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基于嵌入式系统的串口型液晶显示屏开发

作　者: 李晓婷
导　师: 李文峰
学　校: 西安科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 嵌入式系统 串口通信 液晶显示屏 i.mx233 Linux
分类号: TN873.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要


随着显示技术和嵌入式技术的迅速发展,基于嵌入式技术的显示系统得到了广泛应用。在工业控制领域中,显示系统作为实现人机交流可视化效果的途径之一,对其图像质量、显示内容等功能逐渐提出更多更高的要求。针对目前国内串口屏产品存在的图像显示质量不高(多为单色显示)、传输速度慢(bps级)、显示内容单一(仅能显示字符、数字)等缺点,设计了一种用嵌入式系统作为开发平台,可以显示图形、曲线等内容,同时具有清晰图像显示,支持RS-232通信协议和USB高速传输的串口型液晶显示屏,使其在工业控制领域需要串口型清晰显示的场合发挥更大的作用。串口型液晶显示屏系统主要由五部分构成:中央处理单元、显示单元、电源单元、通信单元和辅助功能单元。中央处理单元采用ARM9体系结构的飞思卡尔公司i.mx233作为主处理器,配以32MB的DDR1 SDRAM和64MB的NAND Flash作为外部扩展存储器存放启动代码、系统文件等数据;显示单元采用LED背光光源的TFT-LCD,支持320*240分辨率、3.5寸小尺寸清晰显示,通过CPU内部的LCD控制器控制LCD显示;电源单元采用低电压(锂离子电池4.2V)设计,实现了设备的低功耗(1.2W);通信单元配置为简单的RS-232接口协议或USB虚拟串口,将上位机待显示的信息通过串口输入,经过处理器处理后在显示屏上清晰显示;辅助功能单元包括WiFi无线通信、TF卡辅助存储等,方便系统的二次集成开发。制板部分设计为双层板单面布局PCB,同时考虑布线、体积等问题,在很大程度上增加了系统的可靠性和便携性。在系统实现过程中,结合课题所做工作,通过虚拟机搭建环境,使用USB引导的方式实现了系统从NAND Flash的启动。测试时,不但系统各部分电气性能满足要求,而且通过实验测试波形表明,课题所设计的串口型液晶显示屏可以实现数据通过串口和USB的高速传输,并且能够清晰显示,具有较高的应用价值和研究意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题研究背景  8
  1.2 研究现状  8-10
  1.3 课题研究内容及意义  10-11
  1.4 论文组织结构  11-12
2 关键技术研究  12-20
  2.1 液晶显示技术概述  12-14
    2.1.1 液晶显示工作原理  12-13
    2.1.2 液晶显示驱动原理  13-14
  2.2 串口通信技术原理  14-17
    2.2.1 UART 通信技术  14-16
    2.2.2 USB 通信技术  16-17
  2.3 嵌入式系统技术  17-19
    2.3.1 嵌入式系统硬件  17-18
    2.3.2 嵌入式系统软件  18-19
  2.4 WiFi 无线通信技术原理  19
  2.5 本章小结  19-20
3 串口型液晶显示屏系统方案设计  20-26
  3.1 项目需求分析  20-21
  3.2 系统方案选择  21-24
    3.2.1 硬件处理器的选型  21-22
    3.2.2 软件平台的选择  22-24
  3.3 系统总体结构  24-25
  3.4 本章小结  25-26
4 串口型液晶显示屏系统的硬件实现  26-50
  4.1 中央处理单元  27-33
    4.1.1 主处理器i.mx233  27-28
    4.1.2 SDRAM 存储器电路  28-30
    4.1.3 NAND Flash 存储器电路  30-32
    4.1.4 时钟、复位电路  32-33
  4.2 显示单元设计  33-37
    4.2.1 LCD 显示控制  33-36
    4.2.2 LCD 接口设计  36-37
  4.3 电源单元设计  37-41
  4.4 通信单元设计  41-43
    4.4.1 UART 通信电路设计  42
    4.4.2 USB 接口电路设计  42-43
  4.5 辅助功能设计  43-45
    4.5.1 WiFi 无线通信设计  43
    4.5.2 TF 卡接口电路  43-44
    4.5.3 音频接口电路设计  44-45
  4.6 系统板级设计  45-49
    4.6.1 PCB 设计  46-48
    4.6.2 电磁兼容性设计  48-49
  4.7 本章小结  49-50
5 系统软件概述和测试  50-62
  5.1 开发环境的选择及创建  50-51
  5.2 Bootloader 的实现  51-52
  5.3 基于NAND 的文件系统开发  52-56
    5.3.1 USB Recovery 启动代码  52-54
    5.3.2 NAND 启动代码  54-55
    5.3.3 生成启动设备  55-56
  5.4 系统测试  56-61
    5.4.1 电气性能测试  56-57
    5.4.2 功能调试  57-61
  5.5 本章小结  61-62
6 总结  62-64
  6.1 课题总结  62-63
  6.2 课题展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
附录  67-74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 终端设备 > 显示设备、显示器 > 液晶显示器
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