ARM微处理器实验指导书选修.docx
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ARM微处理器实验指导书选修
嵌入式微处理器结构与应用
——基于ARM7TDMI微处理器S3C44B0X
实验指导书
<选修班)
撰稿人:
韩桂明张锟
2018年3月
信息科技学院电子项目系
实验目录
实验一实验开发环境的创建和使用
一、实验目的
1.熟悉ADS1.2开发环境,学习使用ADS编译、下载、调试并跟踪程序。
2.了解嵌入式开发的基本思想和过程。
3.了解UP-NETARM3000实验箱,学会ARM仿真器的使用。
4.掌握Windows超级终端的设置,能够正确使用实验箱提供的BIOS功能。
二、实验内容
1.运行Windows系统下的超级终端,通过超级终端查看BIOS启动情况。
2.配置ADS集成开发环境,新建一个简单的项目文件,并编译这个项目文件。
3.学习ARM仿真器的使用和开发环境的设置。
4.下载已经编译好的文件到嵌入式控制器中运行,学会在程序中设置断点,观察系统内存和变量,为调试应用程序打下基础。
三、实验设备及工具
1.硬件:
UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。
2.软件:
PC机操作系统WinXP、ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。
四、实验步骤
1.超级终端设置及BIOS功能使用
1)运行Windows系统下的超级终端 如果要求输入区号、电话号码等信息请随意输入。 出现如图1.1所示对话框时,为所建超级终端取名,如“arm”;可以为其选一个图标,然后单击“确定”按钮。 图1.1创建超级终端 2)在接下来的对话框中选择ARM开发平台实际连接的PC机串口<如COM1),按确定后出现如图1.2所示的属性对话框,设置通信的格式和协议。 这里波特率为115200,数据位8,无奇偶校验,停止位1,无数据流控制。 按确定完成设置。 图1.2设置串行口 3)完成新建超级终端的设置以后,可以选择超级终端文件菜单中的保存,将当前设置保存为一个特定超级终端到桌面上,以备后用。 用串口线将PC机串口和平台UART0正确连接后,就可以在超级终端上看到程序输出的信息。 4)启动开发板,按住开发板上键盘的任意按键,使开发板进入BIOS设置状态。 如图1.3所示。 图1.3系统的BIOS设置程序 5)该画面上提示了该BIOS的版本等信息。 ShellMenu是平台的检测菜单,每个条目的最左边字母是该功能的快捷键,按PC机键盘相应键将执行对应功能。 注意操作时保持超级终端处于激活状态,并且PC机键盘必须为小写。 6)用户可以按超级终端的提示尝试部分测试功能,其中: l: 测试LCD的文本和图形显示。 执行该命令后LCD上会打出文本提示,然后进入图形模式并显示一幅彩色条形图案,然后在超级终端上看提示按任意键返回文本模式,并退出LCD测试返回测试菜单。 o: 格式化开发平台的16MFLASH,其中的文件将丢失,需要重新拷贝。 执行该命令后超级终端上会出现确认提示,如果按“y”键则会格式化Flash,之后返回菜单。 n: 设置开发平台网卡的IP地址,子网掩码等,下有子菜单。 执行该命令后出现子菜单: p: 设置MAC地址,执行该命令后按提示操作 i: 设置IP地址,执行该命令后按提示操作,请与所在局域网在同一网段 m: 设置子网掩码,执行该命令后按提示操作 g: 设置网关的IP地址,执行该命令后按提示操作 s: 保存所设地址,设置完IP地址等后必须执行该命令保存设置,否则设置无效 d: 设置默认地址 q: 退出子菜单,返回到主菜单。 u: 激活开发平台的USB连接,开发平台的Flash可以作为U盘使用,从而可以方便的将字库和应用程序等文件从PC机拷贝到平台的FLASH中。 使用此功能时,必须保证USB电缆正确连接。 e: 测试由ZLG7289驱动的LED显示,共分3步,请看超级终端提示按任意键继续,同时观察LED的变化,最后返回主菜单。 k: 测试由ZLG7289控制的键盘扫描,执行该命令后按开发平台的键盘,看超级终端的键名显示,而在超级终端上按PC键盘任意键则退出测试返回菜单。 s: 测试开发平台触摸屏,触摸屏有动作时在超级终端上会显示动作类型和坐标。 按PC键盘任意键后,再点一下触摸屏即可退出测试并返回主菜单。 h: 设置触摸屏的坐标基准点,也就是校屏功能。 需要按提示点击触摸屏的3个位置并保存结果。 a: 测试开发平台的AD电路,执行该命令后调节平台的4个电位器,在超级终端上显示AD0-AD3的数值。 按PC键盘任意键退出测试并返回。 d: 测试开发平台的DA电路,在超级终端显示电压值,需要用电压表测量平台DA输出端子。 按PC键盘任意键退出测试并返回。 t: 设置开发平台的RTC时间参数,该时间由开发平台上的钮扣电池保证持续计时。 请按提示确认修改时间并分别输入时间。 设置完成合需要保存,否则设置参数无效。 i: 测试平台的音频电路,执行该命令后可以听到一段从平台扬声器发出的音乐。 请适当调节音量电位器。 m: 测试平台的两个电机,需要打开电机附近的电机电源开关,按提示分别测试直流电机和步进电机。 c: 测试平台的CAN控制器。 执行该命令在超级终端显示CAN控制器ID,正常应该显示1234或0000。 b: 引导FLASH中的应用程序system.bin。 执行该功能将退出BIOS状态,把控制交给应用程序。 7)按PC键盘的u键<要使超级终端处于活动状态),这时超级终端上会显示如图1.4所示的信息。 图1.4进入U盘状态 这时,在“我的电脑”中可以发现多了一个“可移动磁盘”,这就是开发板的海量存储器16M非线性Flash。 开发平台的Flash芯片就像一个U盘,可以通过“我的电脑”进行操作。 可以把编译后生成的system.bin文件通过USB下载到嵌入式开发板中,复位系统,运行并检查输出结果。 <提示> system.bin文件是系统通过BIOS引导以后,装入内存中运行的默认文件名。 2.配置ADS集成开发环境 1>运行ADS1.2集成开发环境 选择“File|New…”菜单,在对话框中选择Project,如图1.5所示,新建一个项目文件。 图中示例的项目名为Exp6.mcp。 图1.5新建项目 点“set…”按钮可为该项目选择路径如图1.6所示,选中CreatFolder选项后将以图1.5中的ProjectName为名创建目录,这样可以将所有与该项目相关的文件放到该项目目录下,便于管理项目。 图1.6保存项目 在图1.5中项目模板列表中我们选择ARMExecutableImage通用模板。 我们随后将一步一步的把它配置成针对我们ARM3000开发板的模板44B0ARMExecutableImaage,并把它拷贝到ADS1.2安装目录下的Stationery目录中<所有的项目模板都在此目录下)。 以后我们新建项目时,在项目模板列表中直接选中44B0ARMExecutableImaage模板选项,就不必每次重新配置模板了。 2)在新建的项目中,如图1.7所示,选择Debug版本,使用Edit|DebugSettings菜单对Debug版本进行参数设置。 图1.7选择版本 在DebugSettings对话框中选择TargetSettings项,如图1.8所示。 在Post-linker一栏中选择ARMfromELF,点击右下角的Apply使其有效。 图1.8TargetSettings 在DebugSettings对话框中选择ARMLinker项,如图1.9。 在Output下的Linktype中有三种类型的连接方式,我们常用的是Simple和Scattered两种。 如果程序需要用到标准C库函数的话需要按Scattered进行连接地址的设置。 如果用不到标准C库函数的话,请选择Simple选项。 下面以Simple方式设置为例: 在ARMLinker项的Output选项卡中,我们选择Simple选项,如图1.9所示。 在Simpleimage框中设置连接的Read-Only<只读)和Read-Write<读写)地址。 地址0x0c080000是开发板上SDRAM的真实地址,是由系统的硬件决定的;0x0c200000指的是系统可读写的内存地址。 也就是说0x0c080000~0xC1fffff之间是只读区域,存放程序的代码段,在0xC200000开始是程序的数据段。 图1.9设置连接地址范围 点击Layout选项卡,在Layout选项卡的Placeatbeginningofimage框中设置程序的入口模块。 如图1.10所示,指定在生成的代码中,程序从44binit.s开始运行的。 Object设为44binit.o,section设为init。 图1.10设置入口模块 3)在DebugSettings对话框中选择ARMfromELF项,如图1.11。 在Outputfilename框中设置输出文件名为system.bin,这就是要下载到开发板的嵌入式应用程序文件。 图1.11设置输出文件名 4)回到如图1.7所示的项目窗口中,选择Release版本,使用Edit|ReleaseSettings菜单对Release版本进行参数设置。 参照前文设置Release版本的Post-linker、连接地址范围、入口模块和输出文件。 5)回到项目窗口中,选择Targets选项卡,如图1.12所示。 选中DebugRel版本,按Del键将其删除。 图1.12删除DebugRel版本 6)设置完成后,可以将该新建的空项目文件作为模板保存以便以后使用。 在ADS1.2软件安装目录下的Stationery目录下新建名为ARM44B0XSimpleImage的模板目录,再将刚设置完的mcp项目模板文件存放到该目录下。 这样以后新建项目的时候,就能看到图1.13所示以“ARM44B0XSimpleImage”为名字的模板了。 图1.13显示44B0ARM模板 <提示> 建议同学们将老师提供的“ARM44B0XScatteredImage”子目录直接拷贝到ADS1.2安装目录下的Stationery目录中,这样也能在新建项目对话框中看到这个模板。 此模板为Scattered版本,其中已经设置好针对本开发板的参数。 3.建立项目文件 配置好针对UP-ARM3000的开发环境后,可以执行菜单Project|AddFiles把和项目相关的所有文件加入到项目中。 ADS1.2不能自动按文件类别对这些文件进行分类,需要的话用户可以执行菜单Project|CreateGroup创建文件组,然后分别将不同类的文件加入到不同的组,以方便管理。 如图1.14所示。 更为简单的办法是,在新建项目时ADS创建了和项目同名的目录,在该目录下按类别创建子目录并存放项目文件。 然后用鼠标选中项目子目录,将其拖动到项目文件窗口,松开鼠标。 这样ADS将以子目录名建立同名文件组并以此对文件分类。 这里我们把init和STARTUP两个目录拷贝到新建的项目目录下,然后选中这两个目录,拖动到项目文件窗口,松开鼠标。 这样ADS将以init和STARTUP目录名建立同名文件组并以此对文件分类。 图1.14加入项目文件 双击图1.14中的Main.c打开该文件,可以看到Main(>函数的内容: intmain(void> { ARMTargetInit(>。 //开发版初始化 LCD_Init(>。 LCD_ChangeMode(DspTxtMode>。 //转换LCD显示模式为文本显示模式 LCD_Cls(>。 //文本模式下清屏命令 LCD_printf("Helloworld! \n">。 //向液晶屏输出 Uart_Printf("\nHelloworld! \n">。 //向串口输出 while(1>。 } 读者可以查看其他源文件的内容以对系统运行有所了解。 可以发现ADS的文本编辑器可以按语法分颜色显示,读者可以根据喜好在Edit菜单下的Preferences窗口中进行设置。 4.进行程序的在线仿真、调试 1>回到项目窗口选中Debug版本,执行菜单Project|Make对项目进行编译连接。 在出现的错误/警告窗口中选择某错误/警告信息,ADS会自动打开相应源文件并用箭头指向出错的文本行。 如果某个源文件被修改,重新编译时ADS会自动同步各文件的日期信息。 2>在ADS中执行菜单Project|Debug启动ADS1.2的调试工具AXD。 3>在AXD中执行菜单Options|ConfigureTarget对AXD进行设置。 如图1.15所示。 选择ADP即远程调试,点Configure按钮进一步设置具体参数,如图1.16所示。 图1.15设置AXD参数 4)在图1.16中点Select按钮选择远程连接为ARMethernetdriver,点Configure按钮输入仿真器的IP地址。 如果用户使用的是并行口仿真器,请输入127.0.0.1即可。 图1.16设置远程连接 5)等待程序装载完毕以后,通过Execute|Go菜单以及Execute|Stop<或者工具栏中的相应按钮)运行或暂停程序。 程序暂停后在窗口中将显示出程序暂停的位置。 6)通过Execute|Step菜单<或者工具栏中的相应按钮)可以单步运行程序。 也可以使用StepIn、StepOut菜单命令进入或者跳出函数的调用。 RunToCursor命令运行到光标位置。 7)程序停止后可以通过ProcessorViews|Sources菜单查看源文件,并可在适当位置按F9设置端点。 8)使用在ProcessorView菜单下的Registers、Variables和Memory命令可以查看工作寄存器或者内存变量。 读者可以逐一地尝试,为以后调试程序打下基础。 <提示> 在进行调试时在ADS中必须选择当前项目的Debug版本,如果选择Release版本则无法正常调试程序。 实验二ARM汇编程序实验 一、实验目的 1.掌握ARM汇编指令的含义和使用方法。 2.了解ARM指令灵活的第二操作数。 3.学习简单汇编程序的编写。 二、实验内容 1.使用ARM的数据传送指令,能够访问寄存器和存储器。 2.使用相关指令完成数据加/减运算及逻辑运算。 三、实验设备及工具 1.硬件: UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。 2.软件: PC机操作系统WinXP、ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 实验参考程序: 五、实验步骤 1.启动ADS1.2,建立一个项目文件。 然后建立汇编源文件,添加到项目中,编写实验程序。 2.编写好实验程序后,编译连接项目,选择Project—>Debug,启动AXD进行软件仿真调试。 或者点击Debug图标。 3.调试并观察程序执行过程 1)AXD调试模式,选择Options->ConfigureTarget,如图: 2)选择软件仿真,点击ARMUL,并点击OK。 3)点击LoadImage,装载我们的.axf文件 4)打开寄存器窗口 说明: 使用鼠标左键选择一个寄存器,然后右击,在Format项中选择显示格式Hex、Decimal等,如图所示。 单步运行程序,观察寄存器值的变化。 说明: 有变化的寄存器会以红色显示,如图。 4.编写、调试、观察以下程序 通过课本P61页【例3.5】【例3.6】,掌握无符号数和有符号数的相关运算。 六、思考题 1.指令“MOVR0,#0x12345678”是否正确? 为什么? 2.将参考程序中应用CMP指令的代码,功能改为“若<5*Y/2)>(2*X>,则R5=R5|0x000000FF,否则R5=R5&0XFFFF0000”,程序应如何修改? 3.更改参考程序X的值为200,Y的值为163,单步运行程序,每执行一步程序的结果是多少? 实验三GPIO输出控制实验 一、实验目的 1.熟悉S3C44B0ARM芯片的GPIO输入输出配置方法。 2.通过实验掌握ARM芯片I/O控制LED显示的方法。 。 3.进一步熟悉ARM汇编语言程序设计步骤。 二、实验内容 1.熟悉ARM芯片I/O口的编程配置方法。 2.熟悉S3C44B0芯片I/O口配置寄存器。 3.通过编程实现GPIO的E口输入,A口输出来控制实验平台上的LED。 三、实验设备及工具 1.硬件: UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。 2.软件: PC机操作系统WinXP、ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 S3C44B0芯片上共有71个多功能I/O引脚,它们分为7组I/O端口: ●2个9位I/O端口<端口E和F)。 ●2个8位I/O端口<端口D和G)。 ●1个16位I/O端口<端口C)。 ●1个10位I/O端口<端口A)。 ●1个11位I/O端口<端口B)。 每组端口都可以通过软件配置寄存器来满足不同系统和设计的需要。 1)流程示意图 延时 2>部分参考程序 3>电路原理图 VCC3.3 五、实验步骤 1.启动ADS1.2,建立一个项目文件。 然后建立汇编源文件,添加到项目中,编写实验程序。 2.编写程序,实现用E口输出控制LED灯亮、灭的汇编程序。 3.单步运行程序,查看工作寄存器;并观察LED灯的亮、灭情况。 六、思考题 1.用C语言如何实现上述程序的编写。 实验四GPIO输入控制实验 一、实验目的 1.熟悉S3C44B0ARM芯片的GPIO输入输出配置方法。 2.通过实验掌握ARM芯片I/O控制LED显示的方法。 。 3.进一步熟悉ARM汇编语言程序设计步骤。 二、实验内容 1.熟悉ARM芯片I/O口的编程配置方法。 2.熟悉S3C44B0芯片I/O口配置寄存器。 3.通过编程实现GPIO的E口输入,A口输出来控制实验平台上的LED。 三、实验设备及工具 1.硬件: UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。 2.软件: PC机操作系统WinXP、ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 S3C44B0芯片上共有71个多功能I/O引脚,它们分为7组I/O端口: ●2个9位I/O端口<端口E和F)。 ●2个8位I/O端口<端口D和G)。 ●1个16位I/O端口<端口C)。 ●1个10位I/O端口<端口A)。 ●1个11位I/O端口<端口B)。 每组端口都可以通过软件配置寄存器来满足不同系统和设计的需要。 1)流程图 判断E口输入情况 2>部分参考程序 3>电路原理图 GPE7 输入 五、实验步骤 1.启动ADS1.2,建立一个项目文件。 然后建立汇编源文件,添加到项目中,编写实验程序。 2.编写实现E口输入的汇编程序,使用JTAG进行仿真调试。 3.编写程序,实现用A口输出控制LED灯亮、灭的汇编程序。 4.编写程序,通过E口输入来控制A口的LED灯亮、灭,A口、E口的配置采用调用子程序的方式。 5.单步运行程序,查看工作寄存器;并观察LED灯的亮、灭情况。 六、思考题 1.用C语言如何实现上述程序的编写。 实验五PWM信号实验 一、实验目的 1.了解PWM信号的特点。 2.掌握S3C44B0X产生PWM信号的方法。 3.练习如何优化代码。 二、实验内容 1.定时器工作方式设置。 2.配置GPIO为PWM信号输出引脚。 三、实验设备及工具 1.硬件: UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。 2.软件: PC机操作系统WinXP、ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 1.实验电路示意图如下: PWM信号输出 2.实验主程序框图如下: 停机等待 3.实验参考程序: PCONEEQU0X01D20028 PDATEEQU0X01D2002C PUPEEQU0X01D20030 TCFG0EQU0X01D50000 TCFG1EQU0X01D50004 TCONEQU0X01D50008 TCNTB3EQU0X01D50030 TCMPB3EQU0X01D50034 TCNTO3EQU0X01D50014 CMD1EQU0X00A0000 CMD2EQU0X0090000 AREAtime,CODE,READONLY ENTRY。 程序入口 CODE32。 指定为32位的ARM程序代码 START LDRR1,=PCONE LDRR0,=0X02000 STRR0,[R1] LDRR1,=PUPE。 不配置E口的上拉电阻 LDRR0,=0X1FF STRR0,[R1] LDRR1,=TCFG0 LDRR2,=0X0000FF00 STRR2,[R1] LDRR1,=TCFG1 LDRR2,=0X02000 STRR2,[R1] LDRR1,=TCNTB3 LDRR2,=0XFFFFFFFF STRR2,[R1] LDRR1,=TCMPB3 LDRR2,=0X88888888 STRR2,[R1] LDRR1,=TCON LDRR2,=CMD1 STRR2,[R1] LDRR1,=TCON LDRR2,=CMD2 STRR2,[R1] WAITBWAIT END 五、实验步骤 1.启动ADS1.2,建立一个项目文件。 然后建立汇编源文件,添加到项目中,编写实验程序。 2.编写程序实现PWM输出控制LED灯亮度,使用JTAG进行仿真调试。 3.单步运行程序,查看工作寄存器;并观察LED灯的情况。 4.修改、完善源程序,实现程序的模块化。 六、思考题 1.在进行汇编模块化编程的时候如何建立堆栈,实现对现场的保护。 2.用C语言如何实现上述程序的编写。 实验六定时中断实验 一、实验目的 1.了解S3C44B0X处理器的定时器应用方法。 2.掌握S3C44B0X处理器上中断的程序编写。 3.进一步熟悉平台硬件及其驱动程序的编写。 二、实验内容 1.设置并启动定时器。 2.设置中断,编写定时器中断服务程序,对中断次数进行计数并用LED显示结果。 三、实验设备及工具 1.硬件: UP-NETARM3000实验箱、JTAG仿真器、PC机。 2.
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