ARM培训实验指导书第一版.docx
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ARM培训实验指导书第一版
NXP大学计划指定民大实验教材
ARM与嵌入式技术
版本:
2008年1月第一版
目录
实验一 熟悉EmbestIDE集成开发环境1
实验二 ARM汇编指令实验
(1)4
实验三 ARM汇编指令实验
(2)9
实验三 存储器实验11
实验四 I/O接口实验15
实验五 中断实验18
实验六 串口通信实验21
实验七 数码管(LED)显示实验24
实验八 RTC及数码管显示实验(设计性实验)27
实验九 液晶显示实验30
实验十 键盘控制实验37
实验十一触摸屏控制实验41
附录一 常用数据处理指令表49
附录二 常用伪指令与伪操作51
附录三 条件码列表53
附录四 ARM处理器寻址方式54
实验一 熟悉EmbestIDE集成开发环境
一实验目的:
初步学会使用EmbestIDEforARM开发环境。
二 实验设备:
硬件:
PC机;软件:
EmbestIDE2003集成开发环境,WindowsXP。
三实验内容
1.学会使用EmbestIDE2003集成开发环境,可参见
2.在开发环境下完成第四章课后练习。
四 实验操作步骤
1)新建工程:
运行EmbestIDE集成开发环境,选择File→New-
Workspace菜单项,弹出一个对话框,按照图2.1所示输入相关内容。
单击OK按钮,将创建一个新工程,并同时创建一个与工程名相同的工作区。
此时在工作区窗口将打开该工作区和工程。
2)建立源文件:
选择File→New菜单项,弹出一个新的、没有标题的文本编辑窗口,输入光标位于窗口中第一行,按照实验参考程序编辑输入源文件代码。
编辑完后,保存文件asml_a.s。
3)添加源文件:
选择Project→AddToProject→Files项,或单击工程管理窗口中的相应右键快捷菜单命令,打开文件选择对话框,在工程目录下选择刚才建立的源文件asml_a.s。
4)基本设置:
选择Project→Settings…菜单项,或按下快捷键Alt+F7,弹出工程设置对话框。
在工程设置对话框中,选择Processor属性页,按照图2.2所示,对目标板所用处理器进行设置。
5)生成目标代码:
选择Build→Buildasm_a菜单项,或按下快捷键F7,生成目标代码。
也可以单击工具栏上相应按钮来完成,如图2.3所示。
6)调试设置:
选择Project→Settings…菜单项,或按下快捷键Alt+F7,弹出工程设置对话框。
在工程设置对话框中,选择Remote页面,按照图2.4所示对调试设备模块进行设置。
选择Debug页面,按照图2.5所示进行调试模块设置。
注意:
Symbolfile与Downloadfile设置应该相同,用户可以从Linker页面拷贝系统默认的输出文件配置;且该实验输入下载地址为0x8000,即为AS默认的代码段起始地址。
由于
汇编和链接选项在本实验中没有进行设置,完全使用其默认选项,所以,代码段是从0x8000开始的,下载地址应该与它保持一致。
7)选择Debug→RemoteConnect连接软件仿真器,执行Download命令下载程序,并打开寄存器窗口。
8)打开存储器窗口,观察相关地址的内容。
五练习题
在开发环境下完成第四章课后练习题。
实验二 ARM汇编指令实验
(1)
一实验目的
●初步学会使用EmbestIDEforARM开发环境及ARM软件模拟器
●通过实验掌握简单ARM汇编指令的使用方法。
二 实验设备
●硬件:
PC机;
●软件:
EmbestIDE2003集成开发环境,Windows98/2000/NT/XP。
三实验内容
●熟悉开发环境的使用.并使用LDR/STR和MOV等指令访问寄存器或存储单元。
●使用ADD/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令.完成基本数学/逻辑运算。
●熟悉开发环境的使用并完成一块存储区的拷贝。
●完成分支程序设计,要求判断参数,根据不同参数,调用不同的子程序。
四 实验原理
ARM处理器共有37个寄存器:
●31个通用寄存器,包括程序计数器(PC)。
这些寄存器都是32位。
●6个状态寄存器。
这些寄存器也是32位,但只使用了其中的12位。
1.ARM通用寄存器
通用寄存器(R0~R15)可分l~3类.即不分组寄存器R0~R7、分组寄存器R8~R14、程序计数器R15。
1)不分组寄存器R0~R7
R0~R7是不分组寄存器。
这意味着在所有处理器模式下.它们每一个都访问一样的32位寄存器。
它们是真正的通用寄存器.没有体系结构所隐含的特殊用途
2)分组寄存器R8~R14
R8~R14是分组寄存器。
它们每一个访问的物理寄存器取决于当前的处理器模式。
若要访问特定的物理寄存器而不依赖当前的处理器模式,则要使用规定的名字。
寄存器R8~R12各有两组物理寄存器:
一组为FIQ模式,另一组为除了FIQ以外的所有模式。
寄存器R8~R12没有任何指定的特殊用途。
只是使用R8~R12来简单地处理中断。
寄存器R13和R14各有6个分组的物理寄存器,1个用于用户模式和系统模式,其他5个分别用于5种异常模式。
寄存器R13通常用做堆栈指针,称作SP。
每种异常模式都有自己的R13。
寄存器R14用作子程序链接寄存器,也称作LR。
3)程序计数器R15
寄存器R15用做程序计数器(PC)。
在本实验中,ARM核工作在用户模式,R0~R15可用。
2.存储器格式
ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。
字节0~3存放第1个字,字节4~7存放第2个字,以此类推。
ARM体系结构可以用两种方法存储字数据,分别称为大端格式和小端格式。
1)大端格式
在这种格式中,字数据的高位字节存储在低地址中,而字数据的低位字节存放在高地址
中。
2)小端格式
在这种格式中,字数据的高位字节存放在高地址中,而字数据的低位字节存放在低地址
中。
3.ARM程序状态寄存器
在所有处理器模式下,都可以访问当前程序状态寄存器CPSR。
CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其他状态和控制信息。
每种异常模式都有一个程序状态保存寄存器SPSR。
当异常出现时,SPSR用于保存CPSR的状态。
4.GNU基础知识
EmbestIDE集成了GNU汇编器as、编译器gcc和链接器ld。
因此,编写程序要符合GNU的语法和规则。
这里简单介绍几点基本知识:
●程序默认入口点为“_start”,代码段默认起始地址为0x8000;
●as语法及规则:
l).标号的使用
标号由一个符号后跟一个冒号组成,它表示程序中当前的指令或者数据地址。
如果在程序中出现两个相同的标号,汇编器会产生一个警告,同时,只有第一个标号有效。
2).equ
.equ伪操作为数字常量、基于寄存器的值和程序中的标号定义一个字符名称。
语法格式
.equsymbol,expr
其中,expr为基于寄存器的地址值、程序中的标号、32位的地址常量或者32位的常量。
symbol为.equ伪操作为expr定义的字符名称。
示例
.equVersion,“0.1”
3).global及.globl
.global声明一个符号可以被其他文件引用,相当于声明了一个全局变量。
.globl与.global相同。
语法格式
.globalsymbol
其中,symbol为声明的符号的名称。
它是区分大小写的。
示例
.globalMyAsmFunc
4).text
.text伪操作将操作符开始的代码编译到代码段或代码段子段(Subsection)中。
语法格式
.text{subsection}
示例
.text
5).end
标记汇编文件的结束行,即标号后的代码不作处理。
语法格式
.end
6).LDR
LDR伪指令将一个32位常数或者一个地址值读取到寄存器中。
当需要读取到寄存器中的数据超过了MOV或者MVN指令可以操作的范围时,可以使用LDR伪指令将该数据读取到寄存器中。
在汇编编译器处理源程序时,如果该常数没有超过MOV或者MVN可以操作的范围,则LDR指令被这两条指令中的一条所替代;否则,该常数将被放在最近的一个文字池(LiteralPoo1)内,同时,本指令被一条基于PC的LDR指令替代。
语法格式
LDR
其中,expression为需要读取的32位常数。
register为目标寄存器。
示例
LDRr1,=0xff
LDRr0,=0xfff00000
7).1torg
.1torg伪操作用于在当前段(一般是.text段)的当前地址(字对准地址)产生一个文字池。
语法格式
.1torg
五实验操作步骤
1.实验A
1)――7)同实验一。
8)打开存储器窗口,观察地址0x8000~0x801F的内容,以及地址0xFF0~0xFFF的内容。
9)单步执行程序并观察和记录寄存器与存储器值的变化。
10)结合实验内容和相关资料,观察程序运行,通过实验加深理解ARM指令的使用。
11)理解和掌握实验后,完成实验练习题。
2.实验B
1)参考实验A,建立一个工程,命名为asm1_b。
2)参考实验A完成目标代码的生成与调试。
3)打开存储器窗口,观察地址0x8054~0x80A0的内容,以及地址0x80A4~0x80F0内容。
4)单步执行程序并观察和记录寄存器与存储器值的变化,注意观察步骤3的地址中内容变化。
当执行STMFD、LDMFD、LDMIA和STMIA指令时,注意观察其后面参数所指的地址段或寄存器段的内容变化。
5)结合实验内容和相关资料,观察程序运行,通过实验加深理解ARM指令的使用。
6)理解和掌握实验后,完成实验练习题。
六 实验参考程序
1.实验A参考程序
.equx,45
.equy,64
.equstack_top,0x1000
.global_start
.text
_start:
MOVsp,#stack_top
MOVr0,#x
STRr0,[sp]
MOVr0,#y
LDRrl,[sp]
ADDr0,r0,r1
STRr0,[sp]
stop:
B stop
.end
2.实验B参考程序
.global_start
.text
.equnum,20
_start:
LDRr0,=src
LDRrl,=dst
MOVr2,#num
MOVsp,#0x400
blockcopy:
MOVSr3,r2,LSR#3
BEQcopywords
STMFDsp!
,{r4-r11}
octcopy:
LDMIAr0!
,{r4-r11}
STMIArl!
,{r4-r11)
SUBSr3,r3,#1
BNEoctcopy
LDMFDsp!
,{r4-r14}
copywords:
ANDSr2,r2,#7
BEQstop
wordcopy:
LDRr3,[r0],#4
STRr3,[r1],#4
SUBSr2,r2,#1
BNEwordcopy
stop:
Bstop
.1torg
src:
.1ong1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4
dst:
.1ong0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
.end
七练习题
1)更改实验A中x、y的值,观察执行结果。
并将其每行指令写上注释。
2)画出实验B的流程图。
实验三 ARM汇编指令实验
(2)
一实验目的:
同实验二
二 实验设备:
同实验二
三实验内容:
深入学习ARM汇编指令的使用方法
四练习题
完成第五章习题:
5.1,5.2,5.3,5.5,5.7
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- ARM 培训 实验 指导书 第一版