-II所需的存儲(chǔ)器空間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實(shí)現(xiàn)的。C/OS的性能特點(diǎn)（一）占先式（Preemptive）多任務(wù)

C/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個(gè)給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)可確定性

全部

C/OS-II的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間具有可確定性。任務(wù)棧

每個(gè)任務(wù)有自己單獨(dú)的棧，

C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的?？臻g，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求。系統(tǒng)服務(wù)

C/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊(duì)列、信號(hào)量、塊大小固定的內(nèi)存的申請(qǐng)與釋放、時(shí)間相關(guān)函數(shù)等。中斷管理

中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達(dá)255層。穩(wěn)定性與可靠性C/OS的性能特點(diǎn)（二）μC/OS-II圖籍描述了μC/OS-II內(nèi)部的工作原理隨書的CD中包含了源代碼工業(yè)界最清晰的源代碼除英文版外，有中文和韓文版ChineseKoreanEnglishISBN1-57820-103-9美國CMPBOOKISBN7-81077-290-2北京航空航天大學(xué)出版社ISBN89-951540-5-5μC/OS-II的各種商業(yè)應(yīng)用全世界有數(shù)百種產(chǎn)品在應(yīng)用:Avionics（航空電子設(shè)備）MedicalCellphonesRoutersandswitchesHigh-endaudioequipmentWashingmachinesanddryersUPS(UninterruptiblePowerSupplies)IndustrialcontrollersGPSNavigationSystemsMicrowaveRadiosInstrumentationPoint-of-saleterminals更多μC/OS-II提供的系統(tǒng)服務(wù)信號(hào)量帶互斥機(jī)制的信號(hào)量減少優(yōu)先級(jí)倒置的問題事件標(biāo)志消息信箱消息隊(duì)列內(nèi)存管理時(shí)鐘管理任務(wù)管理μC/GUIandμC/FSμC/GUI嵌入式的用戶界面用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU彩色，灰度等級(jí)或黑白顯示代碼尺寸小μC/FS嵌入式的文件系統(tǒng)用ANSIC書寫支持任何8,16,32-bitsCPU支持SMC,MMC,SD,CF,IDE,Flash,RAM其他介質(zhì)C/OS-II的文件結(jié)構(gòu)C/OS–II中的任務(wù)C/OS–II2.5版本支持64個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)一個(gè)特定的優(yōu)先級(jí)。數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越高系統(tǒng)總是運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)號(hào)就是任務(wù)編號(hào)（ID）.優(yōu)先級(jí)號(hào)也被一些內(nèi)核功能函數(shù)調(diào)用。如OsTaskChangePrio()及OsTaskDel().系統(tǒng)占用了8個(gè)任務(wù)，保留優(yōu)先級(jí)為0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRIO-2、OS_LOWEST_PRIO-1、OS_LOWEST_PRIO-0即：建議不使用上述最高4個(gè)和最低4個(gè)優(yōu)先級(jí)，用戶任務(wù)仍可達(dá)56個(gè)任務(wù)狀態(tài)在任一給定的時(shí)刻，任務(wù)的狀態(tài)一定是以下五種狀態(tài)之一：睡眠態(tài)（taskdormant）就緒態(tài)（taskready）運(yùn)行態(tài)（taskrunning）等待狀態(tài)（taskwaiting）中斷服務(wù)態(tài)（ISRrunning)睡眠態(tài)（taskdormant）指任務(wù)駐留在程序空間（ROM或RAM），還沒有交給系統(tǒng)來管理的狀態(tài)任務(wù)交給系統(tǒng)通過調(diào)用以下函數(shù)之一來實(shí)現(xiàn)：OSTaskCreate（）OSTaskCreateExt（）告知系統(tǒng)：任務(wù)的起始地址任務(wù)建立時(shí)，用戶給任務(wù)賦予的優(yōu)先級(jí)任務(wù)要使用的?？臻g大小等就緒態(tài)（taskready）任務(wù)一旦創(chuàng)建就進(jìn)入就緒態(tài)，準(zhǔn)備運(yùn)行任務(wù)的創(chuàng)建可以是在多任務(wù)開始之前，也可以動(dòng)態(tài)地由一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)創(chuàng)建若剛創(chuàng)建任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于創(chuàng)建它的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，它將立即獲得cpu的使用權(quán)任務(wù)可通過OSTaskDel（）返回睡眠態(tài)；或調(diào)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)運(yùn)行態(tài)（taskrunning）就緒的任務(wù)只有當(dāng)所有優(yōu)先級(jí)高于它的任務(wù)都轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或被刪除后，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)任何時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)處于運(yùn)行態(tài)調(diào)用OSStart（）可以啟動(dòng)多任務(wù)。該函數(shù)只能在啟動(dòng)時(shí)調(diào)用一次OSStart（）運(yùn)行用戶初始化代碼中已經(jīng)建立的、進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)等待狀態(tài)（taskwaiting）正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過下面的調(diào)用進(jìn)入等待狀態(tài)。延遲時(shí)間到，立即強(qiáng)制執(zhí)行任務(wù)切換，讓下一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高、并進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)執(zhí)行。OSTimeDly（）OSTimeDlyHMSM（）等待時(shí)間過去后，系統(tǒng)服務(wù)（內(nèi)部）函數(shù)OSTimeTick（）使延遲了的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)用戶無需在應(yīng)用程序代碼中調(diào)用這個(gè)函數(shù)等待狀態(tài)（續(xù)）正在運(yùn)行的任務(wù)可能需要通過調(diào)用函數(shù)等待某一事件發(fā)生。如果該事件并未發(fā)生，任務(wù)就進(jìn)入等待狀態(tài)OSFlagPend（）；OSMutexPend（）OSSemPend（）；OSMboxPend（）當(dāng)事件發(fā)生或等待超時(shí)，被掛起的任務(wù)就進(jìn)入就緒態(tài)中斷服務(wù)態(tài)（ISRrunning)正在執(zhí)行的任務(wù)是可以被中斷的，除非該任務(wù)將中斷關(guān)閉，或系統(tǒng)將中斷關(guān)閉。被中斷的任務(wù)便進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài)響應(yīng)中斷后，正在運(yùn)行的任務(wù)被掛起，中斷服務(wù)子程序控制了CPU的使用權(quán)中斷服務(wù)態(tài)（ISRrunning)中斷服務(wù)子程序可能會(huì)報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生，而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)上述情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前，C/OS–II

要判定：被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的如果中斷服務(wù)子程序使另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)將得以運(yùn)行；否則，原來被中斷了的任務(wù)將繼續(xù)運(yùn)行。任務(wù)狀態(tài)當(dāng)所有的任務(wù)都在等待時(shí)間發(fā)生或等待延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)，C/OS–II執(zhí)行被稱為空閑任務(wù)（IdleTask）的內(nèi)部函數(shù)，即：OSTaskIdle（）任務(wù)狀態(tài)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪中斷恢復(fù)任務(wù)編程示例1.創(chuàng)建3個(gè)任務(wù),2.主任務(wù)每隔1.5秒運(yùn)行一次3.子任務(wù)1每隔1秒運(yùn)行一次4.子任務(wù)2每隔2秒運(yùn)行一次編程示例#defineSTACKSIZE4096OS_STKSYS_Task_Stack[STACKSIZE]={0,};#defineSYS_Task_Prio 11voidSYS_Task(void*Id);OS_STKTask1_Stack[STACKSIZE]={0,};voidTask1(void*Id);#defineTask1_Prio12OS_STKTask2_Stack[STACKSIZE]={0,};voidTask2(void*Id);#defineTask2_Prio13OSTaskCreate(SYS_Task,(void*)0,(OS_STK*)&SYS_Task_Stack[STACKSIZE-1],SYS_Task_Prio);主函數(shù),初始化,創(chuàng)建主任務(wù)voidAPP_vMain(void){init_710evb(); CONSOL_Printf("startrunapp!\n"); OSInit(); OSTaskCreate(SYS_Task,(void*)0,(OS_STK*)&SYS_Task_Stack[STACKSIZE-1],SYS_Task_Prio); OSStart(); }主任務(wù)創(chuàng)建兩個(gè)子任務(wù)voidSYS_Task(void*Id){ OSTaskCreate(Task2,(void*)0,(OS_STK*)&Task2_Stack[STACKSIZE-1],Task2_Prio); OSTaskCreate(Task1,(void*)0,(OS_STK*)&Task1_Stack[STACKSIZE-1],Task1_Prio); for(;;) { CONSOL_Printf("Main_taskisrunning.\n"); OSTimeDly(150); }}子任務(wù)設(shè)計(jì)voidTask1(void*Id){