完整ARM嵌入式系统实验报告.docx

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完整ARM嵌入式系统实验报告

郑州航空工业管理学院

嵌入式系统实验报告

（修订版）

20　–20　第　学期

赵成，张克新编著

院　　系：

姓　　名：

专　　业：

学　　号：

电子通信工程系

2014年3月制

实验一　ARM体系结构与编程方法

一、实验目的

　　了解ARM9S3C2410A嵌入式微处理器芯片的体系结构，熟悉ARM微处理器的工作模式、指令状态、寄存器组及异常中断的概念，掌握ARM指令系统，能在ADS1.2IDE中进行ARM汇编语言程序设计。

二、实验内容

1．ADS1.2IDE的安装、环境配置及工程项目的建立；

2．ARM汇编语言程序设计（参考附录A）：

（1）两个寄存器值相加；

（2）LDR、STR指令操作；

（3）使用多寄存器传送指令进行数据复制；

（4）使用查表法实现程序跳转；

（5）使用BX指令切换处理器状态；

（6）微处理器工作模式切换；

三、预备知识

　　了解ARM嵌入式微处理器芯片的体系结构及指令体系；熟悉汇编语言及可编程微处理器的程序设计方法。

四、实验设备

1.硬件环境配置

计算机：

Intel（R）Pentium（R）及以上；

内存：

1GB及以上；

实验设备：

UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-LinkV8仿真器；

2.软件环境配置

操作系统：

MicrosoftWindowsXPProfessionalServicePack2；

集成开发环境：

ARMDeveloperSuite（ADS）1.2。

五、实验分析

1．安装的ADS1.2IDE中包括和两个软件组件。

在ADS1.2中建立类型的工程，工程目标配置为；接着，还需要对工程进行、及链接器设置；最后，配置仿真环境为仿真方式。

2．写出ARM汇编语言的最简程序结构，然后在代码段中实现两个寄存器值的加法运算，给出运算部分相应指令的注释。

;文件名：

3．列写出使用LDR、STR指令的汇编程序，并在关键语句后面给出相应的注释。

4．“使用多寄存器传送指令进行数据复制”汇编程序分析。

LDRR0,=SrcData;执行后，R0的值是

LDRR1,=DstData;执行后，R1的值是

LDMIAR0,{R2-R9};LDMIA中的指令后缀IA表示

;

STMIAR1,{R2-R9};执行后，程序实现的功能是

;

5．在“使用查表法实现程序跳转”的汇编程序中，指令LDRPC,[PC,R2]采用的是什么寻址方式？

作为基址的寄存器PC的值是多少？

作为指令指针的PC又指向哪条指令？

这个指令与流水线执行的关系是什么？

（选做）

6．通过运行及观察“使用BX指令切换处理器状态”汇编程序实验，回答ARM指令与Thumb指令之间是如何实现状态切换的？

AXDDebugger调试环境中的哪个寄存器指示了ARM微处理器当前的指令状态？

同时，在程序中添加从Thumb指令切换到ARM指令的代码。

（选做）

7．观察“微处理器工作模式切换”程序的运行，按顺序写出ARM工作模式切换过程中依次出现的工作模式，同时，通过观察回答ARM微处理器是否能从用户模式切换到特权模式？

（选做）

六、遇到的问题及解决方法

实验二　VMWARE虚拟机与Linux环境的建立

一、实验目的

　　熟悉嵌入式系统开发环境的建立，掌握VMWARE-Linux环境的安装步骤；能够配置Samba服务、设置VMWARE虚拟机共享功能，学会Windows系统环境与Linux系统环境共享资源的基本方法。

二、实验内容

1．在Windows系统环境中安装VMWARE7.0虚拟机软件；

2．在VMWARE7.0虚拟机中安装LinuxRHELAS4操作系统；

3．设置VMWARE虚拟机提供的共享功能；

4．在Linux系统中建立Samba服务；

三、预备知识

　　了解VMWARE、VirtualBox、VirtualPC等虚拟机软件的相关知识；了解Linux操作系统的安装方法及基本操作方法。

四、实验设备

1.硬件环境配置

计算机：

Intel（R）Pentium（R）及以上

内存：

1GB及以上

实验设备：

UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-LinkV8仿真器

2.软件环境配置

操作系统：

MicrosoftWindowsXPProfessionalServicePack2

虚拟机：

VMwareWorkStation7

Linux系统：

RedHatEnterpriseLinuxAS4（2.6.9-5.EL）

五、实验分析

1．查看实验设备中配备的PC机，将下列硬件型号填写正确：

●CPU型号：

●内存大小：

●硬盘空间：

根据实验的实际操作，将下列软件版本号填写正确：

●VMWARE：

●Linux系统：

●Windows系统：

2．在VMWARE软件中安装RHEL4虚拟机时，出现网络连接方式的设置界面，如下图，提供了四个选项：

桥接（bridgednetworking）、NAT（NetworkAddressTranslation）、host-only及无需连接。

应该选择哪种方式？

并解释其他方式的特点。

图设置网络连接方式

3．根据在Linux系统中的实际操作方法，按实验步骤简要说明Samba服务的设置与测试过程。

4．参考教材中的实践指导部分，在Linux系统环境中安装VMWARETools软件，观察安装过程中的交互提示。

安装成功后，系统给出了什么提示信息？

怎样从VMWARE的VM菜单中设置Windows-Linux共享功能？

六、遇到的问题及解决办法

实验三　LinuxRHELAS4开发基础

一、实验目的

熟悉Linux操作系统开发环境，掌握Linux操作系统中的基本操作命令；掌握Vi编辑器的使用；掌握GCC工具的使用；掌握make及Makefile文件的使用。

掌握建立嵌入式交叉编译环境的方法。

二、实验内容

1.在Linux操作系统中执行常用的文件命令、目录命令、多用户命令与安全性命令以及其它常用命令；

2.使用Vi编辑器建立一个hello.c源文件，并存放在指定目录中；

3.使用GCC工具编译hello.c源文件，并在计算机上执行得到的hello可执行程序；

4.使用Vi编辑器建立一个Makefile文件，存放在指定目录中。

使用make命令重新编译hello.c源文件；

5.建立嵌入式交叉编译环境；

6.使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件，并使用readelf命令查看得到的hello可执行程序的文件头信息；

三、预备知识

　　了解Linux操作系统的基本操作方法；了解嵌入式系统基本的开发方法。

四、实验设备

1.硬件环境配置

计算机：

Intel（R）Pentium（R）及以上

内存：

1GB及以上

实验设备：

UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-LinkV8仿真器

2.软件环境配置

操作系统：

MicrosoftWindowsXPProfessionalServicePack2

虚拟机：

VMwareWorkStation7

Linux系统：

RedHatEnterpriseLinuxAS4（2.6.9-5.EL）

五、实验步骤

1．Shell指令练习

打开Terminal窗口，使用su指令切换到root用户，使用echo指令在屏幕上显示“Experiment1onmyARMCoursefromdztx,zzia.\nNow,GoGoGo!

”。

使用pwd指令查看当前路径，使用cd指令切换到/home目录下，再使用ls指令浏览该目录，使用mkdir指令在当前路径下建立zcnet目录及zzia目录，随即使用rmdir指令删除zzia目录。

将当前路径下的readme.txt使用cp指令复制到/home/zcnet目录中，然后，使用cd指令切换进入/home/zcnet目录中，使用ls指令查看readme.txt是否存在。

使用mv指令将readme.txt重命名为demo.txt，再使用cat指令查看，然后，使用rm指令将demo.txt删除。

使用who指令、finger指令查看当前用户的登陆信息，使用time指令、data指令显示系统的时间、日期。

将上面指令练习中用到的指令进行分类。

文件命令：

目录命令：

多用户命令与安全性命令：

其它常用命令：

2．使用VI编辑器编写hello.c源代码，并存放在/home/zcnet目录中。

然后，使用GCC编译hello.c源代码，并在计算机上运行得到的相应可执行程序。

hello.c源代码

用到的相关操作指令

3．使用VI编辑器编写编译上述hello.c的Makefile源代码，并存放在/home/zcnet目录中。

然后，使用make指令编译hello.c源代码，并在计算机上运行得到的相应可执行程序。

Makefile源代码

用到的相关操作指令

4．用Shell指令依次列出实验中嵌入式交叉编译环境的建立步骤，并写出测试安装效果的指令。

使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件，并使用readelf命令查看得到的hello可执行程序的文件头信息。

使用chmod指令设置hello为可执行程序，在PC机上再次运行hello程序，观察执行情况，并给出相关的分析。

六、遇到的问题及解决办法

实验四　嵌入式系统仿真软件SKYEYE的应用

一、实验目的

熟悉使用嵌入式系统仿真软件SKYEYE开发嵌入式系统的方法。

二、实验内容

1.安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE－1.2.4版本；

2.安装SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2；

3.使用SKYEYE的配置文件skyeye.conf并测试SKYEYE的执行；

三、预备知识

　　了解电路专业相关的仿真软件；了解SKYEYE软件基本的应用方法。

四、实验设备

1.硬件环境配置

计算机：

Intel（R）Pentium（R）及以上

内存：

1GB及以上

实验设备：

UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-LinkV8仿真器

2.软件环境配置

操作系统：

MicrosoftWindowsXPProfessionalServicePack2

虚拟机：

VMwareWorkStation7

Linux系统：

RedHatEnterpriseLinuxAS4（2.6.9-5.EL）

五、实验步骤

1．根据实际的实验操作过程，列出在安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE－1.2.4时用到的各个指令。

~]#cd/home

home]#cdzxnet

zxnet]#ls

skyeye-1.2.4skyeye-1.2.4_Rel.tar.gzskyeye-testsuite-2.3.tar.bz2

zxnet]#tarxzvfskyeye-1.2.4_Rel.tar.gz

解压的最终结果如下：

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/icache.c

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/cpu.h

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/instr.h

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/emul.c

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/interrupt.c

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/emul.h

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/exception.c

skyeye-1.2.4/arch/mips/common/cache.h

skyeye-1.2.4/arch/mips/mach/

skyeye-1.2.4/arch/mips/mach/skyeye_mach_nedved.c

skyeye-1.2.4/arch/mips/mach/au1000.h

skyeye-1.2.4/arch/mips/mach/skyeye_mach_au1100.c

skyeye-1.2.4/binary/

skyeye-1.2.4/binary/README显示README表示解压成功。

对SKYEYE解压之后的源代码的编译过程如下：

zcnet]#ls

skyeye-1.2.4skyeye-1.2.4_Rel.tar.gzskyeye-testsuite-2.3.tar.bz2

zcnet]#cdskyeye-1.2.4

skyeye-1.2.4]#ls

archChangeLogdbctLICENSEMakefileREADMETODO

binaryCOPYINGdeviceMAINTAINERSmiscREPORTING-BUGSutils

skyeye-1.2.4]#make

gcc-g-O2-D_FILE_OFFSET_BITS=64-DSTANDALONE-DDEFAULT_INLINE=0-DMODET-DMODET-Iarch/arm-Iarch/arm/common-Iarch/arm/common/mmu-Iarch/arm/mach-Iarch/bfin/common-Iarch/bfin/mach-Iarch/coldfire/common-Iarch/ppc/common-Idevice-Idevice/net-Idevice/lcd-Idevice/flash-Idevice/uart-Idevice/nandflash-Iutils-Iutils/share-Iutils/main-Iutils/config-Iutils/debugger-DARM-I.-DNO_LCD-obinary/skyeyebinary/skyeye.o\

--start-group-Lbinary-larm-ldev-lutils-lbfin-lcoldfire-lppc-lmips-lbfd-liberty--end-group-lm

****

****Thebinaryfilelocatedat'binary/skyeye',enjoyit.

****

显示上述现象表示编译已经成功。

2．使用tar指令解压SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2，再使用相关指令进入ARMS3C2410A的测试目录，使用cat指令查看skyeye.conf的内容。

列出上述实验过程的具体指令。

对SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2解压的部分显示过程如下：

~]#cd..

zcnet]#tar-xjvfskyeye-testsuite-2.3.tar.bz2

skyeye-testsuite-2.3/linux/ep9312/2.6.x/

skyeye-testsuite-2.3/linux/ep9312/2.6.x/vmlinux

skyeye-testsuite-2.3/linux/ep9312/2.6.x/skyeye_dbct.conf

skyeye-testsuite-2.3/linux/ep9312/2.6.x/skyeye.conf

skyeye-testsuite-2.3/linux/ep9312/2.6.x/initrd.img

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/vmlinux

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/skyeye_dbct.conf

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/readme

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/skyeye.conf

skyeye-testsuite-2.3/linux/cs89712/initrd.img

skyeye-testsuite-2.3/linux/auto_test

skyeye-testsuite-2.3/linux/initrd.img

进入ARMS3C44B0的测试目录并使用CAT指令查看skyeye.conf的内容如下:

zcnet]#cdskyeye-testsuite-2.3

skyeye-testsuite-2.3]#ls

linuxrtemsu-bootuClinux

skyeye-testsuite-2.3]#cdu-boot

u-boot]#ls

at91rm9200ep7312pxa255s3c44b0smdk2410

u-boot]#cds3c44b0

s3c44b0]#ls

skyeye.confu-boot

s3c44b0]#catskyeye.conf

#skyeyeconfigfileforS3C44B0X

cpu:

arm7tdmi

mach:

s3c44b0x

#physicalmemory

mem_bank:

map=M,type=R,addr=0xsize=0x

mem_bank:

map=M,type=R,addr=0xsize=0x001ff000

mem_bank:

map=M,type=RW,addr=0x0csize=0x

#peripheralsI/Omappingarea

mem_bank:

map=I,type=RW,addr=0x01c00000,size=0x

#uart0

uart:

mod=stdio

#uart1

uart:

mod=pipe,desc=/dev/ttyS1

#LCD

lcd:

type=s3c44b0x,mod=gtk

#net:

ethmod=tuntap,hostip=10.0.0.1

#dbct:

state=on

3．运行skyeye.exe程序，使用帮助查看常用的参数及相应的格式，在下面写出运行的指令及skyeye.exe的命令行参数格式。

运行skyeye.exe程序的过程如下：

s3c44b0]#cd..

u-boot]#cd..

skyeye-testsuite-2.3]#cd..

zcnet]#ls

skyeye-1.2.4skyeye-testsuite-2.3

skyeye-1.2.4_Rel.tar.gzskyeye-testsuite-2.3.tar.bz2

zcnet]#cdskyeye-1.2.4

skyeye-1.2.4]#ls

archChangeLogdbctLICENSEMakefileREADMETODO

binaryCOPYINGdeviceMAINTAINERSmiscREPORTING-BUGSutils

skyeye-1.2.4]#cdbinary

binary]#ls

binary]#./skyeye–h

运行结果如下：

-SkyEye-V1.2---

Usage:

SkyEye[options]-eprogram[programargs]

DefaultmodeisSTANDALONEmode

------

Options:

-eexec-filethe（ELFexecutableformat）kernelfilename.

-lload_address,load_address_mask

LoadELFfiletoanotheraddress,notitsentry.

-bspecifythedatatypeisbigendianwhennon"-e"option.

-dinGDBServermode（canbeconnectedbyGDB）.

-cconfig-filetheskyeyeconfigurefilename.

-hTheSkyEyecommandoptions,andARCHsandCPUssimulated.

------

ArchitecturesandCPUssimulatedbySkyEye-

ARMarchitectures

at91

lpc

s3c4510b

s3c44b0x

s3c44b0

s3c3410x

ep7312

lh79520

ep9312

cs89712

sa1100

pxa_lubbock

pxa_mainstone

at91rm92

s3c2410x

s3c2440

sharp_lh7a400

ns9750

lpc2210

ps7500

imx

integrator

BlackFinarchitectures----

bf533

4．在skyeye-testsuite-2.3测试包提供了测试ARMS3C2410A的测试目录，配置文件选用提供的skyeye.conf，使用skyeye.exe程序仿真运行U-Boot程序及Linux内核的运行。

写出实验时的测试步骤，并简单描述U-Boot程序及Linux内核的运行效果。

过程如下：

在使用skyeye.exe程序仿真运行U-Boot程序之前要先进入skyeye-testsuite-2.3中，选择u-boot，进入之后点击进入S3C44B0，将此文件夹下的skyeye.conf和u-boot拷贝到skyeye-1.2.4文件夹下的binary中。

之后进行对U-Boot程序的方针过程和部分显示结果如下：

binary]#./skyeye-cskyeye.conf-eu-boot

big_endianisfalse

arch:

arm

cpuinfo:

armv3,arm7tdmi,fff8ff00,0

machinfo:

names3c44b0x,mach_initaddr0x8062c10

uart_mod:

0,desc_in:

desc_out:

converter:

uart_mod:

1,desc_in:

/dev/ttyS1,desc_out:

converter:

SKYEYE:

usearm7100mmuops

execfile"u-boot"'sformatiself32-little.

loadsection.text:

addr=0x0c100000