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研究生: 陳家揚
Jia-yang Chen
論文名稱: 嵌入式系統應用及其實現
Applications and Implementation of Embedded System
指導教授: 邱炳樟
Bin-Chang Chieu
口試委員: 徐敬文
Ching-Wen Hsue
黃忠偉
Jong-Woei Whang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 嵌入式系統嵌入式系統應用
外文關鍵詞: embedded system, applications of embedded system
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  • ARM9 YF2410嵌入式系統開發平台是基於Samsung的S3C2410處理器,提供了一個完整的硬體設計參考。它實現了S3C2410的諸多功能,並提供其相關的開發程式。ARM9 YF2410開發設計平台是一款採用SAMSUNG S3C2410 ARM920T 16/32位元 RISC微處理器的嵌入式應用開發平台,具有強大的運算處理能力、高達64M的主記憶體、豐富的周邊電路,支援Linux
    、WinCE核心及周邊電路之驅動。
    此篇論文是以ARM9 YF2410所完成的應用實作,論文內容大致上分十章、參考文獻、附錄,十章裡有介紹緒論、平台架構、發展環境、鍵盤實作、類比轉數位實作、即時時鐘實作、七段顯示器實作、液晶顯示器實作、RTC應用實作、結論。
    除了介紹實作外,並描述了實作所要用到的元件及其作動原理:鍵盤實作裡,介紹了MM74C922這一顆IC的真值表及內部架構;七段顯示器的實作則介紹了74LS47這顆IC。另外
    ,也解釋了類比轉數位、七段顯示器和液晶顯示器實作的作動原理,以及自動掛載USB及隨身硬碟之方法。
    從CPU指令、LED、LCD、按鍵的驅動、ADC、RTC,這些動作過程都在此論文中一一呈現,讓實作的過程一目了然,相信看完此篇論文後,對 ARM9 就有一番見解,對於未來想要進行更複雜的研究者而言,是一個很好的跳板。


    ARM9 YF2410 developing platform, an embedded system using Samsung S3C2410 processor, offers a fully-integrated template for hardware design, realizes a great deal of S3C2410 functions, and also attaches the relative software programs. This platform is made up of Samsung S3C2410 ARM920T 16/32bits RISC CPU, with capability of powerful computing, up to 64MB main memory, abundant peripherals, support for both Linux and WinCE kernel, and drive of peripheral circuits.

    The implementations of this thesis are all accomplished with ARM9 YF2410 platform. This thesis contains 10 chapters, references and appendix. The chapters include introduction, platform architecture, development environment, and implementation of keypad, ADC, RTC, 7-segment display, LCD, RTC application, and conclusion.

    Besides implementations, this thesis also introduces relative components and its action principle: in the chapter of keypad, we introduce the truth table and inner architecture of MM74C922, and also those of 74LS47 in the chapter of 7-segment display. Moreover, we indicate the action principles of ADC, 7-segment display, and LCD in turn. Method to auto-mount USB devices such as portable hard disk is included too.

    The processes of the experiments are made very clear in this thesis, in which, the actions of CPU instructions, LED, LCD, button driven, ADC, RTC, ... etc. are all detailed. We believe you will learn much about ARM9 after reading this thesis. These experiments will be a nice stepping stone of future work that are more complicated.

    第 一 章 緒論 •••••••••••••••••••••••• 1 1.1 研究動機 ••••••••••••••••••••••••• 1 1.2 研究方法 ••••••••••••••••••••••••• 2 1.3 論文架構 ••••••••••••••••••••••••• 3 第 二 章 平台架構 •••••••••••••••••••••• 4 2.1 平台選擇 ••••••••••••••••••••••••• 4 2.1.1 ARM7與ARM9之比較 •••••••••••••••••••• 4 2.1.2 重要的因素 ••••••••••••••••••••••• 6 2.2 S3C2410處理器介紹 •••••••••••••••••••• 6 2.3 S3C2410方塊圖 •••••••••••••••••••••• 7 2.4 YF2410-II系統架構介紹 •••••••••••••••••• 8 2.5 系統方塊圖 •••••••••••••••••••••••• 9 第 三 章 發展環境 •••••••••••••••••••••• 11 3.1 Linux Kernel ••••••••••••••••••••••• 11 3.1.1 Linux Kernel介紹 •••••••••••••••••••• 11 3.1.2 Makefile 與 .config •••••••••••••••••• 12 3.1.3 Linux kernel的設定••••••••••••••••••• 12 3.2 GCC編譯器 •••••••••••••••••••••••• 15 3.2.1 介紹GCC •••••••••••••••••••••••• 15 3.2.2 GCC 2.95.3的結構 •••••••••••••••••••• 16 3.2.3 GCC編譯 •••••••••••••••••••••••• 17 3.3 驅動程式 ••••••••••••••••••••••••• 17 3.3.1 製作步驟 •••••••••••••••••••••••• 18 3.4 自動掛載USB或隨身硬碟 •••••••••••••••••• 20 第 四 章 鍵盤實作 •••••••••••••••••••••• 21 4.1 鍵盤介紹 ••••••••••••••••••••••••• 21 4.2 動作原理 ••••••••••••••••••••••••• 21 4.3 MM74C922介紹 ••••••••••••••••••••••• 22 4.3.1 真值表 ••••••••••••••••••••••••• 22 4.3.2 MM74C922內部架構 •••••••••••••••••••• 23 4.4 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 24 4.5 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 25 4.6 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 25 4.7 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 26 第 五 章 類比轉數位實作 ••••••••••••••••••• 27 5.1 類比轉數位介紹 •••••••••••••••••••••• 27 5.2 動作原理 ••••••••••••••••••••••••• 27 5.2.1 取樣 •••••••••••••••••••••••••• 27 5.2.2 量化 •••••••••••••••••••••••••• 28 5.2.3 編碼 •••••••••••••••••••••••••• 28 5.3 ARM9 ADC介紹 ••••••••••••••••••••••• 29 5.3.1 特色 •••••••••••••••••••••••••• 29 5.3.2 功能簡介 •••••••••••••••••••••••• 29 5.4 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 30 5.5 相關函數說明 ••••••••••••••••••••••• 31 5.6 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 31 5.7 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 33 5.8 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 34 第 六 章 即時時鐘實作 •••••••••••••••••••• 35 6.1 即時時鐘介紹 ••••••••••••••••••••••• 35 6.2 ARM9 RTC特色 ••••••••••••••••••••••• 35 6.3 ARM9 RTC介紹 ••••••••••••••••••••••• 36 6.3.1 閏年產生器 ••••••••••••••••••••••• 36 6.3.2 控制暫存器 ••••••••••••••••••••••• 36 6.3.3 備用電池 •••••••••••••••••••••••• 36 6.3.4 鬧鈴功能 •••••••••••••••••••••••• 37 6.3.5 TIME TICK中斷 ••••••••••••••••••••• 37 6.3.6 循環重置功能 •••••••••••••••••••••• 37 6.3.7 XTAL震盪器 ••••••••••••••••••••••• 38 6.4 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 38 6.5 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 40 6.6 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 42 第 七 章 七段顯示器實作 ••••••••••••••••••• 43 7.1 七段顯示器介紹 •••••••••••••••••••••• 43 7.1.1 七段顯示器的種類 •••••••••••••••••••• 44 7.2 動作原理 ••••••••••••••••••••••••• 44 7.3 74LS47介紹 •••••••••••••••••••••••• 45 7.4 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 46 7.5 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 47 7.6 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 47 7.7 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 48 第 八 章 液晶顯示器實作 ••••••••••••••••••• 49 8.1 液晶顯示器介紹 •••••••••••••••••••••• 49 8.2 動作原理 ••••••••••••••••••••••••• 49 8.2.1 LCD模組 •••••••••••••••••••••••• 49 8.2.2 LCD模組之接腳功能 ••••••••••••••••••• 50 8.2.3 LCD顯示字元 •••••••••••••••••••••• 51 8.2.4 顯示位置 •••••••••••••••••••••••• 52 8.3 LCD模組之指令 •••••••••••••••••••••• 52 8.4 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 53 8.5 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 53 8.6 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 54 8.7 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 55 第 九 章 RTC應用實作 •••••••••••••••••••• 56 9.1 七段顯示器 •••••••••••••••••••••••• 56 9.2 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 56 9.3 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 56 9.4 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 57 9.5 液晶顯示器 •••••••••••••••••••••••• 59 9.6 硬體說明 ••••••••••••••••••••••••• 59 9.7 軟體說明 ••••••••••••••••••••••••• 59 9.8 結果展示 ••••••••••••••••••••••••• 60 9.9 討論 ••••••••••••••••••••••••••• 61 第 十 章 結論 •••••••••••••••••••••••• 62 參考文獻 ••••••••••••••••••••••••••• 64 附錄 ••••••••••••••••••••••••••••• 66 作者簡介•••••••••••••••••••••••••••• 76

    [1] 張原豪,”Implementation of Embedded Linux with NOR Flash Memory as Its Disk System”,2004
    [2] Andy D. Pimentel, Cagkan Erbas, Simon Polstra,“A Systematic Approach to Exploring Embedded System Architectures at Multiple Abstraction Levels”,IEEE Computer Society,2006
    [3] 長高科技股份有限公司主編,”ARM9 S3C2410嵌入式系統實作”,長高科技圖書,2005
    [4] Karim Yaghmour,“ Building Embedded LINUX Systems”,REILLY,2003
    [5] Ralph Droms,“Automated Configuration of TCP/IP with DHCP”,IEEE internet computing,1999
    [6] Manual of GNU Compiler Collection http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-2.95.3/g77.html
    [7] 鄭光輝,”嵌入式多媒體系統”,2002
    [8] Alessandro Rubini,”LINUX DEVICE DRIVERS”,2000
    [9] 李鴻鵬編著,”MCS-51單晶片原理與應用”,全華科技圖書股份有限公司, 2003
    [10] 新華電腦股份有限公司編著,”ARM9 S3C2410嵌入式SOC實作”,全華科技圖書股份有限公司,2005
    [11] 新華電腦股份有限公司編著,”ARM9 S3C2410嵌入式SOC原理”,全華科技圖書股份有限公司,2005
    [12] John Goodacre, Andrew N. Sloss, ”Parallelism and the ARM Instruction Set Architecture”,Publlshed by the IEEE Computer Soolety,2005
    [13] 林瑞源,盧正興編著,”ARM單晶片微處理器應用實務”,宏友圖書開發股份有限公司,2005
    [14] 蔡朝洋編著,”單晶片微電腦8051/8951原理與應用”,全華科技圖書股份有限公司,2002
    [15] http://www.arm.com/products/CPUs/ARM920T.html
    [16] Simon Segars,”The ARM9 Family–High Performance Microprocessors for Embedded Applications”,Manager CPU Development,ARM Ltd,1998

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