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摘要随着信息和网络技术的高速发展，基于ARM 的嵌入式系统日益广泛地渗透到日常生活、 科学研究和军事技术等领域， 嵌入式系统已经成为工业系统和民用系统的主力军。本文完成了基于 ARM9和 FPGA 的控制电路设计，ARM 负责总体控制与数据处理，FPGA 产生各种控制时序。根据系统功能需求，提出了系统的总体设计方案，详细介绍了系统的硬件电路原理图和印刷电路板设计，介绍了各模块驱动程序、引导程序、中断处理程序和主程序的设计，最终完成了系统软件调试。实验证明本总控系统工作稳定、达到系统功能要求。30774
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毕业论文关键词：ARM FPGA 控制系统 电路设计
Title Design of control circuit based on ARM9
Abstract With the rapid development of information and network technology,embedded systembased on the ARM is widely penetrated into the daily life,scientific research andmilitary etc.Embedded system has been the main force in industrial and commercialsystem. This paper completes the design of circuit control based on ARM9 andFPGA.ARM is responsible for overall control and data processing, FPGA produce avariety of control timing.According to the system functional requirements,we makea overall system design, introduce the hardware circuit schematic of the systemand the design of the printed circuit board in detail. In addition, the paperalso introduces the design of each module drive,bootstrap program,interrupthandler and the main program. At last,the system software debugging is completed.The experiments shows that the control system worked stably and achieves therequirements of the system functions.
Keywords ARM FPGA Operating system Circuit design
目 次
1. 绪论5
1.1 研究背景及意义.. 5
1.2 系统要求5
2 系统的构成和主要模块设计.. 6
2.1 系统构成6
2.2 AT91RM9200模块设计..7
2.3 时钟电路8
2.4 复位电路9
2.5 存储电路9
2.5 JTAG 调试模块..11
2.6 FPGA 模块设计. 12
2.6.1 FPGA 模块功能要求 12
2.6.2 FPGA 模块硬件电路设计.12
2.7 AD 采样模块13
2.8 网络接口模块设计.. 14
2.8.1 集成网口模块.. 14
2.8.2 扩展网口模块.. 15
2.9 串行接口模块设计.. 16
2.10 电源模块设计.. 18
2.11 印制电路板设计. 18
3 控制系统软件设计. 19
3.1 AT91RM9200的启动.19
3.1.1 AT91RM9200的启动方式19
3.1.2 BootLoader 的编写 19
3.2 AT91RM9200的中断.20
3.2.1 中断向量. 20
3.2.2 中断产生. 21
3.2.3 中断处理过程.. 21
3.3 AD 采样模块驱动程序设计.. 21
3.3.1 SPI 通信原理.21
3.3.2 AT91RM9200中 SPI 模块初始化22
3.3.3 ADS79161初始化. 22
3.3.4 AD 采样程序.23
3.4 DM9161 网口模块驱动程序设计23
3.4.1 网络接口层 24
3.4.2 网际互联层 26
3.4.3 传输层和应用层. 28
3.5 RTL8019AS网口模块驱动程序设计.. 28
3.5.1 RTL8019AS收发数据的原理 28
3.5.2 RTL8019AS数据帧的组成. 29
3.5.3 RTL8019AS初始化..29
3.5.4 RTL8019AS网口发送数据. 30
3.5.5 RTL8019AS网口接收数据. 31
3.6 串口模块驱动程序设计 31
3.6.1 串口参数设置.. 31
3.6.2 发送数据. 32
3.6.3 接收数据. 32
3.7 主程序设计.. 33
4 测试结果35
致 谢.38
参考文献39
1. 绪论随着现代科学技术的迅速发展，产品功能越来越强大，各种新技术的应用使得芯片的成本和体积越来越小，而功能却越来越强大。目前基于ARM 核的嵌入式微处理芯片以其高性价比，低功耗，接口丰富等特性越来越受到各种电子器件设备研发人员的青睐。本文就是在这种背景下，研究基于 ARM9的控制电路设计。1.1 研究背景及意义嵌入式系统诞生于1971 年，英特尔公司研究出历史上首个 4 位微处理器 4004，接着德州仪器与国家半导体公司也在之后研究出自己的4位微处理器，之后各公司又推出了8 位微处理器。在后面的发展中，嵌入式微处理器慢慢发展到16 位和现在通用的32 位，比如 32 位的ARM 公司的ARM 系列处理器等。ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，除此之外它还是一种技术。现在，嵌入式系统已经广泛运用到工业，交通，能源，通信，科研，医疗卫生，国防以及日常生活等领域，并不断朝着体积小，功能强的方向发展。随着科学技术的进步和互联网的飞速发展，嵌入式系统得到了越来越广泛的应用，是现在主要发展的重点之一，市场的需求量非常的大。如此同时，嵌入式设备的性能及功能也需要变得更加完善和提高。ARM（Advanced RISC Machines)公司的32 位 RISC 处理器，以其高速度，低功耗，低成本，功能强，16/32 位双指令集等优点，为移动通信，手持计算，多媒体数字消费提供强大的硬件支持。ARM 嵌入式处理器基本工作在为特殊设定的设计中，且具有功耗低、体积小、集成度高等优点。 ARM处理器上装备了多种控制器， 方便数据传输和外围扩展。 所以随着科技的发展,ARM技术的不断成熟，带有ARM 处理器的设备越来越多,性能也越来越完善，其发展前景十分好。本文目的是研究 AT91RM9200的软硬件设计，并完成基于 AT91RM9200 和 cycloneⅢ FPGA的控制电路的设计及调试。可以为嵌入式系统的应用开发提供一个比较完备的软硬件环境。1.2 系统要求本课题设计的控制系统需要与外围设备、信号处理系统、显示模块进行数据交换，同时要输出各种控制时序和控制编码。
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