基于arm的文本阅读器电路设计

基于arm的文本阅读器电路设计内容摘要：

分放于这一部分。 按键与显示电路设计 按键电路设计 由于 键盘电路 不需要太多的键，因此采用按键的形式，一共使用四个，分别实现进入、上翻、下翻、退出的功能，实现 SD 卡中的数据读取和显示。 键盘电路原理图如图 210 所示： S2S3S1S4GNDP 0. 15V C C进入退出上翻下翻P 0. 16P 0. 17P 0. 1810K 图 210 键盘电路原理图 Principle of keyboard circuit 显示电路设计 由于 本设计要制作一个文本阅读器，因此液晶显示器要显示比较多的信息，因此本设计采用了 12864 液晶显示器，用来显示足够多的信息，同时为了实现 汉字的显示，我们采用了带字库的 12864 液晶显示器。 因为如果采用汉字点阵的形式，将会占用大量的存储空间，并且要显示的汉字很多，无法预先知道要显示的汉字，因此采用汉字点阵的方法并不适用于本设计。 液晶电路接线原理图如图 211 所示： V S S1VDD2NC3R S /C S4R /W5E6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714P S B15NC16/R S T17NC18L E D A19L E D K20L C D液晶电路012345678RP 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7P 0. 8P 0. 9V C CP 0. 10P 0. 11P 0. 12V C C 图 211 液晶电路原理图 Principle of LCD circuit 3．文本阅读器的软件设计 嵌入式实时操作系统的设计 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术 密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。 所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。 目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几 K 到几十 K 微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。 嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点： CPU 与通用型的最大不 同就是嵌入式 CPU 大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用 CPU 中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。 、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。 这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 ，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性 能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。 ，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 ，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。 ，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器一般就具备以下 4个特点： 1． 对实时任务 有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。 2． 具有功能很强的存储区保护功能。 这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 3． 可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 4． 嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功 耗只有 mW 甚至 μW级。 由于技术的进步和发展，单片系统硬件的规模越来越大，功能越来越强，从而给运行嵌入式操作系统提供了物质保证，于是就出现了很多具有不同特点及应用领域的操作系统。 这些运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及其部件、装置等资源进行统一协调、指挥和控制的系统软件就叫做嵌入式实时操作系统。 由于嵌入式系统的硬件特点、应用环境的多样性和开发手段的特殊性，使它与普通的操作系统有着很大的不同，其主要特点如下：  微型化。 嵌入式系统芯片内部存储器的容量通常不会很大（ 1MB 以内），一般也不配置外存，加上电源的容量较 小 (常常用电池甚至微型电池供电 )以及外部设备的多样化，因而不允许嵌入式操作系统占用较多的资源，所以在保证应用功能的前提下，嵌入式实时操作系统的规模越小越好。  实时性。 由于对嵌入式实时操作系统的共同要求是系统能快速响应事件，具有较强的实时性，所以嵌入式实时操作系统的内核都是可剥夺的。  可裁剪性。 嵌入式操作系统运行的硬件平台多种多样，其宿主对象更是五花八门，所以要求嵌入式操作系统中提供的各个功能模块可以让用户根据需要选择使用，即要求它具有良好的可裁剪性。  高可靠性。 嵌入式系统广泛应用于军事武器、航空航天、交通运 输、重要的生产设备领域，所以要求嵌入式操作系统必须有极高的可靠性，对关键、要害的应用还要提供必要的容错和防错措施，以进一步提高系统的可靠性。  易移植性。 为了适应多种多样的硬件平台，嵌入式操作系统应可在不做大量修改的情况下能稳定地运行于不同的平台。 常见的嵌入式实时操作系统 1. μ C/OSII μ C/OSII是由 Jean 于 1992 年编写的一个嵌入式多任务实时操作系统。 并在 2020 年得到了美国联邦航空管理局对用于商用飞机的、符合 RTCA DO178B 标准的认证，从而证明μ C/OSII 具有足够的稳定性和安全性。 μ C/OSII 是用 C 语言和汇编语言编写的，其中的绝大部分代码都是用 C 语言编写的，只有极少部分与处理器密切相关的代码使用汇编语言编写的，所以用户只要做很少的工作就可把它移植到 8 位、 16 位和 32 位嵌入式处理器上。 由于μ C/OSII 的构思巧妙，结构简洁精炼，可读性强 ，同时又具备了实时操作系统的全部功能，例如抢占式的任务管理，任务调度，系统时钟和中断，以及任务的同步与通信，内存管理等等。 所以虽然它只是一个内核，但非常适合初次接触嵌入式实时操作系统的学生、嵌入式系统开发人员，并且通过适当地扩展后，可应用到实际系统中。 μ C/OSII 具有以下特点：  多任务 μ C/OSII 可以管理 64 个任务，然而μ C/OSII 的作者建议用户保留 8 给任务给μ C/OSII 操作系统本身。 这样，留给用户实际可用的任务数是 56 个。  确定性 绝大多数μ C/OSII 的函数调用和服务的 执行时间具有确定性，也就是说，用户总是能知道μ C/OSII 的函数调用和服务执行了多长时间。  任务栈 μ C/OSII 每个任务都有自己单独的栈，使用μ C/OSII 的栈空间校验函数，可确定每个任务到底需要多少栈空间，通过该功能可以减少系统内存的占用量，节省宝贵的内存空间。  系统服务 μ C/OSII 操作系统提供了许多有用的系统服务，例如信号量、互斥信号量、时间标志、消息邮箱、消息队列、块大小固定的内存申请与释放以及时间管理函数等。  中断管理 中断可以使正在执行的任务暂时挂起，如果优先级更高 的任务被中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行，中断嵌套层数可达 255 层。  稳定性和可靠性 μ C/OSII 操作系统是 uC/OS 操作系统的升级版，uC/OS 自 1992 年以来已经有数百个商业应用，μ C/OSII 操作系统的内核与 uC/OS 操作系统的内核是一样的，只是提供了更多的功能。 具有非常好的系统稳定性。 2. Windows CE Windows CE 是 Microsoft 公司开发的一个开放的、可升级的 32 位嵌入式操作系统，是基于掌上电脑类的电子设备操作。 它是精简的 Windows 95。 Windows CE 的图形用户界面相当出色。 其中 CE 中的 C 代表袖珍（ pact）、消费（ consumer）、通信能力（ connectivity）和伴侣（ panion）； E 代表电子产品（ electronics）。 与 Windows 95/9 Windows NT 不同的是， Windows CE 是所有源代码全部由 Microsoft 公司自行开发的嵌入式新型操作系统，其操作界面虽源于 Windows 95/98，但 Windows CE 是基于 Win32 API 重新开发的、新型的信息设备平台。 Windows CE 具有模块化、结构化、基于 Win 32 API 应用程序接口以及与处理器无关等特点。 Windows CE 不仅继承了传统的 Windows 图形界面，并且在 Windows CE 平台上可以使用 Windows 95/98 上的编程工具（如 Visual Basic、 Visual C++等），使用同样的函数和同样的界面网格，绝大多数的应用软件只需要简单地修改和移植就可以在 Windows CE 平台上继续使用。 3. 181。 Clinux 181。 Clinux 是一个完全符合 GNU/GPL 公约的操作系统，完全开放代码，现在由 Lineo 公 司支持维护。 181。 Clinux 的发音是 youseelinux，它的名字来自于希腊字母 181。 和英文大写字母 C 结合。 181。 代表“微小”之意，字母 C 代表“控制器”，所以从字面上就可以看出它的含义，即“微控制领域中的 Linux 系统”。 为了降低硬件成本及运行功耗，很多嵌入式 CPU 没有设计内存管理单元（ MMU）功能模块。 最初，运行于这类没有 MMU 的 CPU 之上的都是一些简单的单任务操作系统，或者更简单的控制程序，甚至根本就没有操作系统而直接运行应用程序。 在这种情况下，系统无法运行复杂的应用程序，或者效率很低，而且所有的应用程序 需要重写，并要求程序员十分了解硬件特性。 这些阻碍了应用于这类 CPU 之上的嵌入式产品开发的速度。 181。 Clinux 从 linux ，沿袭了主流 Linux 的绝大部分特性。 它是专门针对没有 MMU 的 CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。 181。 Clinux 适用于没有虚拟内存或 MMU 的处理器，例如 ARMamp。 TDMI。 它通常用于具有很少内存或 flash 的嵌入式系统。 181。 Clinux 是为了支持没有 MMU 的处理器而对标准 Linux 作出的修正。 它保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行各种程序提供了 保证。 在 GNU 通用公共许可证（ GNU/GPL）的保证下，运行 181。 Clinux 操作系统的用户可以使用几乎所有的 Linux API 函数，不会因为没有MMU 而受到影响。 由于 181。 Clinux 在标准的 Linux 基础上进行了适当的裁剪和优化，所以形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式 Linux。 虽然它的体积很小，但是 181。 Clinux 仍然保留了 Linux 的大多数优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持以及标准丰富的 API 等。 4。