2021年度基于的数字基带调制课程设计报告

吉林工程技术师范学院信息工程学院

《嵌入式系统设计 》课程设计汇报

目 录
第一章绪论....................................................11-1 通信发展历史介绍...........................................11-2 通信技术发展现实状况和趋势.................................1第二章基带信号仿真波形........................................32-1 单极性非归零码.............................................32-2单极性归零码................................................42-3双极性非归零码..............................................42-4双极性归零码................................................5

3-1二进制振幅键控（2ASK）原理..................................6
第三章2ASK、2FSK和2PSK原理...................................6

第四章 调制和解调仿真........................................15 4-1 2ASK调制和解调仿真........................................15 4-2 2FSK调制和解调仿真........................................18 4-3 2ASK调制和解调仿真........................................20 第五章课程设计总结...........................................23 参考资料:....................................................24 附录Ⅰ:基带信号仿真波形......................................26

第一章 绪论

1.1嵌入式系统

有计算机功效但又不能称之为计算机设备或器材。它是以应用为中心,

软硬件可淘汰,适应应用系统对功效、可靠性、 成本、 体积、

功耗等综合性严格要求专用计算机系统。简单地说,

嵌入式系统集系统应用软件和硬件于一体,类似于PC中BIOS工作方法,

含有软件代码小、高度自动化、 响应速度快等特点,

相关支撑硬件、 嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,
尤其适合于要求实时和多任务体系。嵌入式系统关键由嵌入式处理器、

移动计算设备、电视机顶盒、 手机上网、 数字电视、 多媒体、 汽车、

微波炉、数字相机、 家庭自动化系统、 电梯、 空调、 安全系统、

自动售货机、蜂窝式电话、 消费电子设备、

工业自动化仪表和医疗仪器等。

嵌入式系统硬件部分,包含处理器/微处理器、存放器及外设器件和

I/O端口、图形控制器等。 嵌入式系统有别于通常计算机处理系统,

它不含有像硬盘那样大容量存放介质,而大多使用EPROM、EEPROM

或闪 存(Flash Memory)作为 质 。

软件部分包含操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。

应用 程 序控 制着系 统 运 作 和 行 为;

而操作系统控制着应用程序编程和硬件交互作用。其关键是嵌入式微处理器。

1.2 嵌入式处理器

嵌入式系统关键是嵌入式微处理器。嵌入式处理器通常就含有以下4个特点:

以能最快速地开展出满足应用最高性能嵌入式微处理器。

尤其是用于便携式无线及移动计算和通信设备中靠电池供电嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有mW甚至μW级。

1.3ARM 微处理器介绍

ARM（Advanced RISC Machines）,既能够认为是一个企业名字,也能够认为是对一类微处理器通称,还能够认为是一个技术名字。1991

年ARM 企业成立于英国剑桥,关键出售芯片设计技术授权。现在,

采取ARM技术知识产权（IP）核微处理器,即我们通常所说ARM微处理器,已遍布工业控制、消费类电子产品、 通信系统、 网络系统、无线系统等各类产品市
场,基于ARM技术微处理器应用约占据了32位RISC

技术正在逐步渗透到我们生活各个方面。

ARM企业是专门从事基于RISC技术芯片设计开发企业,作为知识产权供给商,本身不直接从事芯片生产,靠转让设计许可由合作企业生产各具特色芯片,世界各大半导体生产商从ARM企业购置其设计ARM微处理器核,

微处理器芯片进入市场。
依据各自不一样应用领域,加入合适外围电路, 从而形成自己ARM

又使整个系统成本降低,使产品更轻易进入市场被消费者所接收,更含有竞争力。

1.4电子黑板概念

是对传统黑板一个延伸和补充。传统黑板是以黑板为场所, 经过使用板书、挂图、 标识等教学元素引导学生学习。电子黑板提能够对标准针对课程而设计教学素材进行快速地组织,摆 放 到 电子 黑 板上 , 达 成 展 现,并能够对这些素材依据教学需要进行深入调整、标识等,

增强和学生交互学习效果,借助背景、音乐、

时钟营造良好教学场景和气氛。

第二章 系统开发环境

2.1ADS1.2软件

现在ADS最新版本是1.2,它替换了早期ADS1.1和ADS1.0。

Windows98和Windows95操作系统下,还支持WindowsXP和Windows
Me操作系统。

ADS由命令行开发工具,ARM时实库,GUI开发环境(CodeWarrior

和AXD),实用程序和支持软件组成。现在关键介绍GUI开发环境(CodeWarrior 和AXD)。

CodeWarriorfor ARM是一套完整集成开发工具,充足发挥了ARMRISC 优势,使产品开发人员能够很好应用尖端片上系统技术。

这可加速并简化嵌入式开发过程中每一个步骤,便得开发人员只需要经过一个集成软件开发环境就能研制出ARM产品,在整个开发周期中,开发人员无霜

Warrior开发环境,所以节省了在操做工具上花时间,使得开发人员有更多精力投入到代码编写上来。

JTAG,英文名为Joint Test ActionGroup, 即为联合测试行动组,
2.2 JTAG仿真器介绍

而JTAG只需要5根引脚就能够实现在线仿真功效,该标准被同意为IEEE-1149.1标准,它不仅能测试多种集成电路芯片,也能测试芯片内各类宏单元,还能测试对应印刷电路板。

而且JTAG 仿真器比较廉价,连接比较方便, 经过现有JTAG 边界扫描口和 ARMCPU 核通信, 属于完全非插入式( 即不使用片上资源 )调试, 它无需目标存放器,不占用目标系统任何端口,而这些是驻留监控软件所必需。另外, 因为 JTAG调试目标程序是在目标板上实施,仿真更靠近于目标硬件, 所以,
很多接口问题, 如高频操作、 AC 和 DC 参数不匹配,

电线长度等被最小化了。使用集成开发环境配合 JTAG

仿真器进行开发是现在采取最多一个调试方法。

JTAG接口U8上信号nTRST连接到S3C2410A芯片TRST引脚,

达成控制S3C2410A内部JTAG接口电路复位目标。

图2-1JTAG电路图

2.3JTAG仿真器设置

首先点击桌面图标图2-8所表示.然后将会弹出图2-9对话框,

图2-8JTAG快捷连接图

假如此时没有连接好试验箱和仿真器,点击检验标志时,将会弹出图2- 10所表示对话框,假如连接无误,将会弹出图2- 11对话框,表明连接四处理器内核及型号.

图2-10 H-JTAG错误提醒框

图2-11 H-JTAG 连接正确提醒框

第三章系统设计选型

3.1ARM处理器选型

如前文所述ARM微处理器现在包含下面ARM7,ARM9, ARM9E, ARM10E,

鉴于目前电子市场上情况,在此我关键讨论一下ARM7和ARM9这两种主流处理器特点及应用领域。

ARM7 系列微处理器关键应用领域为:工业控制、 Internet 设备、 网络和调制解调器设备、移动电话等多个多媒体和嵌入式应用。 ARM7 系列微处理器包含以下多个类型核:ARM7TDMI、 ARM7TDMI-S、ARM720T、 ARM7EJ。其中, ARM7I 是现在使用最广泛32位嵌入式RISC 处理器,
机顶盒、 高端打印机、数字摄影机和数字摄像机等。 ARM9 系列微处理器包含ARM920T、ARM922T 和ARM940T三种类型.由此可见, ARM9 对于Linux 操作系统支持性显著强于ARM7。 所以, 本系统采取关键微处理器是SAMSUNGS3C2410 (以ARM920T 为内核)。

3.2S3C2410概述

S3C2410是SAMSUNG 企业推出16/32位RISC 处理器（ARM920内核）,适适用于手持设备、 POS机、数字多媒体播放设备等等, 含有低价格、

低功耗、 高性能小等特点。为了降低整个系统成本, S3C2410

提供了一下丰富内部设备:分开16KB指令Cache和16KB数据Cache,MMU 虚拟存放器管理,LCD 控制器,支持NANDFlash 系统引导,系统管理（片选逻辑和SDRAM控制器）,3 通道UART,4 通道DMA,4 通道PWM定时器,I/O 端口,RTC, 8 通道10位ADC和触摸屏接口,IIC-BUS 接口,USB 主机,USB 设备,SD 主卡和MMC卡接口,2 通道SPI和内部PLL时钟倍频器。

精简和出色全静态设计尤其适适用于对成本和功耗敏感应用。一样它还采取了一个叫做AdvancedMicrocontroller Bus

S3C2410 显著特征是它CPU 关键, 是一个由AdvancedRISC
Architecture(AMBA)新型总线结构。

MMU 能够管理虚拟内存。 ARM920T实现了MMU, AMBA BUS 和Harvard高速缓冲体系结构。 这一结构含有16KB指令Cache 和16KB数据Cache, 每个全部是由8字长行组成。 ARM920T有两个内部协处理器:

用于存放系统控制和测试控制。

该芯片集成了一个含有日历功效RTC和含有PLL(MPLL

Linux等操作系统和进行较为复杂处理信息。UPLL产生实现主从USB功效时钟。S3C2410内部结构图图3-1所表示,

即时钟和电源管理、LCD控制器、 A/D转换和触摸屏接口等, 现对其做一介绍。

3.3S3C2410时钟和电源管理

时钟和电源管理模块包含三部分:时钟控制、USB控制和电源控制。

S3C24210中时钟控制逻辑能够产生CPU所需FCLK时钟信号、AHB总线外围设备所需HCLK时钟信号,和APB总线外围设备所需PCLK时钟信号。
S3C24210有两个锁相环PLL:一个用于FCLK、HCLK和PCLK,

另一个专门用于USB模块。

时钟控制逻辑能够在不需要PLL情况下慢速时钟,

而且能够经过软件来控制时钟和每一个外围模块是连接还是断开,

从而降低功耗。

对于电源控制逻辑,S3C24210含有多个电源管理方案,

S3C24210中电源管理模块能够激活4种模式:正常模式、慢速模式、

即电源管理模块为CPU和S3C24210中全部外围设备全部提供时钟;

慢速模式,又称无PLL模式,即不使用PLL;空闲模式,

电 源 管 理 模块 只 断 开 CPU内 核 时 钟 （FCLK）,

电源管理模块断开内部电源。
但仍为全部其它外围设备提供时钟;掉电模式,

为 了 满 足 不 一 样 系统 设计 需 求,

能够很轻易地经过软件对这些I/O口进行配置。

每个引脚功效必需在开启主程序之前进行定义。

假如一个引脚没有复用功效,那么它能够配置为I/O。

PORTA除了用作功效口,只作为输出口使用;其它PORTB-

PORTH全部能够作为I\O使用。

在 S3C24210中 , 大 部分引 脚全 部 是 复 用,

所以需要对每一个引脚定义其功效。为了使用I/O,

首 先 也 要 定 义引 脚 功效 。 配 置这 些 端 口,

是经过设置一系列寄存器来实现。和配置I/O口相关寄存器包含:

端口控制寄存器（GPACON-CPHCON）、端口数据寄存器（GPADAT-

杂项控制寄存器和外部中止寄存器(EXTINTN)等。全部GPIO寄存器值在掉电模式下全部会被保留。

端口控制寄存器用于定义每个引脚功效。假如GPF0-GPF7和GPG0-GPG7用作掉电模式下唤醒信号,那么这些端口必需在中止模式下配置。假如将端口配置为输出口,数据能够写入到端口数据寄存器对应位;假如将端口配置为输入口,则能够从端口数据寄存器对应位读出数据。端口上拉寄存器用于控制每组端口上拉电阻为严禁还是使能。假如对应位设置为0,则表示该引脚上拉电阻使能;为1,

则不管引脚配置为那种情况,上拉电阻全部会起作用。
则表示上拉电阻严禁。假如使能了端口上拉寄存器,

EXTINTn寄存器用于配置这些信号对于外部中止请求采取是低电平触发、高电平触发、 下降沿触发、 上升沿触发还是双边缘触发。

3.5S3C2410触摸屏管理

S3C24210支持触摸屏接口,它由1个触摸屏面板、4个外部晶体管、1个外部电压源、信号AIN[7]和信号AIN[5]组成,图3-2,触摸屏接口包含

图3-2ADC和触摸屏接口框图
1个外部晶体管控制逻辑和1个带有中止产生逻辑ADC接口逻辑, 它使用控制信号nYPON、YMON、 nXPON和XMON控制并选择触摸屏面板, 使用模拟信号AIN[7]和AIN[5]分别连接X方向和Y方向外部晶体管。图3-
YP和CPUA[5]

图3-3 触摸屏和CPU连接电路

口相连。 当S3C24210AnYPON、YMON、 nXPON和XMON输出不一样电平时,

外部晶体管导通状态如表3-1所表示:
表3-1外部晶体管导通状态

触摸屏共有5种接口模式
(1)一般A/D转换模式;
(2)X/Y位置分别转换模式,即由X位置转换模式和Y位置转换模式, 其转换条件如表3-2; (3)X/Y位置自动（次序）转换模式。转换条件和上相同;
它将产生INT_TC中止,进入这种模式条件如表3-3;
(5)旁路模式, 当进入这种模式后,A/D转换停止, ADCDAT0和ADCDAT1XPDATA和YPDATA保持上次转换值。

表3-2 X/Y位置分别转换条件

表3-3 等候中止模式下转换条件

在使用触摸屏时,通常根据以下过程进行设置:

（1）使用外部晶体管将引脚连接到S3C2410上;
（2）选择X/Y位置分别转换模式或X/Y位置自动转换模式,来获取X/Y位置;
（3）设置触摸屏接口为等候中止模式;
（4）假如中止发生,将激活对应转换过程,进入中止函数;
（5）得到X/Y位置正确值以后,返回等候中止模式。

3.6LCD选型

LCD 液晶显示器是 LiquidCrystal Display 简称, LCD 结构是在两片平行玻璃当中放置液态晶体, 两片玻璃中间有很多垂直和水平细小电线, 透过通电是否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。
薄膜晶体管型）,STN和TFT关键区分在于:从工作原理上看, STN关键是增大液晶分子扭曲角,而TFT为每个像素点设置一个开关电路, 做到完全地控制每个像素点。从品质上看, STN亮度较暗, 画面质量较差, 颜色不够丰富,播放动画时有拖尾现象,耗电量小, 价格廉价;而TFT亮度高,画面质量高, 颜色丰富,播放动画时清楚, 耗电量大,价格高。

常见LCD显示模块有两种:一个是带有驱动电路LCD显示模块,一 个是 一 带 驱 动电 路 LCD显 示 器 。

大部分ARM处理器中全部集成了LCD控制器,所以对于采取ARM处理器系统,
通常使用不带驱动电路LCD显示器。

LQ080V3DG01液晶屏,该液晶屏为夏普原装屏,质量很稳定可靠,

显示图像清析,属A级屏!是开发系统用屏中最优一款!

具体技术参数如表3-4所表示:

表3-4 LQ080V3DG01技术参数

该芯片分别由R、G和B三个端口共15个接口来控制驱动,CK为时钟接口,

Hsync控制信号帧行,Vsync控制信号帧。还有一个ENAB全能端,

控制显示器开关。

3.7触摸屏选型

触 控 屏 （ Touch panel） 又 称为 触控 面 板,

是个可接收触头等输入讯号感应式液晶显示装置,

当 接 触 了屏 幕上图 形按 钮 时,

屏幕上触觉反馈系统可依据预先编程程式驱动多种连结装置,

可用以替换机械式按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动影音效果。

触摸屏通常附着在显示器表面,和显示器配合使用,

就能够依据显示器上对应坐标点显示内容或图符获知触摸者意图。

依据采取技术原理不一样,触摸屏可分为以下5类:矢量压力传感式、

电阻式、电容式、 红外线或、 和表面声波式。

其中电阻式触摸屏在嵌入式系统中用比较多。

最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮塑料层;

在两导电层之间有很多细小透明隔离点把它们隔开。当手指触摸屏幕时,
中间是两层金属导电层,分别在基层之上和塑料层内表面,

在每个工作面两端各涂有一条银胶,称为该工作面一对电极。

则在该工作上就会形成均匀连续平等电压分布。

当给X方向电极对施加一确定电压,而Y方向电极对不加电压时,

在X平等电压场中,触点处电压值能够在Y＋（或Y－）电极上反应出来,

经过测量Y＋电极对地电压大小,经过A｜D转换,便可得悉触点X坐标值。