嵌入式系统实验指导书12级前半部分Word文件下载.docx
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◆4个USBHostA型接口(支持USB1.1协议)
◆1个USBSlaveB型接口(支持USB1.1协议)
◆1个SD卡存储接口
◆1路立体声音频输出接口,1路音频输入接口
◆1个2.54mm的20针Jtag接口,可以使用它进行软件仿真和单步调试以及下载u-boot
◆4x4的UserButtons
◆板载AD转换测试
◆板载PWM功能测试(控制直流电机调速)
◆板载44PinIDE接口
◆板载实时时钟电池
◆系统复位开关和指示灯
◆CAN总线接口
◆多功能扩展接口
◆两路DA
◆开关量若干个
◆8个数码管
◆1个蜂鸣器
◆8个LED灯
◆1个VGA接口
◆1个直流电机
◆1个步进电机
◆1个扩展FPGA模块的专用接口
1.3硬件资源分配
◆地址空间分配和片选信号定义
S3C2440芯片支持两种启动模式:
一种是从NandFlash启动;
另一种是从NorFlash启动。
实验箱
支持这两种启动方式,在此两种启动模式下,各个片选的存储空间分配是不同的,如下图所示:
上图左边是nGCS0片选的NorFlash启动模式下的存储分配图;
右边是NandFlash启动模式下的存储分配图。
(说明:
选择NandFlash和NorFlash启动的由核心板上的J1来控制:
当短接帽接上后,就是NandFlash启动;
取掉短接帽就是NorFlash启动。
)
由上图可以看出,在NandFlash启动模式下,CPU内部的4KB的BootInternalSRAM被映射到nGCS0的片选空间,当程序启动时,CPU会自动拷贝程序的前4KB到这段空间中,然后开始运行。
所以,如果应用程序超过4KB,就需要在这开始的4KB代码中完成对NandFlash等设备进行初始化,并且实现从NandFlash读取数据到板载SDRAM中,并且从这4KB的空间跳转到板载SDRAM空间中;
在NorFlash启动模式下,由于nGCS0片选所对空间就是NorFlash所映射的空间了。
板载SDRAM地址空间:
0x30000000~0x34000000。
1.4实验模块
实验箱包含丰富的实验电路和可选实验模块,这些外围电路模块与ARM9芯片共同组成一个系统,以完成ARM9的系列实验,另外提供可外扩接口,方便自行开发外围模块进行其它实验。
1.4.1模拟信号发生器
电位器电路用于产生可变的模拟量,为AD提供实验数据。
顺时针旋转,电压增大;
逆时针旋转,电压减小。
最大电压5V,最小电压0V。
下图为原理图以及实验箱使用的电位器实物,电位器有一个黑色外壳。
电位器实物有3个引脚左右引脚接5V和地,中间的引脚为模拟量输出。
1.4.2开关量发生器
实验箱上有8只拨动开关,实际连线的有4只:
S201~S204,另外4只作为其它扩展用。
拨动开关用来产生“0”、“1”的逻辑电平。
开关向上拨产生低电平“0”,反之产生高电平“1”。
如下图MOTERK1~MOTERK4分别为4个IO引脚,进行实验时读取相应引脚的状态来判断相应拨动开关的状态。
1.4.3数码管模块
实验箱上有8只8段数码管:
U503~U510,使用74F164芯片(串入并出芯片)对数码管进行控制,8只数码管的控制使用串行方式,实现8只流水数码管。
其中3只电路图如下,另外5只接线相同:
1.4.4发光二极管(LED灯)与蜂鸣器模块
实验箱有8只发光二极管:
D501~D508,和一只蜂鸣器U502。
发光二极管使用八个IO来控制其亮灭。
另外使用一个IO来实现对蜂鸣器的控制。
LED1-LED8分别连接至GPJ4,GPJ1,GPJ2,GPJ11,GPJ0,GPJ10,GPJ8,GPJ12。
蜂鸣器连接至GPJ9。
1.4.5AD模块
S3C2440芯片内部自带8路AD,其中4路作为触摸屏控制器使用,另外4路作为普通AD功能使用。
因S3C2440内部的AD采样的电压范围在0~3.3V之间,因此需要对输入的模拟信号进行分压,通过软件来还原。
实验箱的AD采样输入范围最好控制在0~5v范围。
1.4.64×
4按键模块
实验箱包含一个4x4的键盘,采用8个IO引脚对其进行扫描,因为进行的是行列扫描,因此不需要16个IO引脚来对应每一个按键,但行列扫描有其缺点,同时扫描多个按键按下的情况时,有些按键因为位置的原因,无法被确认,仅对扫描单键按下效果好。
1.4.7.步进电机
实验箱包含的步进电机由U604、U202、U203来驱动,其中U202,U203为双路高速大电流外设驱动芯片。
拨动开关S205控制步进电机的电源,正常工作拨到上方,拨到下方则不工作。
控制步进电机的S3C2440引脚与开关量相关引脚复用,实验时要注意,进行步进电机实验则将开关量的拨动开关拨到下方,进行开关量实验时将步进电机的S205开关拨到下方。
1.4.8DA模块
实验箱的DA模块采用TLC5615芯片来实现,电压基准芯片使用TL431提供2.5V基准电压。
1.4.9.直流电机模块
实验箱的直流电机由通过专用电机控制芯片L298N来进行控制,其中ENA脚用来控制转速,始终为高电平时最速最快。
1.4.10.RS232串口模块
实验箱包含两个普通RS232串口模块,一个是调试用的DBGU串口(J402),另外一个串口(J403)。
S3C2440的TTL电平串口信号经过3232芯片(实现TTL电平到232电平的转换)后转换成了标准RS-232电平。
1.4.11.CAN总线模块
实验箱包含一个CAN总线模块,使用MCP2515芯片作为CAN总线控制器,通过SPI接口与S3C2440进行通信,收发数据。
模块使用隔离电源保证通信过程中的干扰最小。
MCP2515使用的晶体是24M,在设置CAN总线工作速度时需要考虑。
1.4.12液晶屏与触摸屏
实验箱上包含有液晶屏与触摸屏,触摸屏与液晶屏是两个独立的部分,触摸屏是透明的一层“玻璃”被放在液晶屏的上面,看似一个整体。
触摸屏有很多种,如电阻屏,电容屏等等,本实验箱采用最通用的四线电阻屏。
触摸屏的接线原理图如下图,S3C2440通过其内部的4路AD作为触摸屏控制器。
液晶屏与S3C2440的接线原理图如下。
第二章基于ARM系统资源的实验
J-LINK在ADS下的配置
1、打开AXD,选择菜单”options”中的”configuertarget⋯”出现下图:
点击”ADD”,在弹出的列表框中找到JLinkRDI.dll如下图:
jlink安装的默认路径是C:
\ProgramFiles\SEGGER\JLinkARM_V402d
打开后再点击Configure进行配置,一般不需要,直接点击”OK”,如果此时连接了jlink仿真器和实验箱,即可进入正确的调试模式。
第一次运行需要先设置一下,单击SettingJTAGsetting,具体设置如下图所示:
点击OK后单击DetectTarget即会检测到ARM920T的芯片,然后再进行调试,其他设置与jlink一样。
2、连接上后,拷贝光盘中的2440init.txt到ads安装目录下,再次选择”Options”菜单,点击”ConfiguerInterface”如下图
选中RunConfigurationScript,然后点击Browse…,选中刚刚拷贝的2440init.txt,如下图:
点击”打开”,然后点击”确定”,配置好后即会出现如下图所示信息,此时即可加载映像文件进行调试了。
实验一ARMADS1.2开发环境创建与简要介绍
一、实验目的
1.熟悉ADS1.2开发环境,正确应用并口仿真器进行编译、下载、调试。
二、实验内容
1.学习ADS1.2开发环境
三、实验设备
1.嵌入式实验箱,PC机,J-link仿真器
2.ADS1.2集成开发环境
四、实验步骤
1.ADS1.2下建立工程
1.运行ADS1.2集成开发环境(CodeWarriorforARMDeveloperSuite),点击File|New,在New对话框中,选择Project栏,其中共有7项,ARMExecutableImage是ARM的通用模板。
选中它即可生成ARM的执行文件。
同时,如图2-1
图2-1
还要在,Projectname栏中输入项目的名称,以及在Location中输入其存放的位置。
按确定保存项目。
2.在新建的工程中,选择Debug版本,如图2-2,使用Edit|DebugSettings菜单对Debug版本进行参数设置。
图2-2
3.在如图2-3中,点击DebugSetting按钮,弹出2-4图,选中TargetSetting项,在Post-linker栏中选中ARMfromELF项。
按OK确定。
这是为生成可执行的代码的初始开关。
图2-3
图2-4
4.在如图2-5中,点击ARMAssembler,在ArchitectureorProcesser栏中选ARM920T。
这是要编译的CPU核。
图2-5
5.在如图2-6中,点击ARMCCompliler,在ArchitectureorProcesser栏中选ARM920T。
图2-6
6.在如图2-7中,点击ARMlinker,在outpur栏中设定程序的代码段地址,以及数据使用的地址。
图中的ROBase栏中填写程序代码存放的起始地址,RWBase栏中填写程序数据存放的起始地址。
该地址是属于SDRAM的地址。
图2-7
图2-8
在options栏中,如图2-8,Imageentrypoint要填写程序代码的入口地址,其他保持不变,如果是在SDRAM中运行,则可在0x30000000—0x30ffffff中选值,这是16MSDRAM的地址,但是这里用的是起始地址,所以必须把你的程序空间给留出来,并且还要留出足够的程序使用的数据空间,而且还必须是4字节对齐的地址(ARM状态)。
7.在Layout栏中,如图2-9,在Placeatbeginningofimage框内,需要填写项目的入口程序的目标文件名,如,整个工程项目的入口程序是2440init.s,那么应在Object/Symbol处填写其目标文件名2440init.o,在Section处填写程序入口的起始段标号。
它的作用是通知编译器,整个项目的开始运行,是从该段开始的。
图2-9
8.在如图2-10中,即在DebugSetting对话框中点击左栏的ARMfromELF项,在Outputfilename栏中设置输出文件名*.bin,前缀名可以自己取,在Outputformat栏中选择Plainbinary,这是设置要下载到flash中的二进制文件。
图2-29中使用的是test.bin.
图2-10
9.到此,在ADS1.2中的基本设置已经完成,可以将该新建的空的项目文件作为模板保存起来。
首先,要将该项目工程文件改一个合适的名字,如S3C2440ARM.mcp等,
10.新建项目工程后,就可以执行菜单Project|AddFiles把和工程所有相关的文件加入,ADS1.2不能自动进行文件分类,用户必须通过Project|CreateGroup来创建文件夹,然后把加入的文件选中,移入文件夹。
或者鼠标放在文件填加区,右键点击,即出!
如图2-11
图2-11
11.先选AddFiles,加入文件,再选CreateGroup,创建文件夹,然后把文件移入文件夹内。
读者可根据自己习惯,更改Edit|Preference窗口内关于文本编辑的颜色、字体大小,形状,变量、函数的颜色等等设置。
如图2-12。
图2-12
2.ADS1.2下仿真、调试
在ADS1.2下进行仿真调试,首先要连接J-LINK
然后点击JFLASH如图2-13所示
图2-13
选择connect选项,如图2-14所示
图2-14
当连上仿真器后,打开调试软件AXDDebugger。
点击File|loadimage加载文件如:
HK_LED_ASM.axf。
在最后介绍调试按钮,
上图,左起第一个是全速运行,第二个是停止运行,第三个跳入函数内部,第四个单步执行,第五个跳出函数。
实验二ARM的汇编语言程序设计
一、实验类型
设计
二、实验目的
1.了解ARM汇编语言的基本框架,学会使用ARM的汇编语言编程;
2.掌握开发软件的使用方法。
三、实验内容
内存Src开始存放了10个字的无符号数,利用汇编语言求其最大值,并将结果存放至Dst单元中。
四、汇编语言简介
1.ARM汇编的一些简要的书写规范
ARM汇编中,所有标号必须在一行的顶格书写,其后面不要添加“:
”,而所有指令均不能顶格书写。
ARM汇编对标识符的大小写敏感,书写标号及指令时字母大小写要一致。
在ARM汇编中,ARM指令、伪指令、寄存器名等可以全部大写或者全部小写,但不要大小写混合使用。
注释使用“;
”号,注释的内容由“;
”号起到此行结束,注释可以在一行的顶格书写。
详细的汇编语句及规范请参照ARM汇编的相关书籍、文档。
2.ARM汇编语言程序的基本结构
在ARM汇编语言程序中,是以程序段为单位来组织代码。
段是相对独立的指令或数据序列,具有特定的名称。
段可以分为代码段的和数据段,代码段的内容为执行代码,数据段存放代码运行时所需的数据。
一个汇编程序至少应该有一个代码段,当程序较长时,可以分割为多个代码段和数据段,多个段在程序编译链接时最终形成一个可执行文件。
可执行映像文件通常由以下几部分构成:
◆一个或多个代码段,代码段为只读属性。
◆零个或多个包含初始化数据的数据段,数据段的属性为可读写。
◆零个或多个不包含初始化数据的数据段,数据段的属性为可读写。
链接器根据系统默认或用户设定的规则,将各个段安排在存储器中的相应位置。
源程序中段之间的相邻关系与执行的映象文件中的段之间的相邻关系不一定相同。
3.简单的小例子
下面是一个代码段的小例子
AREAInit,CODE,READONLY
ENTRY
LDRR0,=0x3FF5000
LDRR1,0x0f
STRR1,[R0]
LDRR0,=0x3F50008
LDRR1,0x1
…
END
在汇编程序中,用AREA指令定义一个段,并说明定义段的相关属性,本例中定义了一个名为Init的代码段,属性为只读。
ENTRY伪指令标识程序的入口,程序的末尾为END指令,该伪指令告诉编译器源文件的结束,每一个汇编文件都要以END结束。
下面是一个数据段的小例子
AREADataArea,DATA,NOINIT,ALIGN=2
DISPBUFSPACE200
RCVBUFSPACE200
DATA为数据段的标识。
五、实验要求
1.能够根据实验内容编制程序,完成调试过程,得到正确结果。
2.熟悉工程文件的建立方法,以及程序的调试方法,熟练掌握开发工具的使用。
六、预习要求
1.熟悉ADS软件的使用方法。
2.掌握汇编语言的设计方法。
3.画出完成程序功能的软件流程图,写在预习报告上。
4.将设计好的程序写在预习报告上。
七、实验报告要求
1.记录实验结果,并对结果进行分析
2.将修改后的程序重新抄写在实验报告上,并加注释
3.完成思考题
八、思考题
1.如果处理的数据是有符号数,如何修改程序?
2.试简单总结汇编语言程序设计的注意事项。
实验三ARM的I/O接口实验
1.熟悉ADS开发环境、AXD及调试环境。
2.掌握S3C2440的I/O控制寄存器的配置。
3.掌握嵌入式C语言编程的方法。
在实验箱的底板上点亮LED灯D501-D508,让其轮流闪烁!
并能随意更改闪烁方式。
1.嵌入式实验箱,PC机,J-Link仿真器。
2.ARM或ADS1.2集成开发环境
四、硬件电路
实验箱有8只发光二极管:
D501~D508。
如图2-15所示。
图2-15
五、实验原理
S3C2440A包含了130个多功能输入/输出口引脚并且它们为如下显示的八个端口:
–端口A(GPA):
25位输出端口
–端口B(GPB):
11位输入/输出端口
–端口C(GPC):
16位输入/输出端口
–端口D(GPD):
–端口E(GPE):
–端口F(GPF):
8位输入/输出端口
–端口G(GPG):
–端口H(GPH):
9位输入/输出端口
–端口J(GPJ):
13位输入/输出端口
配置这些端口,是通过一些寄存器来实现的,这些寄存器均有各自的地址,位长32位。
往该地址中写入相应的数据,即可实现功能及数据配置。
GPACON(0x56000000)端口A控制寄存器
GPADAT(0x56000004)端口A数据寄存器
GPBCON(0x56000010)端口B控制寄存器
GPBDAT(0x56000014)端口B数据寄存器
GPBUP(0x56000018)端口B上拉控制寄存器
GPCCON(0x56000020)端口C控制寄存器
GPCDAT(0x56000024)端口C数据寄存器
GPCUP(0x56000028)端口C上拉控制寄存器
GPDCON(0x56000030)端口D控制寄存器
GPDDAT(0x56000034)端口D数据寄存器
GPDCUP(0x56000038)端口D上拉控制寄存器
GPECON(0x56000040)端口E控制寄存器
GPEDAT(0x56000044)端口E数据寄存器
GPECUP(0x56000048)端口E上拉控制寄存器
GPFCON(0x56000050)端口F控制寄存器
GPFDAT(0x56000054)端口F数据寄存器
GPFCUP(0x56000058)端口F上拉控制寄存器
GPGCON(0x56000060)端口G控制寄存器
GPGDAT(0x56000064)端口G数据寄存器
GPGCUP(0x56000068)端口G上拉控制寄存器
GPHCON(0x56000070)端口H控制寄存器
GPHDAT(0x56000074)端口H数据寄存器
GPHCUP(0x56000078)端口H上拉控制寄存器
GPJCON(0x560000D0)端口J控制寄存器
GPJDAT(0x560000D4)端口J数据寄存器
GPJCUP(0x560000D8)端口J上拉控制寄存器
现用J口举例说明。
对于B口如表2-1、表2-2、表2-3,
寄存器
地址
读写类型
描述
复位值
GPJCON
0x560000D0
R/W
端口J控制寄存器
0x0
GPJDAT
0x560000D4
R/W
端口J数据寄存器
未定义
GPJCUP
0x560000D8
端口J上拉控制寄存器
0x0000
表2-1
位
描述
GPJ12
[25:
24]
00=Input01=Output
10=CAMRESET11=Reserved
GPJ11
[23:
22]
10=CAMCLKOUT11=Reserved
GPJ10
[21:
20]
10=CAMHREF11=Reserved
GPJ9
[19:
18]
10=CAMVSYNC11=Reserved
GPJ8
[17:
16]
10=CAMPCLK11=Reserved
GPJ7
[15:
14]
10=CAMDATA[7]11=Reserved
GPJ6
[13:
12]
10=CAMDATA[6]11=Reserved
GPJ5
[11:
10]
10=CAMDATA[5]11=Reserved
GPJ4
[9:
8]
10=CAMDATA[4]11=Reserved
G
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 嵌入式 系统 实验 指导书 12 级前半 部分