1、 嵌入式系統原理與應用實 驗 指 導 書趙明璽 編寫適用專業： 電氣類本科 電子類本科 通信類本科 云南民族大學電氣信息工程學院2013年 01月前 言隨著芯片技術和電子系統智能化，網絡化，一體化的快速發展，嵌入式技術開始受到廣泛的關注。嵌入式系統融合了計算機軟、硬件技術，通訊技術， 半導體微電子技術。通過進行嵌入式系統設計與開發實驗，使學生了解嵌入式系統的開發方法和流程，熟悉硬件平臺，熟悉嵌入式Linux操作系統的基本原理和概念，能夠根據實際需要定制硬件系統，軟件系統（包括內核，操作系統，驅動程序和應用程序）。為了使學生更好地理解和深刻地把握上述知識和技能，本課程設置如下實驗項目，在ADS和

2、Linux環境下設置演示型實驗5個、驗證型實驗3個、綜合型實驗4個、設計型實驗5個和研究型實驗1個。其中在µVision IDE環境下基礎性實驗5個（演示型2個，驗證型3個），在嵌入式Linux環境下基礎性實驗3個（演示型3個）。在此基礎上，本實驗課程包含了綜合設計性實驗10個，重點訓練和培養和嵌入式LinuxD設備驅動程序和復雜應用程序的開發能力，以使學生能夠深入認識ARM體系結構和Linux操作系統工作原理，ARM處理器工作原理，常見外圍設備工作原理與控制方法。對于電子類學生，重點培養ARM微處理器工作原理，如何實現常見嵌入式電子系統的設計，復雜設備的驅動程序的設計，信號提取與分

3、析等知識和技能。對于通信類學生，重點培養嵌入式系統的基本設計方法，各種通信模塊、協議（如串口、TCP）的實現等知識和技能。對于其他專業學生，重點培養嵌入式系統的基本設計方法，設備驅動程序，應用程序的基本設計方法等知識和技能。目 錄實驗 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式實驗平臺概況及操作方法5實驗 2：RealView MDK集成開發環境實驗10實驗 3：匯編指令實驗21實驗 4：Thumb 匯編指令實驗31實驗 5：ARM 處理器工作模式實驗39實驗 6：基于µVision IDE 的C語言編程實驗47實驗 7：匯編與 C 語言相互調用實驗53實驗 8：嵌入式Linux概況與

4、常見命令使用61實驗 9：常用Linux命令與及編輯器vi的使用69實驗 10：嵌入式 Linux 開發一般步驟82實驗 11：HelloWorld 運行實驗85實驗 12：文件操作實驗90實驗 13：計時器實驗95實驗 14：TCP 實驗102實驗 15：LED 控制實驗116實驗 16：中斷控制實驗131實驗 17：ADC 操作實驗142實驗 18：串口通信實驗148實驗 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式實驗平臺概況及操作方法實驗學時：2實驗類型：演示實驗要求：必修一、實驗目的1、熟悉EduKit-IV嵌入式ARM 教學實驗平臺的軟硬件資源，了解本實驗平臺的特點；2、熟悉實驗平臺主

5、板及CPU子板的原理、功能及結構；3、掌握教學實驗平臺的操作方法及注意事項。二、實驗內容1、介紹EMBEST EDUKIT-IV嵌入式實驗平臺的軟硬件資源；2、重點結合電路原理圖描述本實驗平臺的硬件結構；3、重點根據硬件接口定義，講述實驗平臺主板及CPU子板的原理、功能及結構；4、講述該嵌入式實驗平臺的操作方法和注意事項。三、實驗原理、方法和手段Embest EduKit-IV 教學實驗系統硬件由核心板、主板、功能模塊板以及相應的適配器、連接線組成；軟件資源包含了當前主流嵌入式操作系統Linux、Windows CE 6.0下的BSP 包以及應用程序。Embest EduKit-IV 支持多核

6、多操作系統，用戶可以根據學習、研究、開發的需要選擇軟硬件資源。本實驗主要介紹基于 SAMSUNG S3C2410 處理器的Linux 2.6 嵌入式開發方法，要求用戶配備的軟硬件資源主要包括Embest EduKit-IV 主板、Mini2410-IV核心子板（基于SAMSUNG S3C2410）、各種功能模塊板（如GPRS 模塊、藍牙模塊等）以及Linux 2.6下的Bootloader、kernel、rootfs 等。實驗源碼包。四、實驗組織運行要求采用集中授課形式介紹EMBEST EDUKIT-IV嵌入式實驗平臺的構成和特點，講述該嵌入式實驗平臺的操作方法和注意事項。五、實驗條件硬件：E

7、mbest ARM EduKit V開發箱, PC機；軟件：Windows98/XP/2000 系統，ADS集成開發環境。六、實驗步驟1. 系統簡介Embest EduKit-IV教學實驗平臺是一款功能強大的32位嵌入式ARM 實驗開發平臺，是深圳市英蓓特信息技術有限公司推出的更具創新意識的EduKit系列第四代嵌入式教學實驗平臺。 如圖1-1所示：圖1-1 EduKit-IV 教學實驗平臺實驗箱外觀圖（1）基本組成Embest EduKit-IV 教學實驗系統硬件由核心板、主板、功能模塊板以及相應的適配器、連接線組成；軟件資源包含了當前主流嵌入式操作系統Linux、Windows CE 6.

8、0下的BSP 包以及應用程序。Embest EduKit-IV 支持多核多操作系統，用戶可以根據學習、研究、開發的需要選擇軟硬件資源。（2）教學系統主板硬件介紹 Embest EduKit-IV主板遵循了模塊化的設計思路，提供了豐富的接口，并且具有良好的擴展性。在EduKit-IV 上設計了2組獨有專利技術規范的 CPU接口槽，用于連接EduKit-IV主板與核心子板，將核心板上的信號引至主板上。這種設計使得 EduKit-IV 主板可以支持不同的 CPU 核心子板，用戶按照主板接口CPU接口槽的信號定義，可以開發自已的目標核心板。2. 主板硬件設計原理說明（圖1-2）圖 1-2 EduKit

9、-IV 主板系統方框圖3. 主板硬件結構（如圖1-3所示）圖 1-3 主板結構圖4. Mini2410-IV 核心子板硬件介紹Embest EduKit-IV 實驗系統采用了主板與核心板分離的模塊化設計架構。主板與核心板之間遵循了一定的接口信號定義，按照這種定義，核心板把CPU 的控制信號輸出到主板上。在這里將講述Mini2410-IV 核心子板與主板的接口信號以及其相關的設計原理。Mini2410-IV 核心子板采用了功能強大的ARM 處理器SAMSUNG S3C2410。（1）嵌入式系統與最小系統介紹嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、

10、成本、體積、功耗嚴格需求的專用計算機系統。嵌入式系統包括硬件與軟件，嵌入式系統發展有過很長一段單片機的獨立發展道路，大多是基于 8位單片機，實現最底層的嵌入式統應用，硬件資源不是特別豐富、軟件的規模也比較小。而隨著嵌入式技術的深入發展、為了能夠處理更復雜的事件以及管理更豐富的資源，現在廣泛地使用了 32位嵌入式處理器，并且操作系統也被應用到了嵌入式系統中。從當前應用的角度來看，嵌入式系統一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶應用程序等部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理功能。 在嵌入式系統的概念上又提出了嵌入式最小系統，嵌入式最小系統要保證在最精簡的資源條件下，系

11、統能夠工作。通常，一個最小系統是以處理器為控制和管理中心，具有相配接的電源電路、時鐘電路、復位信號電路、系統存儲單元。而作為嵌入式應用，為方便開發與調試，最小系統還應該包括系統總線擴展、調試電路（通常是JTAG電路）。 在本實驗系統中，核心子板采用了處理器 SAMSUNG S3C2410，擴展了存儲系統，系統總線以及調試JTAG電路，在此基礎，利用處理器的硬件資源，根據需求擴展外部設備。（2）Mini2410-IV核心板原理說明 核心板硬件資源 處理器SAMSUNG S3C2410提供了各種應用接口，如LCD控制接口、SD 卡控制接口、USB 主/從控制接口、UART 控制接口等。 Mini2

12、410-IV 核心子板利用處理器 SAMSUNG S3C2410 提供的各種控制接口擴展了功能模塊，這些接口信號最終通過核心板輸送到主板上。比如，在核心板上通過CPU 引出LCD 控制信號，然后再輸送到主板上的 LCD 連接器上。所以，在理解電路原理圖時，讀者應該結合主板，從整體上來把握。下面講述核心板上的一些功能擴展電路。 核心板與主板的接口電路 EduKit-IV設計了2個符合PC104規范的接口Main_Con_A與Main_Con_B，用于連接EduKit-IV的主板和核心子板，將核心板的控制信號引至主板。5. 操作步驟（1）打開試驗箱，將核心板插在擴展板上。（2）確定連線無誤后打開開

13、關。（3）不可帶電插拔SD卡等外接設備。七、思考題嵌入式系統的一般構成有哪些？試分析EduKit-IV嵌入式教學系統平臺的特點。八、實驗報告實驗報告應包括實驗目的，主要內容，簡述實驗原理，方法和手段，包括對Embest EduKit-IV 教學實驗系統知識與操作環境的預習、實驗過程、結果記錄和心得體會等。九、其它說明實驗 2：RealView MDK集成開發環境實驗實驗學時：2實驗類型：演示實驗要求：必修一、實驗目的通過本實驗的學習，使學生了解Embest ARM教學系統的基本構成，掌握EDK軟件的使用。 二、實驗內容Embest ARM教學系統包括Embest IDE集成開發環境，Embes

14、t JTAG仿真器，Flash編程器，Embest Arm EduKit V開發箱、各種連接線、電源適配器以及實驗指導書等。基本實驗系統構成示意圖如2-1所示：圖2-1 實驗系統構成示意圖1、了解ULINK 2仿真器和RealView MDK 的使用；2、了解µVision IDE工程管理的方法與步驟。三、實驗原理、方法和手段µVision 3 是一個基于窗口的軟件開發平臺，它集成了功能強大的編輯器、工程管理器以及make工具。µVision3 IDE 集成的工具包括C編譯器、宏匯編器、鏈接/定位器和十六進制文件生成器。µVision 有編譯和調試兩種工

15、作模式，兩種模式下設計人員都可查看并修改源文件。µVision IDE由多個窗口、對話框、菜單欄、工具欄組成。其中菜單欄和工具欄用來實現快速的操作命令；工程工作區（Project Workspace）用于文件管理、寄存器調試、函數管理、手冊管理等；輸出窗口（Output Window）用于顯示編譯信息、搜索結果以及調試命令交互燈；內存窗口（Memory Window）可以不同格式顯示內存中的內容；觀測窗口（Watch & Call Stack Window）用于觀察、修改程序中的變量以及當前的函數調用關系；工作區（Workspace）用于文件編輯、反匯編輸出和一些調試信息顯示

16、；外設對話框（Peripheral Dialogs）幫助設計者觀察片內外圍接口的工作狀態。 四、實驗組織運行要求根據本實驗的特點、首先采用集中授課形式介紹µVision3 IDE開發環境和使用µVision3 IDE 建立工程，編譯，鏈接，調試操作的具體過程。然后每個學生動手建立工程，完成編譯，鏈接，調試等操作。五、實驗條件硬件： Embest ARM EduKit V開發箱, PC機；軟件：Windows98/XP/2000 系統，µVision3 IDE集成開發環境。六、實驗步驟1. ARM 開發工具簡介用戶選用ARM處理器開發嵌入式系統時，選擇合適的開發工具

17、可以加快開發進度，節省開發成本，用戶在建立自己的基于 ARM 嵌入式開發環境時，可供選擇的開發工具是非常多的。目前世界上有幾十多家公司提供不同類別的 ARM 開發工具產品，根據功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調試軟件、嵌入式操作系統、函數庫、評估板、JTAG 仿真器、在線仿真器等。有些工具是成套提供的，有些工具則需要組合使用。在本節中，我們將簡要介紹幾種比較流行的 ARM 開發工具，包括ARM SDT、ARM ADS、Multi 2000、RealViewMDK 等集成開發環境以及 OPENice32-A900仿真器、Multi-ICE仿真器、ULink 2仿真器等。（1） R

18、ealView MDKMDK（Microcontroller Development Kit）是Keil公司（An ARM Company）開發的ARM開發工具，是用來開發基于ARM核的系列微控制器的嵌入式應用程序的開發工具。它適合不同層次的開發者使用，包括專業的應用程序開發工程師和嵌入式軟件開發的入門者。MDK包含了工業標準的C 編譯器、宏匯編器、調試器、實時內核等組件，支持所有基于ARM的設備，能幫助工程師按照計劃完成項目。 Keil ARM開發工具集集成了很多有用的工具（如圖2-2所示），正確的使用它們，可以有助于快速完成項目開發。圖 2-2 MDK 開發工具的組件MDK 的最新版本是&

19、#181;Vision 3，可以開發基于ARM7、ARM9、Cortex-M3的微控制器應用程序。它易學易用且功能強大。（1） ULINK 2仿真器 ULINK 是Keil公司提供的USB-JTAG 接口仿真器，目前最新的版本是2.0。它支持諸多芯片廠商的 8051、ARM7、ARM9、Cortex M3、Infineon C16x、Infineon XC16x、Infineon XC8xx、STMicroelectronics µPSD等多個系列的處理器。ULINK 2內部實物如圖1-12所示，電源由PC機的USB 接口提供。ULINK2 不僅包含了 ULINK USB-JTAG

20、適配器具有的所有特點，還增加了串行線調試（SWD）支持，返回時鐘支持和實時代理功能。ULINK2適用與標準的Windows USB驅動等功能。 ULINK 2的主要功能： l 下載目標程序； l 檢查內存和寄存器； l 片上調試，整個程序的單步執行； l 插入多個斷點； l 運行實時程序； l 對FLASH存儲器進行編程。 ULINK2 新特點：l 標準Windows USB 驅動支持，也就是ULINK2 即插即用； l 支持基于 ARM Cortex-M3的串行線調試； l 支持程序運行期間的存儲器讀寫、終端仿真和串行調試輸出； l 支持10/20 針連接器。2. RealView MDK

21、的使用（1）RealView MDK 的安裝 這里主要介紹如何安裝實驗系統的軟件平臺、如何搭建和如何進行軟件平臺與硬件平臺的連接。在安裝µVision3 IDE集成開發環境之前請首先閱讀軟件使用許可協議。安裝µVision 3 評估軟件必須滿足的最小的系統要求為： l 操作系統：Windows 98，Windows NT4，Windows 2000，Windows XP； l 硬盤空間：30M 以上； l 內存：128M 以上。 µVision IDE集成開發環境的安裝方法如下： 購買MDK的安裝程序，或從下載MDK的評估版；雙擊安裝文件。 建議在安裝之前關閉所有

22、的應用程序，單擊Next，彈出對話框；仔細閱讀許可協議，選中 I agree to all the terms of the preceding License Agreement 選項，單擊Next，彈出如圖3-2-3所示對話框；單擊 Browse選擇安裝路徑，然后單擊Next，彈出對話框；輸入First Name、Last Name、Company Name 以及E-mail地址后，單擊 Next；安裝程序將在計算機上安裝MDK，依據機器性能的不同，安裝程序大概耗時半分鐘到兩分鐘不等，之后將會彈出對話框，單擊 Finish結束安裝。至此，開發人員就可在計算機上使用 MDK軟件來開發應用程序

23、了。µVision IDE集成開發環境安裝完畢后，點擊µVision IDE的圖標 即可運行 µVision IDE。第一次使用µVision IDE正式版時，用戶必須注冊。µVision 3的有兩種許可證：單用戶許可證和浮動許可證。單用戶許可證只允許單用戶最多在二臺計算機上使用MDK，而浮動許可證則允許局域網眾多臺計算機分時使用MDK。目前，所有的Keil軟件均可使用單用戶許可證注冊，絕大多數Keil軟件可使用浮動許可證注冊。（2）µ Vision IDE主框架窗口µVision IDE由如圖2-3所示的多個窗口、對話框、

24、菜單欄、工具欄組成。其中菜單欄和工具欄用來實現快速的操作命令；工程工作區（Project Workspace）用于文件管理、寄存器調試、函數管理、手冊管理等；輸出窗口（Output Window）用于顯示編譯信息、搜索結果以及調試命令交互燈；內存窗口（Memory Window）可以不同格式顯示內存中的內容；觀測窗口（Watch & Call Stack Window）用于觀察、修改程序中的變量以及當前的函數調用關系；工作區（Workspace）用于文件編輯、反匯編輸出和一些調試信息顯示；外設對話框（Peripheral Dialogs）幫助設計者觀察片內外圍接口的工作狀態。圖2-3

25、µVision IDE 開發環境軟件界面µVision IDE集成開發環境的菜單欄可提供如下菜單功能：編輯操作、工程維護、開發工具配置、程序調試、外部工具控制、窗口選擇和操作，以及在線幫助等。工具欄按鈕可以快速執行 µVision 3的命令。狀態欄顯示了編輯和調試信息，在View菜單中可以控制工具欄和狀態欄是否顯示。鍵盤快捷鍵可以快速執行µVision 3的命令，它可以通過菜單命令Edit Configuration - Shortcut Key來進行配置。3. 工程管理 （1）工程管理介紹： 在µVision IDE集成開發環境中，工程是一個

26、非常重要的概念，它是用戶組織一個應用的所有源文件、設置編譯鏈接選項、生成調試信息文件和最終的目標 Bin 文件的一個基本結構。一個工程管理一個應用程序的所有源文件、庫文件、其它輸入文件，并根據實際情況進行相應的編譯鏈接設置，一個工程須生成一個相對應的目錄，以進行文件管理。 µVision IDE工程管理提供以下功能： µVision IDE的工作區由五部分組成， 分別為Files頁、 Regs頁、 Books頁、 Functions頁、 Templates頁。工作區如圖2-4所示，它顯示了工程結構。圖 2-4 工程管理區結構圖（2）工程的創建： µVision 3

27、 所提供的工程管理，使得基于 ARM 處理器的應用程序設計開發變得越來越方便。通常使用µVision 3 創建一個新的工程需要以下幾步：選擇工具集、創建工程并選擇處理器、創建源文件及文件組、配置硬件選項、配置對應啟動代碼、最后編譯鏈接生成HEX文件。（3） 建立一個新的源文件： 創建一個工程之后，就應開始編寫源程序。選擇菜單項File - New可創建新的源文件， µVision IDE將會打開一個空的編輯窗口用以輸入源程序。在輸入完源程序后，選擇File - Save As菜單項保存源程序，當以*.C為擴展名保存源文件時，µVision IDE將會根據語法以彩色

28、高亮字體顯示源程序。（4）工程中文件的加入： 創建完源文件后便可以在工程里加入此源文件，µVision 提供了多種方法加入源文件到工程中。例如，在Project Workspace Files菜單項中選擇文件組，右擊將會彈出如圖2-5所示快捷菜單，單擊選項Add Files to Group打開一個標準文件對話框，將已創建好的源文件加入到工程中。圖2-5 加入源文件到工程中通常，設計人員應采用文件組來組織大的工程，將工程中同一模塊或者同一類型的源文件放在同一文件組中。例如，可在 Project Manage- Components, Environment, Books對話框中創建自

29、己的文件組Sysem Files來管理CPU啟動代碼和其它系統配置文件等，如圖2-6所示。可使用New (Insert)按鈕可創建新的文件組，或在Groups文件組中選定一個文件組，然后點擊Add Files為其添加文件。圖2-6 創建新的文件組（5） 設置活動工程在µVision IDE中可以存在幾個同時打開的工程，但只有一個工程處于活動狀態并顯示在工程區中，處于活動狀態的工程才可以作為調試工程。可在圖 2-6中的工程目標框中選擇需要激活的工程，然后單擊 按鈕即可。4. 工程基本配置（1）硬件選項配置µVision 3可根據目標硬件的實際情況對工程進行配置。通過單擊目標工

30、具欄圖標 或者單擊菜單項Project - Options for Target，在彈出的Target頁面可指定目標硬件和所選擇設備片內組件的相關參數。（2）處理器啟動代碼配置 通常情況下，ARM程序都需要初始化代碼用來配置所對應的目標硬件。如前面章節所述，當創建一個應用程序時µVision 3會提示使用者自動加入相應設備的啟動代碼。（3）仿真器配置 選擇菜單項Project->Project-Option for Target 或者直接單擊 ，打開 Option for Target對話框的Debug頁，彈出如下對話框，進行仿真器的連接配置。（4）工具配置 工具選項主要設置F

31、lash下載選項。打開菜單欄的Project->Project-Option for Target對話框選擇其“Utilities”頁，或者打開菜單 Flash->Configue Flash Tools。 （5）調試設置 µVision 3調試器提供了兩種調試模式，可以從Project->Options for Target對話框的 Debug 頁內選擇操作模式。軟件仿真模式：在沒有目標硬件情況下，可以使用仿真器（Simulator）將µVision3 調試器配置為軟件仿真器。它可以仿真微控制器的許多特性，還可以仿真許多外圍設備包括串口、外部 I/O 口

32、及時鐘等。 所能仿真的外圍設備在為目標程序選擇 CPU 時就被選定了。在目標硬件準備好之前，可用這種方式測試和調試嵌入式應用程序。 GDI 驅動模式：使用高級GDI 驅動設備連接目標硬件來進行調試，例如使用ULINK Debugger。（6）編譯配置選擇編譯器： µVision IDE 目前支持 RealView、Keil CARM 和 GNU 這三種編譯器，從菜單欄的Project->Manage->Component,Environment,Books或者直接單擊工具欄中的 圖標，打開其Folder/Extensions頁進入編譯器選擇界面。配置編譯器： 選擇好編譯器

33、后，單擊 圖標，打開Option for Target對話框的C/C+頁，出現編譯屬性配置頁面（這里主要說明RealView編譯器的編譯配置）：匯編選項設置 打開Option for Target對話框的Asm頁，出現匯編屬性配置頁面.鏈接選項設置 鏈接器/定位器用于將目標模塊進行段合并，并對其定位，生成程序。既可通過命令行方式使用鏈接器，也可在µVision IDE 中使用鏈接器。單擊 圖標，打開 Option for Target 對話框的Linker頁，出現鏈接屬性配置頁面：輸出文件設置 在Project->Option for Target 的Output頁中配置輸出文

34、件，如圖 2-7所示。圖2-7 輸出文件配置頁5 編譯、鏈接與調試（1）工程的編譯鏈接完成工程的設置后，就可以對工程進行編譯鏈接了。用戶可以通過選擇主窗口 Project 菜單的Build target項或工具條 按鈕，編譯相應的文件或工程，同時將在輸出窗的Build 子窗口中輸出有關信息。如果在編譯鏈接過程中，出現任何錯誤，包括源文件語法錯誤和其它錯誤時，編譯鏈接操作立刻終止，并在輸出窗的 Build子窗口中提示錯誤，如果是語法錯誤，用戶可以通過鼠標左鍵雙擊錯誤提示行，來定位引起錯誤的源文件行。（2）加載調試µVision 3調試器提供了軟件仿真和GDI 驅動兩種調試模式，采用UL

35、INK2仿真器調試時，首先將集成環境與ULINK2仿真器連接，按照前面 3小節中的工程配置方法對要調試的工程進行配置后，點擊Flash-> Download菜單項可將目標文件下載到目標系統的指定存儲區中，文件下載后即可進行在線仿真調試。七、思考題利用µVision IDE完成一個匯編語言程序的設計需要哪些步驟？如何利用µVision IDE建立與配置一個工程？八、實驗報告實驗報告應包括實驗目的，主要內容，簡述實驗原理，方法和手段，包括對µVision IDE軟件知識與操作環境的預習、實驗過程、結果記錄和心得體會等。九、其它說明不可在上電時插拔串口，JTAG，

36、SD卡等外圍設備。實驗 3：匯編指令實驗實驗學時：2實驗類型：驗證實驗要求：必修一、實驗目的1、本實驗將介紹幾個簡單的基礎開發實例，既能幫助讀者掌握 MDK 嵌入式軟件的基本開發過程，同時也能讓讀者了解ARM 處理器的基本結構、指令集、存儲系統以及基本接口編程。2、初步學會使用µVision IDE for ARM 開發環境及ARM 軟件模擬器； 3、通過實驗掌握簡單ARM 匯編指令的使用方法。二、實驗內容Ø 1、熟悉開發環境的使用并使用 ldr/str，mov 等指令訪問寄存器或存儲單元Ø 2、使用add/sub/lsl/lsr/and/orr 等指令，完成基本

37、算術/邏輯運算。三、實驗原理、方法和手段ARM 處理器共有37個寄存器： l1. 31個通用寄存器，包括程序計數器(PC)。這些寄存器都是 32 位的； l2. 6個狀態寄存器。這些寄存器也是 32 位的，但是只是使用了其中的12 位。這里簡要介紹通用寄存器，關于狀態寄存器的介紹，請參照下一節。（1）ARM 通用寄存器 通用寄存器（R0-R15）可分為三類： l 不分組寄存器R0R7； l 分組寄存器 R8R14； l 程序計數器 PC。（2）存儲器格式 ARM 體系結構將存儲器看作是從零地址開始的字節的線性組合。字節零到字節三放置第一個字（WORD），字節四到字節七存儲第二個字，以此類推。（

38、3）REALVIEW 基礎知識 µVision3 IDE 集成了REALVIEW匯編器AARM、編譯器 CARM、鏈接器LARM，若采用GNU 編譯器則需要下載安裝相應的工具包。本書所有例程代碼均按照 REALVIEW的語法和規則來書寫。關于AARM、CARM 和LARM 的規范和具體使用，可參照 µVision3 IDE 所帶的幫助文檔，在此不再贅述。四、實驗組織運行要求采用集中授課形式。五、實驗條件硬件：PC 機； 軟件：MDK集成開發環境，Windows 98/2000/NT/XP。六、實驗步驟1. 新建工程 首先在KeilARMExamplesMini2410-IV

39、4.1_asm1 目錄下建立文件夾命名為 Asm1_a，運行µVision3 IDE 集成開發環境，選擇菜單項“Project -> New-> µVision Project” ，系統彈出一個對話框，按照圖4-1-3 所示，輸入相關內容。點擊“保存”按鈕，將創建一個新工程 asm_1a.Uv2。2. 為工程選擇 CPU 新建工程后，要為工程選擇 CPU，如圖3-1所示，在此選擇 SAMSUNG 的S3C2410A：圖3-1 選擇 CPU3. 添加啟動代碼在圖1中點“確定”后，會彈出一個對話框，問是否要添加啟動代碼。如圖1所示。由于本實驗是簡單的匯編實驗，因此不

40、需要啟動代碼，選擇否。4. 選擇開發工具 要為工程選擇開發工具，在 Project - Manage - Components,Environment and Books - Folder/Extensions對話框的 Folder/Extensions頁內選擇開發工具，如圖3-2所示。圖3-2 選擇開發工具從圖中可以看到，有三個開發工具可選，在此選擇RealView Compiler。 5. 建立源文件 點擊菜單項File - New，系統彈出一個新的、沒有標題的文本編輯窗，輸入光標位于窗口中第一行，按照實驗參考程序編輯輸入源文件代碼。編輯完后，保存文件 asm1_a.s。(源代碼可以參考D

41、ISK3_S3C241003-Codes01-MDKMini2410-IV4.1_asm1中的asm1_a.s文件) 6. 添加源文件單擊工程管理窗口中的相應右鍵菜單命令，選擇Add Files to，會彈出文件選擇對話框，在工程目錄下選擇剛才建立的源文件 asm1_a.s。如圖3-3所示。圖3-3 添加源文件7. 工程配置 把光盤 DISK3_S3C241003-Codes01-MDKMini2410-IV4.1_asm1Asm1_a 目 錄 中 的DebugINRam.ini 文件拷貝到KeilARMExamplesMini2410-IV4.1_asm1Asm1_a 目錄下。選擇菜單項Pr

42、oject->Option for Target，將彈出工程設置對話框，如圖3-4所示。對話框會因所選開發工具的不同而不同，在此僅對 Target選項頁、Linker 選項頁及 Debug 選項頁進行配置。Target選項頁的配置如圖3-4；Linker 選項頁的配置如圖3-5；Debug 選項頁的配置如圖3-6。需要注意，在 Debug 選項頁內需要一個初始化文件：DebugINRam.ini。此.INI 文件用于設置生成的.AXF 文件下載到目標中的位置，以及調試前的寄存器、內存的初始化等配置操作。它是由調試函數及調試命令組成調試命令腳本文件。圖3-4 基本配置Target圖3-5

43、基本配置Linker圖3-6 基本配置Debug8. 生成目標代碼 選擇菜單項Project - Build target或快捷鍵F7，生成目標代碼。在此過程中，若有錯誤，則進行修改，直至無錯誤。若無錯誤，則可進行下一步的調試。 9. 調試 選擇菜單項Debug - Start/Stop Debug Session 或快捷鍵 Ctrl+F5，即可進入調試模式。若沒有目標硬件，可以用µVision 3 IDE 中的軟件仿真器，做如下調試工作： l 打開memory 窗口，單步執行，觀察地址 0x30200000 中內容的變化； l 單步執行，觀察寄存器的變化； l 結合實驗內容和相關資

44、料，觀察程序運行，通過實驗加深理解 ARM 指令的使用； l 理解和掌握實驗后，完成實驗練習題。 實驗B 與上述步驟完全相同，只要把對應的 asm1_a.s文件改成asm1_b.s以及工程名即可。實驗參考程序 1. 實驗A 匯編程序： ;* ; NAME: asm1_a.s ; Author: TYW /WUHAN R&D Center,Embest ; Desc: ARM instruction examples ; History: 2007.5.1 ;* ;/*- */ ;/* constant define */ ;/*- -*/ x EQU 45 ; x=45 y EQU 6

45、4 ; y=64/ stack_top EQU 0x30200000 ; define the top address for stacks export Reset_Handler ;/*- -*/ ;/* code */ ;/*-*/ AREA text,CODE,READONLY export Reset_Handler ; code start */ ldr sp, =stack_top mov r0, #x ; put x value into R0 str r0, sp ; save the value of R0 into stacks mov r0, #y ; put y va

46、lue into R0 ldr r1, sp ; read the data from stack,and put it into R1 add r0, r0, r1 ; R0=R0+R1 str r0, sp stop b stop ; end the code cycling end 注意：語句export Reset_Handler前面必須有空格，具體原因請參考ARM指令格式文檔。 調試命令腳本文件： /* <<< Use Configuration !disalbe! Wizard in Context Menu >>> */ /* Name: De

47、bugINRam.ini */ FUNC void Setup (void) / <o> Program Entry Point, .AXF File download Address PC = 0x30000000; map 0x00000000,0x00200000 read write exec / Map this memory to be read、write and exec map 0x30000000,0x34000000 read write exec / Map this memeory to be read,write and exec Setup(); /

48、Setup for Running /g， main 2. 實驗B 匯編程序 ;#* ;# NAME: asm1_b.s ;# Author: WUHAN R&D Center, Embest ;# Desc: ARM instruction examples ;# History: TianYunFang 2007.05.12 ;#* ;/*- */ ;/* constant define */ ;/*- */ x EQU 45 ;/* x=45 */ y EQU 64 ;/* y=64 */ z EQU 87 ;/* z=87 */ stack_top EQU 0x30200000

49、 ;/* define the top address for stacks*/ export Reset_Handler ;/*- */ ;/* code */ ;/*- */ AREA text,CODE,READONLYReset_Handler ;/* code start */ mov r0, #x ;/* put x value into R0 */ mov r0, r0, lsl #8 ;/* R0 = R0 << 8 */ mov r1, #y ;/* put y value into R1 */ add r2, r0, r1, lsr #1 ;/* R2 = (R

50、1>>1) + R0 */ ldr sp, =stack_top str r2, sp mov r0, #z ;/* put z value into R0 */ and r0, r0, #0xFF ;/* get low 8 bit from R0 */ mov r1, #y ;/* put y value into R1 */ add r2, r0, r1, lsr #1 ;/* R2 = (R1>>1) + R0 */ ldr r0, sp ;/* put y value into R1 */ mov r1, #0x01 orr r0, r0, r1 mov r1

51、, R2 ;/* put y value into R1 */ add r2, r0, r1, lsr #1 ;/* R2 = (R1>>1) + R0 */ stop b stop ;/* end the code cycling*/ END調試命令腳本文件與實驗A 相同。七、思考題1編寫程序循環對 R4R11 進行累加 8 次賦值，R4R11 起始值為 18，每次加操作后把R4R11 的內容放入SP 棧中，SP 初始設置為0x800。最后把R4R11 用 LDMFD指令清空賦值為0。 2更改實驗A中X、Y 的值，觀察執行結果。 八、實驗報告實驗報告應包括實驗目的，主要內容，簡述實驗原理，方法和手段，包括對µVision IDE軟件知識與操作