基于Xilinx(赛灵思) CPLD的看门狗电路设计

基于Xilinx（赛灵思）CPLD的看门狗电路设计

1 引言：随着现代电子技术的发展，带有各种微处理的现代电子设备已广泛应用于国民生产的各行各业中。但随着设备功能越来越强大，程序结构越来越复杂，指令代码越来越长，加之现场工作环境的干扰，设备失控，程序走飞，各功能模块死机的概率也同样成倍地增加。对此，常见的解决方法是在电路设计时放置一片硬件看门狗（Watchdog）电路，其目的是在系统走死后能强制系统复位并返回初始化程序。随着CPLD器件被广泛应用于各种仪器、仪表设备的设计中，而且CPLD几乎可模拟任何一种逻辑电路，所以，现在在设计时已完全没有必要再放置一片独立的看门狗器件，而完全可以将硬件看门狗电路整合于CPLD 器件中，从而节省成本，降低系统的设计风险。下面具体介绍这种基于CPLD技术的看门狗电路的设计。

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2　工作原理

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CPLD 是英文ComplexProgrammableLogicDevice的缩写，中文名称为复杂可编程逻辑器件，因其具有工作效率高、内部延时小、可预测延时等特点，而被广泛应用于计数器、逻辑电路、控制电路和复杂的状态机等功能的实现，而看门狗电路的核心就是一个计数定时电路，所以，利用CPLD特点将能很好地实现看门狗电路的功能。看门狗电路的原理框图如图1所示。它在结构上可分为分频电路、计数定时电路和复位电路三大部分，其工作方

嵌入式系统课程设计题目

嵌入式系统课程设计题目 2016.5 共同要求：在LCD上显示设计题目、设计者名字（主设计者在前） 常用外设引脚： LED：LED0（上边）～LED3（下边）分别接PF5～PF9引脚，低电平点亮 按钮：K0（上边）～K3（下边）分别接PA0、PC13、PA8、PD3引脚，另一端均接地，按下为低电平。 蜂鸣器：蜂鸣器BEEP接PB10引脚，为有源蜂鸣器，PB10输出低电平发声 1、频率计设计 所谓频率计，就是每秒的计数值。使用2个通用定时器，一个计时，另一个对外部信号计数，在LCD 上显示出计数值和频率值。 2、用DAC设计低频信号发生器——硬键盘 使用DAC的模拟输出功能，模拟输出正弦波、方波、三角波信号。 用实验板上的4个按钮（K0～K3）控制输出：K3用于循环选择输出的信号类型，K0、K1、K2用于设置输出的频率，K2用于循环选择输出频率的某个位（个十百千万），K0按钮用于对选中的位加1，K1用于对选中的位减1。 在LCD上显示出频率值和输出信号的波形（曲线）。 3、用DAC设计低频信号发生器——软键盘 使用DAC的模拟输出功能，模拟输出正弦波、方波、三角波信号。 在LCD上设计4个触摸屏按钮（K0～K3）控制输出：K3用于循环选择输出的信号类型，K0、K1、K2用于设置输出的频率，K2用于循环选择输出频率的某个位（个十百千万），K0按钮用于对选中的位加1，K1用于对选中的位减1。 在LCD上显示出频率值和输出信号的波形（曲线）。 4、直流电机控制器设计——硬键盘 直流电机控制原理：理论上转速与电压成正比，用PWM控制则与占空比成正比；旋转方向与绕组电流的方向有关，改变绕组接电源的极性，便可改变电机的转向。 使用通用定时器的比较输出引脚，接直流电机的绕组，改变比较寄存器的值，即改变了占空比，便可调速（可以使用ARM实验箱上的直流电机（有驱动），只需把时钟信号和地线接到直流电机上即可）。 用4个按钮分别控制启动、停止、加速、减速；在LCD上显示出电机的转速等级。 5、直流电机控制器设计——软键盘

基于STM32和uC_OS-II的多任务设计-嵌入式系统课程设计报告

基于STM32和uC_OS-II的多任务设计-嵌入式系统课程设 计报告 NORTH CHINA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 嵌入式系统课程设计报告 学生姓名: 学号: 学院: 专业班级: 指导教师: 同组成员: 2016年 12 月 26 日 嵌入式系统课程设计报告 一、课程设计目的 本课程设计是在《嵌入式系统原理与应用》课程的基础上，通过软件编程及仿真调试的实践，进一步掌握嵌入式系统的原理和应用方法，是毕业设计前的一 次重要实践，为今后从事嵌入式系统相关工作岗位打下良好的基础。 二、设计题目及要求 2.1 设计题目: 基于STM32和uC/OS-II的多任务设计 2.2 功能实现:

使用uC/OS-II的任务管理函数和STM32库函数控制相应的寄存器，完成一个多任务设计。整个设计共有4个任务，驱动一个LED指示灯闪烁、由3个LED指示灯组成的流水灯、驱动蜂鸣器和利用swd方式进行printf输出。 2.3 设计要求: 理解和熟练使用KEIL软件、STM32寄存器、STM32库函数和uC/OS-II任务管理函数，用KEIL软件完成编程和调试，下载到开发板中实现4个设定的任务，并完成课程设计报告。 四个任务分别为: (1)驱动1个LED指示灯闪烁、 (2)由3个LED指示灯组成流水灯 (3)驱动蜂鸣器发出响声。 (4)利用swd方式进行printf输出。 三、设计原理说明 3.1 硬件说明 本次课程设计主要使用的是STM32 神舟 IV 号开发板为基础进行课程设计的，本节将详细介绍神舟IV号开发板的各部分硬件原理与实现。 (1)开发板资源图 - 1 - 嵌入式系统课程设计报告

看门狗定时器参考资料

看门狗定时器参考资料： S3C2410A 的看门狗定时器有两个功能:作为常规时钟,并且可以产生中断; 作为看门狗定时器使用,当时钟计数减为0(超时)时,它将产生一个128 个时钟周期(PCLK)的复位信号. 主要特性如下: 通用的中断方式的16bit 定时器. 当计数器减到0(发生溢出) ,产生128 个PCLK 周期的复位信号. 下图为看门狗的电路示意图,看门狗时钟使用PCLK 作为他的时钟源,PCLK 通过预分频产生适合的看门狗时钟. 看门狗模块包括一个预比例因子放大器,一个是四分频器,一个16bit 计数器.看门狗的时钟源来自PCLK,为了得到较宽范围的看门狗信号,PCLK 先被预分频,之后再经过分频器分频.预分频比例因子的分频值,都可以由看门狗控制器(WTCON)决定,预分频值的有效范围从0 到256-1.分频因子可以选择16,32,64 或者128. 看门狗定时器记数值的计算公式如下: t_watchdog=1/ [PCLK/( prescaler value +1)/ Division_factor ] 看门狗的定时周期为T=WTCH×t_watchdog 一旦看门狗定时器被允许,看门狗定时器数据寄存器(WTDAT)的值不能被自动的装载到看门狗计数器(WTCNT)中.因此,看门狗启动前要将一个初始值写入看门狗计数器(WTCNT)中. 调试环境下的看门狗当S3C2410A 用嵌入式ICE 调试的时候,看门狗定时器的复位功能不能启动,看门狗定时器能从CPU 内核信号判断出当前CPU 是否处于调试状态, 如果看门狗定时器确定当前模式是调试模式,尽管看门狗能产生溢出信号,但是仍然不会产生复位信号. 5,S3C2410A 相关寄存器 WTCON――看门狗定时器控制寄存器看门狗控制寄存器能够禁止或者允许看门狗时钟,从四个不同的时钟源中挑选时钟信号,允许或禁止中断,并且能允许或禁止看门狗时钟输出.如果用户想要使用看门狗作为普通时钟,应该中断使能,禁止看门狗定时器复位. WTDAT――看门狗定时器数据寄存器WTDAT 用于设置看门狗定时器的超时时间值,在初始化看门狗过程中,WTDAT 的值不会自动加载到定时计数器中,首次使用定时器超时值为其初始值即0x8000,以后该寄存器的值会被自动加载到WTCNT 寄存器中. WTCNT――看门狗定时器计数寄存器WTCNT 为看门狗定时器工作的时间计数器的当前计数值,注意在初始化看门狗操作后,看门狗数据寄存器(WTDAT)的值不能自动装载到看门狗计数寄存器(WTCNT)中, 所以看门狗被允许之前应高初始化看门狗计数寄存器的值. 6,实验程序 由于看门狗是对系统的复位或者中断的操作,所以不需要外围的硬件电路.要实现看门狗的功能,只需要对看门狗的寄存器组进行操作.即对看门狗的控制寄存器(WTCON) , 看门狗数据寄存器(WTDAT) ,看门狗计数寄存器(WTCNT)的操作. 设计流程如下: 设置看门狗中断操作, 包括全局中断和看门狗中断的使能, 看门狗中断向量的定义. 对看门狗控制寄存器(WTCON)的设置,包括设置预分频比例因子,分频器的分 频值,中断使能和复位使能等. 对看门狗数据寄存器(WTDAT)和看门狗技术寄存器(WTCNT)的设置. 启动看门狗定时器. 6.1 主功能函数 int Main(void) { ChangeClockDivider(1,1); ChangeMPllValue(0xa1,0x3,0x1); Port_Init(); Uart_Select(0); Uart_Init(0,115200); Uart_Printf("watchdog test is beginning\n"); watchdog_test(); while(1); }

MAX813看门狗电路

看门狗电路设计 在工业现场运行的单片机应用系统，由于坏境恶劣，常有强磁场、电源尖峰、电火花等外界干扰，这些干扰可能造成仪表中单片机的程序运行出现“跑飞”现象，引起程序混乱，输出或显示不正确，甚至“死机”。系统无法继续正常的运行，处在一种瘫痪状态，它的硬件电路并没有损坏，只是内部程序运行出现了错误，这时，即使干扰消失，系统也不会恢复正常，这就需要采取一些措施来保障系统失控后能自动恢复正常，“程序运行几天来视系统”（Watchdog看门狗）就是常用的一种抗干扰措施，用以保证系统因干扰失控后能自动复位。为了提高仪表可靠性及抗干扰能力，通常在智能仪表中采用“看门狗”技术。 看门狗电路它实质上是一个可由CPU复位的定时器，它的定时时间是固定不变的，一旦定时时间到，电路就产生复位信号或中断信号。当程序正常运行时，在小于定时时间隔内，单片机输出一信号刷新定时器，定时器处于不断的重新定时过程，因此看门狗电路就不会产生复位信号或中断信号，反之，当程序因出现干扰而“跑飞”时，单片机不能刷新定时器，产生复位信号或产生中断信号使单片机复位或中断，在中断程序中使其返回到起始程序，恢复正常。 它的工作原理如同图3-4所示的两个计时周期不同的定时器T1和T2是两个时钟源相同的定时器，设T1=1.0s，T2=1.1s，而用T1定时器的溢出脉冲P1同时对T1和T2定时器清零，只要T1定时器工作正常，则定时器T2永远不可能计时溢出。当T1定时器不在计时，定时器T2则会计时溢出，并产生溢出脉冲P2。一旦产生溢出脉冲P2，则表明T1出了故障。这里的T2即是看门狗。利用溢出脉冲P2并进行巧妙的程序设计，可以检测系统的出错，而后使“飞掉”的程序重新恢复运行。 图3-4 看门狗工作原理示意图 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人关态下实现连续工作。看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这

嵌入式课程设计报告

嵌入式课程设计报告设计题目：电子密码锁

、 摘要 随着科技和人们的生活水平的提高，实现防盗的问题也变得尤为突出，传统机械锁构造简单，电子锁的保密性高，使用灵活性好。根据需要设计运用W90P170开发板，制作一款电子密码锁，密码锁通过键盘输入密码，通过在LCD的文字和图片显示当前密码锁的状态。实现设置密码，密码验证，错误密码自锁、图片显示的功能。 目录

一、选题意义及系统功能 (3) 二、硬件设计及描述 (4) 三、软件设计及描述 (5) 四、程序代码 (6) 五、课程设计体会 (11) 六、运行结果 (12) 七、心得体会 (12) 八、参考文献 (13) 九、附录 (13) 一、选题意义及功能描述 1、选题意义 电子密码锁是通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械的开关闭合、开锁的电子产品。随着科技提高和人们生活水平的提高，对电子密码锁的需求增加。电子密码做较传统的机械锁安全性能更高。 特点如下： (1)保密性好，编程量大，随机开锁的成功率几乎为零。

(2)密码可变，用户可以随时改变密码，防止密码被盗，同时也可以避免人员的更替而使锁的密级下降。 (3)误码输入保护，输入密码多次错误是，系统进行自锁。 (4)无活动零件，不会磨损，寿命长。 (5)使用灵活性好，无需佩戴钥匙，操作简单。 2、功能描述 基本功能： (1)从键盘输入任意6位数字作为密码，将这六位数字经过USI总线存储到Flash芯片中，设置密码完成。 (2)从键盘输入密码，比较键盘输入的密码与Flash中存储的密码是否相同。 (3)如果密码正确，则LED灯点亮；如果密码不正确，则LED灯闪烁，而且如果连续三次输入密码错误则系统锁定，不允许再次输入密码。 扩展功能： (1)首先显示“请输入密码：”，显示密码锁背景图片1。 (2)如果密码正确则显示“密码正确”，显示成功进入系统的背景图片2。 (3)如果密码不正确则显示“密码不正确，请重新输入：” (4)如果连续三次输入密码错误则显示“对不起，您已经连续三次输入密码错误，系统锁定”，显示图片1。

嵌入式系统设计课设报告分析解析

福州大学 《嵌入式系统设计课设》 报告书 题目：基于28027的虚拟系统 姓名： 学号： 学院：电气工程与自动化学院 专业：电气工程与自动化 年级： 起讫日期： 指导教师：

目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计题目和实现目标 (1) 3、设计方案 (1) 4、程序流程图 (1) 5、程序代码 (1) 6、调试总结 (1) 7、设计心得体会 (1) 8、参考文献 (1)

1、课程设计目的 《嵌入式系统设计课设》是与《嵌入式系统设计》课程相配套的实践教学环节。《嵌入式系统设计》是一门实践性很强的专业基础课，通过课程设计，达到进一步理解嵌入式芯片的硬件、软件和综合应用方面的知识，培养实践能力和综合应用能力，开拓学习积极性、主动性，学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识。培养大胆发明创造的设计理念，为今后就业打下良好的基础。 通过课程设计，掌握以下知识和技能： 1．嵌入式应用系统的总体方案的设计； 2．嵌入式应用系统的硬件设计； 3．嵌入式应用系统的软件程序设计； 4．嵌入式开发系统的应用和调试能力 2、课程设计题目和实现目标 课程设计题目：基于28027的虚拟系统 任务要求： A、利用28027的片上温度传感器，检测当前温度； B、通过PWM过零中断作为温度检测A/D的触发，在PWM中断时 完成温度采样和下一周期PWM占空比的修正；PWM频率为1K; C、利用按键作为温度给定；温度给定变化从10度到40度。 D、当检测温度超过给定时，PWM占空比增减小（减小幅度自己设 定）；当检测温度小于给定时，PWM占空比增大（增大幅度自己 设定）； E、把PWM输出接到捕获口，利用捕获口测量当前PWM的占空比； F、把E测量的PWM占空比通过串口通信发送给上位机； 3、设计方案-----介绍系统实现方案和系统原理图 ①系统实现方案： 任务A:利用ADC模块通道A5获取当前环境温度。 任务B:PWM过零触发ADC模块，在PWM中断服务函数中，将当前环境温度和按键设定温度进行比较，并按照任务D的要求修订PWM占空比。

赛灵思(Xilinx)FPGA用户约束文件的分类和语法说明

赛灵思（Xilinx）FPGA用户约束文件的分类和语法说明 FPGA设计中的约束文件有3类：用户设计文件（.UCF文件）、网表约束文件（.NCF文件）以及物理约束文件（.PCF文件），可以完成时序约束、管脚约束以及区域约束。3类约束文件的关系为：用户在设计输入阶段编写UCF文件，然后UCF文件和设计综合后生成NCF文件，最后再经过实现后生成PCF 文件。UCF文件是ASC 2码文件，描述了逻辑设计的约束，可以用文本编辑器和Xilinx约束文件编辑器进行编辑。NCF约束文件的语法和UCF文件相同，二者的区别在于：UCF文件由用户输入，NCF文件由综合工具自动生成，当二者发生冲突时，以UCF文件为准，这是因为UCF的优先级最高。PCF文件可以分为两个部分：一部分是映射产生的物理约束，另一部分是用户输入的约束，同样用户约束输入的优先级最高。一般情况下，用户约束都应在UCF文件中完成，不建议直接修改NCF文件和PCF文件。约束文件的后缀是.ucf，所以一般也被称为UCF文件。创建约束文件有两种方法，一种是通过新建方式，另一种则是利用过程管理器来完成。第一种方法：新建一个源文件，在代码类型中选取ImplementaTIon Constrains File，在File Name中输入约束文件的名称。单击Next按键进入模块选择对话框，选择要约束的模块，然后单击Next进入下一页，再单击Finish按键完成约束文件的创建。第二种方法：在工程管理区中，将Source for设置为Synthesis/ImplementaTIon。Constrains Editor是一个专用的约束文件编辑器，双击过程管理区中User Constrains下的Create TIming Constrains就可以打开Constrains Editor。需要注意的是，UCF文件是大小敏感的，端口名称必须和源代码中的名字一致，且端口名字不能和关键字一样。但是关键字NET是不区分大小写的。UCF文件的语法说明：1．语法UCF文件的语法为：{NET|INST|PIN} signal_name Attribute;其中，signal_name是指所约束对象的名字，包含了对象所在层次的描述；Attribute为约束的具体描述；语句必须以分号；结束。可以用#或添加注释。需要注意的是：UCF文件是大小写敏感的，信号名必须和设计中保持大小写一致，但约束的关键字可以是大写、小写甚至大小写混合。例如：NET CLK LOC = P30;CLK就是所约束信号名，LOC = P30；是约束具体的含义，将CLK信号分配到FPGA的P30管脚上。对于所有的约束文件，使用与

看门狗电路及原理

看门狗电路。在单片机中，为了能使得程序能够正常的运行。设定的及时根据程序所返回的值检测程序运行情况的定时电路。 在主程序中设定一定的值，把这个值在看门狗定时电路数值益处之前定时赋给看门狗赋给定时电路，让看门狗定时器复位。主程序的赋值周期要小于看门狗定时电路的运行周期。 看门狗 百科名片 单片机"看门狗" 在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称"看门狗"(watchdog) 目录[隐藏] 应用 基本原理 看门狗使用注意 看门狗运用 设计思路 [编辑本段]应用 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作,其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,

即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自动复位。 [编辑本段]基本原理 看门狗,又叫watchdog timer,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗(kicking the dog or service the dog),一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一端时间输出一个信号到喂狗端,给WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),WDT 定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。工作原理：在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。所以在使用有看门狗的芯片时要注意清看门狗。硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位如果出现死循环，或者说PC指针不能回来。那么定时时间到后就会使单片机复位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,价格4~10元不等. 软件看门狗技术的原理和这差不多，只不过是用软件的方法实现，我们还是以51系列来讲，我们知道在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。对于T1我们用来监控主程序的运行，我们给T1设定一定的定时时间，在主程序中对其进行复位，如果不能在一定的时间里对其进行复位，T1 的定时中断就会使单片机复位。在这里T1的定时时间要设的大于主程序的运行时间，给主程序留有一定的的裕量。而T1的中断正常与否我们再由T0定时中断子程序来监视。这样就够成了一个循环，T0监视T1，T1监视主程序，主程序又来监视T0，从而保证系统的稳定运行。51 系列有专门的看门狗定时器,对系统频率进行分频计数,定时器溢出时,将引起复位.看门狗可设定溢出率,也可单独用来作为定时器使用。凌阳61的看门狗比较单一，一个是时间单一，第二是功能在实际的使用中只需在循环当中加入清狗的指令就OK了。AVR系列中，avr-libc 提供三个API 支持对器件内部Watchdog 的操作，它们分别是：wdt_reset() // Watchdog 复位wdt_enable(timeout) // Watchdog 使能wdt_disable() // Watchdog 禁止C8051Fxxx单片机内部也有一个21位的使用系统时钟的定时器，该定时器检测对其控制寄存器的两次特定写操作的时间间隔。如果这个时间间隔超过了编程的极限值，将产生一个WDT复位。-------------------------------------------------------------------------------- [编辑本段]看门狗使用注意

嵌入式系统课程设计

《嵌入式系统设计与应用》课程设计 题目嵌入式系统的实践教学探讨 1．嵌入式系统设计与应用课程的内容概述 1.1 内容概述 本课程适用于计算机类专业，是一门重要的专业课程。它的任务是掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式处理器 ARM 体系结构，包括ARM总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块；掌握ARM指令集和Thumb指令集；掌握ARM汇编语言和C语言编程方法；了解基于ARM 的开发调试方法。它的目的是了解和掌握嵌入式处理器的原理及其应用方法。 1）介绍嵌入式系统开发的基础知识，从嵌入式计算机的历史由来、嵌入式系统的定义、嵌入式系统的基本特点、嵌入式系统的分类及应 用、嵌入式系统软硬件各部分组成、嵌入式系统的开发流程、嵌入 式技术的发展趋势等方面进行了介绍，涉及到嵌入式系统开发的基 本内容，使学生系统地建立起的嵌入式系统整体概念。 2）对ARM技术进行全面论述，使学生对ARM技术有个全面的了解和掌握，建立起以ARM技术为基础的嵌入式系统应用和以ARM核为基础 的嵌入式芯片设计的技术基础。 3）ARM指令系统特点，ARM 指令系统，Thumb 指令系统，ARM 宏汇编，ARM 汇编语言程序设计，嵌入式 C 语言程序设计。 1.2实践教学探讨 在IEEE 计算机协会2004年6月发布的Computing Curricula Computer Engineering Report， Ironman Draf t 报告中把嵌入式系统课程列为计算机工程学科的领域之一，把软硬件协同设计列为高层次的选修课程。美国科罗拉多州立大学“嵌入式系统认证”课程目录包括实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程训练课程。美国华盛顿大学嵌入式系统课程名称是嵌入式系统

嵌入式系统课程设计

嵌入式系统课程设计 学号:1070410014030 班级:通信10 姓名:刘豆

嵌入式系统在智能交通中的应用摘要:介绍了嵌入式系统及其操作系统,并将其系统和通用计算机系统作了比较，总结了嵌入式系统产品在ITS（Intelligent Traffic system ），智能交通系统应用中的工作稳定性高,环境适应能力强和设备独立性三个特点,且结合嵌入式产品在ITS中应用的这几个特点，探讨了嵌入式系统在智能交通系统中应用研究。最后，展望嵌入式系统在ITS(智能交通系统)中的广泛应用。 关键词：嵌入式系统；嵌入式操作系；ITS；数字信号 中图分类号： Application of Embedded System in ITS Abstract: This article mainly introduce embedded system and its operation system , the embedded system are compared with general computer system. And this article summarizes three characteristics about embedded systems’ production applied to ITS: the high working stabilities, the strong ability for environment and the independency of equipments .Combining with the application research of embedded systems in ITS。At last, the author prospects that embedded systems are used widely in ITS in the whole nation. Keywords; embedded system; embedded operational systems ; ITS ; digital signal 嵌入式系统如今在实际生活中有巨大应用，观察身边不难发现电子产品、智能家居等大多用嵌入式系统来实现。这篇论文举一个应用实例，即智能交通系统。一个智能交通系统(ITS)主要由交通信息采集、交通状况监视、交通控制、信息发布和通信5大子系统组成。各种信息都是ITS的运行基础，而以嵌入式为主的交通管理系统就像人体内的神经系统一样在ITS 中起至关重要的作用。嵌入式系统应用在测速雷达、（返回数字式速度值）运输车队遥控指挥系统、车辆导航系统等方面，在这些应用系统中能对交通数据进行获取、存储、管理、传输、分析和显示，以提供交通管理者或决策者对交通状况现状进行决策和研究。 1．嵌入式系统与嵌入式操作系统 1.1嵌入式系统 通俗来讲，嵌入式系统是带有操作系统的单片机系统；主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组。他的框架可分为5个部分：处理器、内存、输入/输出、操作系统与应用软件（如图1所示）。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。总体看来，嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点，可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。软件角度来看，嵌入式系统具有不可修改性，系统所需配置要求较低&系统专业性和实时性较强等特点。 1.2 嵌入式操作系统 对于目前发展迅速的信息产品来说，其最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统EOS（Embedded Operating System）是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序；另外，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

C51单片机看门狗电路及程序设计方案

C51单片机看门狗电路及 程序设计案 院系：信息工程学院 年级：2010级 电子一班禹豪 电子一班训虎 电子二班邓启新 一、引言 在由单片机构成的微型计算机系统中，程序的正常运行常常会因为来自外界的电磁场干扰等原因而被打断，从而造成程序的跑飞，而陷入死循环。由此导致单片机控制的系统无法继续工作，造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片或程序，俗称"看门狗"(watchdog) （1）看门狗电路基本原理 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连**，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平（或低电平），这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。 *此处设计原理实际上为下文中硬件看门狗设计思路。

（2）看门狗电路一般设计式 “看门狗”电路一般分为硬件看门狗与软件看门狗两种设计式。 硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位。如果出现死循环，或者说PC指针不能回来，那么定时时间到后就会使单片机复位。常用的WDT芯片如MAX813,5045,IMP 813等，价格4~10元不等. 软件看门狗技术的原理和硬件看门狗类似，只不过是用软件的法实现（即利用单片机部定时器资源，通过编程模拟硬件看门狗工作式），以51系列为例：因在51单片机中有两个定时器，在利用部定时器资源来对主程序的运行进行监控时。可以对T1（或T0）设定一定的定时时间（设定的定时值要小于主程序的运行时间），当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值（此变量在主程序运行的开始已有一个初值）。当主程序运行至最后时对此变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。 考虑到设计要求，本设计采用软件看门狗设计思路。 二、看门狗电路整体设计思路 根据设计要求，本设计利用C51单片机部自带的定时器1进行编程，并配合少量电路实现“看门狗“电路功能。整个设计分为软件部分与硬件部分，如下： （1）软件部分设计原理： 软件设计分为三部分：“看门狗“定时器设置程序、溢出中断服务程序和喂狗代码。 1.1设计思路： 1）在主程序开头，“看门狗“定时器设置程序设置定时器1计时50ms。 2）当定时达50ms时，定时器1产生溢出中断，溢出中断服务程序开始工作，将看门狗标志num加1。当num的值等于100时，说明看门狗定时器已经计时5s，此时，单片机I/O端口P1.0输出高电平，对程序进行复位。 3）在此过程中，喂狗代码将被穿插于程序中循环体末尾。当循环体结束时，喂狗代码执行，关闭定时器1、清空num并重新初始化定时器设置。若循环体进入死循环，喂狗代码无法执行，num将一直累加至100，此时程序复位。 注：喂狗代码放置位置可根据num预计数值进行调整：当num门限值较小，即看门狗计数时间较短时，喂狗代码可放于程序中各循环体之后或均匀分布于整个主程序中。当num门限值较大，即看门狗计数时间较长时，喂狗代码可放于程序主循环体末尾。但是需注意看门狗计数时间必须长于正常工作时间，以免非正常复位。 1.2软件设计流程图：

赛灵思ZYNQ-7000架构

赛灵思ZYNQ-7000架构 该文章的硬件平台是：ZC702（XC7Z020-1CLG484CES ）。所用软件包括：PlanAhead、Xilinx Platform Studio、Xilinx Software Development Kit，版本均为14.4。串口工具为Tera Term。 ZYNQ-7000是Xilinx推出的一款全可编程片上系统（All Programmable SoC），该芯片集成了ARM Cortex A9双核与FPGA，所以ZYNQ是一款SoPC芯片。其架构如下图： 图中的Processing System（一般简称为PS）即为处理器（ARM Cortex A9 MPCore）部分，里面资源非常的丰富，具体可参看Xilinx官方文档。Programmable Logic（一般简称为PL）即可编程部分（FPGA），该部分的资源随SoC芯片级别高低不同而不同，最低的是ArTIx-7（Zynq-7010和Zynq-7020），最高的是Kintex-7（Zynq-7030和Zynq-7045）。当然，后续可能SoC中的FPGA会使用更高的Virtex系列，这个就不得而知了。 PS和PL的关系：PS的实质就是一个ARM Cortex A9 MPcore，所以如果我们不使用可编程部分，我们完全可以只使用PS部分。也就是说，对于ZYNQ芯片，PS部分可以完全独立使用，不依赖PL部分。 PL部分的实质是Xilinx FPGA。在ZYNQ中，我们可以把PL看成是PS的另一个具有可重配置特点的外设，它可以作为PS部分的一个从设备，受ARM处理器控制。比如ARM （PS）的串口数量不够时，以太网接口不够时，或者需要视频接口时都可以用PL部分扩展。当然我们也可以把PL部分看成一个不受ARM处理器控制，与ARM处理器对等的主设备，主动完成与外部芯片、接口的数据交互。更甚至PL部分也可以作为整个系统的主设备，主动从APU部分的存储器中获取、存储数据，并可控制ARM处理器的运算。所以，理论上PL部分也可以像PS部分那样独立运行。但限制是必须使用JTAG接口对PL 部分进行配置。如果没有JTAG接口，就无法独立运行，因为ZYNQ的PS部分和PL部分都必须依靠PS来完成芯片的初始化配置。 随着嵌入式系统越来越复杂，功能越来越强大，往往在设计中既需要非常灵活的FPGA，

MSP430教程10：MSP430单片机WDT看门狗定时器解析

看门狗定时器用来防止程序因供电电源、空间电磁干扰或其它原因引起的强烈干扰噪声而跑飞的事故。程序中设置看门狗清零指令 WDTCTL=WDTPW+WDTCNTCL，当程序跑飞不能及时清零看门狗，导致看门狗溢出复位，这样程序可以恢复正常运行状态。 一、WDT寄存器包括WDTCNT和WDTCTL，两个寄存器在上电和系统复位内容全部清零 1.记数单元WDTCNT：WDTCNT是16位增记数器，由MSP430选定的时钟电路产生的固定周期脉冲信号对记数器进行加法记数。WDTCNT不能直接软件存取，必须通过看门狗定时器的控制寄存器WDTCTL来控制。 2.控制寄存器WDTCTL：WDTCTL由两部分组成，高8位用作口令，即5AH(头文件中定义为WDTPW)，低8位是对WDT操作的控制命令。写入WDT控制命令时先写入口令WD TPW，口令写错将导致系统复位。读WDTCTL时不需口令，低字节WDTCTL的值，高字节读出始终为69H。 bit 15-8 7 6 5 4 3 2 1 0 口令HOLD NMIES NMI TMSE L CNTCL SSEL IS1 IS0 IS1 SI0 选择看门狗定时器的定时输出，T为WDTCNT的输入时钟源周期。 TMSEL W DT工作模式选择 0 0 T*2的15次 方 0 看门狗模式 0 1 T*2的13次

方 1 定时器模式 1 0 T*2的9次 方 NMI 选择RST/NMI 引脚功能 1 1 T*2的6次 方 RST/NMI为复位端 SSEL 选择WDTCNT的时钟 源 1 RST/NMI为非屏蔽中断输入 0 SMCL K 1 ACLK NMIES 选择NMI中断的边沿触发方 式 HOLD 停止看门狗定时器工作 0 上升沿触发NMI中 断 0 看门狗功能激活 1 下降沿触发NMI中 断 1 时钟禁止输入，记数停止

嵌入式课设

河海大学计算机及信息工程学院（常州）课程设计报告 题目基于uCOSII的LCD驱动 专业、学号 授课班号 学生姓名 指导教师 完成时间2013,06,25

课程设计（报告）任务书 （理工科类） Ⅰ、课程设计（报告）题目： 基于uCOSII的LCD驱动 Ⅱ、课程设计（论文）工作内容 一、课程设计目标 1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力； 2、掌握基于uCOSII的LCD驱动编写开发过程； 3、掌握在UCOSII操作系统下添加LCD驱动程序的基本方法； 4、使用做好的驱动程序做一些简单的应用实例。 二、研究方法及手段应用 1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料； 2、分模块调试和完成任务。 三、课程设计预期效果 1、完成实验环境搭建； 2、在移植好的uCOSII工程中添加LCD的驱动程序； 3、学习在uCOSII下，LCD应用任务的简单编程实例，实现实验箱的CPU板上的D7、D8灯闪烁的同时，在LCD屏上也进行D7、D8灯的模拟闪烁。 4、在完成要求任务的情况下，添加其他模块。 学生姓名：彭华亮专业年级：自动化10级

目录 前言 ............................................ 错误!未定义书签。第一章课题目标及总体方案.. (3) 第二章系统设计 (3) 2.1系统及工具简介 (3) 2.1.1 EL-ARM-830实验箱 (3) 2.1.2 ADS v1.2集成开发环境 (4) 2.2系统功能实现 (4) 2.2.1 uCOSII内核移植 (4) 2.2.2 LCD驱动程序的编写 (6) 2.2.3 uCOSII操作系统下添加LCD驱动程序 (7) 2.2.4 测试程序的编写 (8) 第三章实验（测试）结果及讨论 (9) 3.1测试步骤 (9) 3.2注意事项 (9) 3.3测试结果 (10) 心得体会 (10) 参考文献 (12) 附录 (13)

赛灵思 ISE 设计套件 11.1 为客户量身打造四种工具流程

赛灵思ISE 设计套件11.1 为客户量身打造四种工具流程 作者：Michael Santarini 随着Xilinx? ISE? 设计套件11.1 的推出，赛灵思在优化设计方法、更好地满足不同技能客户的多样化需求，以及帮助客户利用赛灵思FPGA 目标设计平台进行创新设计方面迈出了一大步。赛灵思ISE 设计套件11.1同时推出四种全新的工具流程，专为逻辑设计人员、嵌入式开发人员、DSP算法开发人员以及系统集成人员量身定制，以满足他们的不同要求。

? 2009 年赛灵思版权所有。Xilinx、Xilinx 徽标、Virtex、Spartan、ISE、以及本文涉及的其它指定品牌均为赛灵思公司在美国及其它国家的商标。MATLAB 以及Simulink 均为The MathWorks 公司的注册商标。PCI、PCle 以及PCI E 为PCI-SIG 的商标，须得到许可后才可使用。PowerPC 名称及徽标为IBM 公司的注册商标，须得到许可才可使用。所有其它商标均归其各自所有者所有。

此前，赛灵思的客户主要是逻辑设计人员，他们是精通硬件设计和硬件描述语言 (HDL) 的电气工程师。不过，在过去 8 年间，随着各代 Virtex? 和 Spartan? FPGA 产品的推出，逻辑单元以及 MPU 和 DSP 等嵌入式软硬件处理器呈指数级增长。在此情况下，赛灵思的客户中迅速增加了大量嵌入式软硬件工程师、DSP 算法开发人员和系统集成人员，他们都使用赛灵思的器件来构建高级片上系统。也就是说，不仅多领域的设计团队在使用赛灵思的器件，而且很多情况下，就连对 HDL 设计不了解或了解甚少的人如今也都在用赛灵思 FPGA 开展系统设计工作。 在推出 ISE 设计套件 11.1之前，赛灵思为所有客户提供了一套完整的工具和 IP 。每个用户可以根据 FPGA 编程的需要选择使用不同的工具。不过，如果客户对逻辑／连接设计不熟悉的话，可能会对众多工具和IP 的选择感到无所适从。举例来说，如果客户不熟悉硬件调试，可能就不了解 ChipScope? Pro 分析器的优点，不知道这款工具能自动完成调试任务，可以帮助用户简化设计工作。为了帮助不同设计领域的用户在熟悉的可定制环境中更高效地开展设计工作，赛灵思现在推出了四种全新的ISE 设计套件配置版本：逻辑版本、嵌入式版本、DSP 版本和系统版本（见图 1）。 图 1：全新工具流程 赛灵思对不同领域的客户进行了认真地调查，了解其设计方法，看看他们会使用赛灵思和第三方合作伙伴提供的哪些工具成功进行赛灵思 FPGA 设计工作。

单片机复位看门狗电路

705系列复位电路 #概述 GC705/706/707/708/813L是一组CMOS微处理器监控电路，可用来监控微处理器系统供电异常、电池故障和工作状态。和采用分立元件及多片IC组合成电路相比，明显减小了系统电路的复杂性和元器件的数量，并提高了系统的可靠性和精度。 GC705/706/813L具备以下四项基本功能： 1）电源开机，关机及电源供电不足时给出复位输出。 2）内含独立的看门狗电路输出。如看门狗电路输入在1.6秒内未得到翻转信号，看门狗电路输出端将变成低电平。 3）内含门限1.25V的检测器，用于掉电报警，电池欠电监测和监测加错电源的状况（以+5V为准）。 4）手动复位时，给出确定脉宽的负向复位脉冲 GC707/708和GC705/706基本功能一致，区别只在于GC705/706芯片中的第8脚正脉冲的复位（RESET）输出取消了，换成了看门狗定时器，原第6脚空脚被用做看门狗电路的输入端。GC813L则除了第7脚输出正脉冲的RESET外，其它功能和GC705/706完全一样。这几种电路的管脚功能定义和差异详见管脚定义图和管脚说明附表。 #应用范围 计算机，微处理器和微控制器系统；嵌入式控制器系统；智能仪器仪表；通信系统；工业自动化系统；电池供电手持设备等等。

# 电气参数 除非特殊说明，Vcc = 4.75V~ 5.5V (GC705/GC707/GC813), Vcc =4.5V~5.5V (GC706/GC708)，T A = T MIN to T MAX 参数 符号 测试条件 最小值典型值 最大值 单位 GC705、706、707、708 1.0 5.5 电源电压范围 Vcc GC813 1.1 5.5 V GC705、706、813 150 350 电源电流 Icc GC707、708 50 350 uA GC705、707、813 4.50 4.65 4.75 GC706、708 4.25 4.40 4.50 复位门限 V RT GC706T 3.00 3.08 3.15 V 复位门限迴差 40 mV 复位脉冲宽度 t RS 140 200 280 ms I SOURSE ＝800uA VCC-1.5 I SINK = 3.2mA 0.4 GC705~708,VCC=1V ,I SINK = 50uA 0.3 GC707\708,I SOURCE =800uA VCC-1.5 GC707\708,I SINK = 1.2mA 0.4 复位输出电压 GC813,I SOURCE =4uA,V CC = 1.1V 0.8 V 看门狗计时长度 t WD GC705\706\813 1.00 1.60 2.25 秒 WDI 脉冲宽度 t WP VIL =0.4V ,VIH =(VCC)(0.8) 50 ns 下限 0.8 WDI 输入阈值 上限 GC705\706\813 V CC ＝5V 3.5 V GC705\706\813，WDI ＝VCC 50 150 WDI 输入电流 GC705\706\813，WDI ＝0V -150 -50 uA GC705\706\813，I SOURCE ＝800uA VCC-1.5 WDI 输出电压 GC705\706\813，I SINK ＝1.2mA 0.4 V MR 上拉电流 MR ＝0V 100 250 600 uA MR 脉冲宽度 t MR 150 ns 下限 0.8 MR 输入阈值 上限 2.0 V MR 到RESET 的 延迟 t MD 250 ns PFI 输入阈值 VCC ＝5V V PFI 输入电流 -25 25 nA I SOURCE ＝800uA VCC-1.5 PFO 输出电压 I SINK ＝3.2mA 0.4 V