嵌入式系统原理与应用实验指导书赵明玺.新

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1、 嵌入式系统原理与应用实 验 指 导 书赵明玺 编写适用专业： 电气类本科 电子类本科 通信类本科 云南民族大学电气信息工程学院2013年 01月前 言随着芯片技术和电子系统智能化，网络化，一体化的快速发展，嵌入式技术开始受到广泛的关注。嵌入式系统融合了计算机软、硬件技术，通讯技术， 半导体微电子技术。通过进行嵌入式系统设计与开发实验，使学生了解嵌入式系统的开发方法和流程，熟悉硬件平台，熟悉嵌入式Linux操作系统的基本原理和概念，能够根据实际需要定制硬件系统，软件系统（包括内核，操作系统，驱动程序和应用程序）。为了使学生更好地理解和深刻地把握上述知识和技能，本课程设置如下实验项目，在ADS和

2、Linux环境下设置演示型实验5个、验证型实验3个、综合型实验4个、设计型实验5个和研究型实验1个。其中在Vision IDE环境下基础性实验5个（演示型2个，验证型3个），在嵌入式Linux环境下基础性实验3个（演示型3个）。在此基础上，本实验课程包含了综合设计性实验10个，重点训练和培养和嵌入式LinuxD设备驱动程序和复杂应用程序的开发能力，以使学生能够深入认识ARM体系结构和Linux操作系统工作原理，ARM处理器工作原理，常见外围设备工作原理与控制方法。对于电子类学生，重点培养ARM微处理器工作原理，如何实现常见嵌入式电子系统的设计，复杂设备的驱动程序的设计，信号提取与分析等知识和技

3、能。对于通信类学生，重点培养嵌入式系统的基本设计方法，各种通信模块、协议（如串口、TCP）的实现等知识和技能。对于其他专业学生，重点培养嵌入式系统的基本设计方法，设备驱动程序，应用程序的基本设计方法等知识和技能。目 录实验 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式实验平台概况及操作方法5实验 2：RealView MDK集成开发环境实验10实验 3：汇编指令实验21实验 4：Thumb 汇编指令实验31实验 5：ARM 处理器工作模式实验39实验 6：基于Vision IDE 的C语言编程实验47实验 7：汇编与 C 语言相互调用实验53实验 8：嵌入式Linux概况与常见命令使用61实验 9

4、：常用Linux命令与及编辑器vi的使用69实验 10：嵌入式 Linux 开发一般步骤82实验 11：HelloWorld 运行实验85实验 12：文件操作实验90实验 13：计时器实验95实验 14：TCP 实验102实验 15：LED 控制实验116实验 16：中断控制实验131实验 17：ADC 操作实验142实验 18：串口通信实验148实验 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式实验平台概况及操作方法实验学时：2实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的1、熟悉EduKit-IV嵌入式ARM 教学实验平台的软硬件资源，了解本实验平台的特点；2、熟悉实验平台主板及CPU子板的原理、功

5、能及结构；3、掌握教学实验平台的操作方法及注意事项。二、实验内容1、介绍EMBEST EDUKIT-IV嵌入式实验平台的软硬件资源；2、重点结合电路原理图描述本实验平台的硬件结构；3、重点根据硬件接口定义，讲述实验平台主板及CPU子板的原理、功能及结构；4、讲述该嵌入式实验平台的操作方法和注意事项。三、实验原理、方法和手段Embest EduKit-IV 教学实验系统硬件由核心板、主板、功能模块板以及相应的适配器、连接线组成；软件资源包含了当前主流嵌入式操作系统Linux、Windows CE 6.0下的BSP 包以及应用程序。Embest EduKit-IV 支持多核多操作系统，用户可以根据

6、学习、研究、开发的需要选择软硬件资源。本实验主要介绍基于 SAMSUNG S3C2410 处理器的Linux 2.6 嵌入式开发方法，要求用户配备的软硬件资源主要包括Embest EduKit-IV 主板、Mini2410-IV核心子板（基于SAMSUNG S3C2410）、各种功能模块板（如GPRS 模块、蓝牙模块等）以及Linux 2.6下的Bootloader、kernel、rootfs 等。实验源码包。四、实验组织运行要求采用集中授课形式介绍EMBEST EDUKIT-IV嵌入式实验平台的构成和特点，讲述该嵌入式实验平台的操作方法和注意事项。五、实验条件硬件：Embest ARM Ed

7、uKit V开发箱, PC机；软件：Windows98/XP/2000 系统，ADS集成开发环境。六、实验步骤1. 系统简介Embest EduKit-IV教学实验平台是一款功能强大的32位嵌入式ARM 实验开发平台，是深圳市英蓓特信息技术有限公司推出的更具创新意识的EduKit系列第四代嵌入式教学实验平台。 如图1-1所示：图1-1 EduKit-IV 教学实验平台实验箱外观图（1）基本组成Embest EduKit-IV 教学实验系统硬件由核心板、主板、功能模块板以及相应的适配器、连接线组成；软件资源包含了当前主流嵌入式操作系统Linux、Windows CE 6.0下的BSP 包以及应用

8、程序。Embest EduKit-IV 支持多核多操作系统，用户可以根据学习、研究、开发的需要选择软硬件资源。（2）教学系统主板硬件介绍 Embest EduKit-IV主板遵循了模块化的设计思路，提供了丰富的接口，并且具有良好的扩展性。在EduKit-IV 上设计了2组独有专利技术规范的 CPU接口槽，用于连接EduKit-IV主板与核心子板，将核心板上的信号引至主板上。这种设计使得 EduKit-IV 主板可以支持不同的 CPU 核心子板，用户按照主板接口CPU接口槽的信号定义，可以开发自已的目标核心板。2. 主板硬件设计原理说明（图1-2）图 1-2 EduKit-IV 主板系统方框图3

9、. 主板硬件结构（如图1-3所示）图 1-3 主板结构图4. Mini2410-IV 核心子板硬件介绍Embest EduKit-IV 实验系统采用了主板与核心板分离的模块化设计架构。主板与核心板之间遵循了一定的接口信号定义，按照这种定义，核心板把CPU 的控制信号输出到主板上。在这里将讲述Mini2410-IV 核心子板与主板的接口信号以及其相关的设计原理。Mini2410-IV 核心子板采用了功能强大的ARM 处理器SAMSUNG S3C2410。（1）嵌入式系统与最小系统介绍嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格需求

10、的专用计算机系统。嵌入式系统包括硬件与软件，嵌入式系统发展有过很长一段单片机的独立发展道路，大多是基于 8位单片机，实现最底层的嵌入式统应用，硬件资源不是特别丰富、软件的规模也比较小。而随着嵌入式技术的深入发展、为了能够处理更复杂的事件以及管理更丰富的资源，现在广泛地使用了 32位嵌入式处理器，并且操作系统也被应用到了嵌入式系统中。从当前应用的角度来看，嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理功能。 在嵌入式系统的概念上又提出了嵌入式最小系统，嵌入式最小系统要保证在最精简的资源条件下，系统能够工作。通常，一个最

11、小系统是以处理器为控制和管理中心，具有相配接的电源电路、时钟电路、复位信号电路、系统存储单元。而作为嵌入式应用，为方便开发与调试，最小系统还应该包括系统总线扩展、调试电路（通常是JTAG电路）。 在本实验系统中，核心子板采用了处理器 SAMSUNG S3C2410，扩展了存储系统，系统总线以及调试JTAG电路，在此基础，利用处理器的硬件资源，根据需求扩展外部设备。（2）Mini2410-IV核心板原理说明 核心板硬件资源 处理器SAMSUNG S3C2410提供了各种应用接口，如LCD控制接口、SD 卡控制接口、USB 主/从控制接口、UART 控制接口等。 Mini2410-IV 核心子板利

12、用处理器 SAMSUNG S3C2410 提供的各种控制接口扩展了功能模块，这些接口信号最终通过核心板输送到主板上。比如，在核心板上通过CPU 引出LCD 控制信号，然后再输送到主板上的 LCD 连接器上。所以，在理解电路原理图时，读者应该结合主板，从整体上来把握。下面讲述核心板上的一些功能扩展电路。 核心板与主板的接口电路 EduKit-IV设计了2个符合PC104规范的接口Main_Con_A与Main_Con_B，用于连接EduKit-IV的主板和核心子板，将核心板的控制信号引至主板。5. 操作步骤（1）打开试验箱，将核心板插在扩展板上。（2）确定连线无误后打开开关。（3）不可带电插拔S

13、D卡等外接设备。七、思考题嵌入式系统的一般构成有哪些？试分析EduKit-IV嵌入式教学系统平台的特点。八、实验报告实验报告应包括实验目的，主要内容，简述实验原理，方法和手段，包括对Embest EduKit-IV 教学实验系统知识与操作环境的预习、实验过程、结果记录和心得体会等。九、其它说明实验 2：RealView MDK集成开发环境实验实验学时：2实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解Embest ARM教学系统的基本构成，掌握EDK软件的使用。 二、实验内容Embest ARM教学系统包括Embest IDE集成开发环境，Embest JTAG仿真器，Fl

14、ash编程器，Embest Arm EduKit V开发箱、各种连接线、电源适配器以及实验指导书等。基本实验系统构成示意图如2-1所示：图2-1 实验系统构成示意图1、了解ULINK 2仿真器和RealView MDK 的使用；2、了解Vision IDE工程管理的方法与步骤。三、实验原理、方法和手段Vision 3 是一个基于窗口的软件开发平台，它集成了功能强大的编辑器、工程管理器以及make工具。Vision3 IDE 集成的工具包括C编译器、宏汇编器、链接/定位器和十六进制文件生成器。Vision 有编译和调试两种工作模式，两种模式下设计人员都可查看并修改源文件。Vision IDE由多

15、个窗口、对话框、菜单栏、工具栏组成。其中菜单栏和工具栏用来实现快速的操作命令；工程工作区（Project Workspace）用于文件管理、寄存器调试、函数管理、手册管理等；输出窗口（Output Window）用于显示编译信息、搜索结果以及调试命令交互灯；内存窗口（Memory Window）可以不同格式显示内存中的内容；观测窗口（Watch & Call Stack Window）用于观察、修改程序中的变量以及当前的函数调用关系；工作区（Workspace）用于文件编辑、反汇编输出和一些调试信息显示；外设对话框（Peripheral Dialogs）帮助设计者观察片内外围接口的工作状态。

16、四、实验组织运行要求根据本实验的特点、首先采用集中授课形式介绍Vision3 IDE开发环境和使用Vision3 IDE 建立工程，编译，链接，调试操作的具体过程。然后每个学生动手建立工程，完成编译，链接，调试等操作。五、实验条件硬件： Embest ARM EduKit V开发箱, PC机；软件：Windows98/XP/2000 系统，Vision3 IDE集成开发环境。六、实验步骤1. ARM 开发工具简介用户选用ARM处理器开发嵌入式系统时，选择合适的开发工具可以加快开发进度，节省开发成本，用户在建立自己的基于 ARM 嵌入式开发环境时，可供选择的开发工具是非常多的。目前世界上有几十多

17、家公司提供不同类别的 ARM 开发工具产品，根据功能的不同，分别有编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式操作系统、函数库、评估板、JTAG 仿真器、在线仿真器等。有些工具是成套提供的，有些工具则需要组合使用。在本节中，我们将简要介绍几种比较流行的 ARM 开发工具，包括ARM SDT、ARM ADS、Multi 2000、RealViewMDK 等集成开发环境以及 OPENice32-A900仿真器、Multi-ICE仿真器、ULink 2仿真器等。（1） RealView MDKMDK（Microcontroller Development Kit）是Keil公司（An ARM Co

18、mpany）开发的ARM开发工具，是用来开发基于ARM核的系列微控制器的嵌入式应用程序的开发工具。它适合不同层次的开发者使用，包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK包含了工业标准的C 编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于ARM的设备，能帮助工程师按照计划完成项目。 Keil ARM开发工具集集成了很多有用的工具（如图2-2所示），正确的使用它们，可以有助于快速完成项目开发。图 2-2 MDK 开发工具的组件MDK 的最新版本是Vision 3，可以开发基于ARM7、ARM9、Cortex-M3的微控制器应用程序。它易学易用且功能强大。（1） ULINK

19、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。它支持诸多芯片厂商的 8051、ARM7、ARM9、Cortex M3、Infineon C16x、Infineon XC16x、Infineon XC8xx、STMicroelectronics PSD等多个系列的处理器。ULINK 2内部实物如图1-12所示，电源由PC机的USB 接口提供。ULINK2 不仅包含了 ULINK USB-JTAG 适配器具有的所有特点，还增加了串行线调试（SWD）支持，返回时钟支持和实时代理功能。ULINK2适用与标准的Windows USB驱动等功能。 ULIN

20、K 2的主要功能： l 下载目标程序； l 检查内存和寄存器； l 片上调试，整个程序的单步执行； l 插入多个断点； l 运行实时程序； l 对FLASH存储器进行编程。 ULINK2 新特点：l 标准Windows USB 驱动支持，也就是ULINK2 即插即用； l 支持基于 ARM Cortex-M3的串行线调试； l 支持程序运行期间的存储器读写、终端仿真和串行调试输出； l 支持10/20 针连接器。2. RealView MDK 的使用（1）RealView MDK 的安装 这里主要介绍如何安装实验系统的软件平台、如何搭建和如何进行软件平台与硬件平台的连接。在安装Vision3

21、IDE集成开发环境之前请首先阅读软件使用许可协议。安装Vision 3 评估软件必须满足的最小的系统要求为： l 操作系统：Windows 98，Windows NT4，Windows 2000，Windows XP； l 硬盘空间：30M 以上； l 内存：128M 以上。 Vision IDE集成开发环境的安装方法如下： 购买MDK的安装程序，或从 双击安装文件。 建议在安装之前关闭所有的应用程序，单击Next，弹出对话框；仔细阅读许可协议，选中 I agree to all the terms of the preceding License Agreement 选项，单击Next，弹出

22、如图3-2-3所示对话框；单击 Browse选择安装路径，然后单击Next，弹出对话框；输入First Name、Last Name、Company Name 以及E-mail地址后，单击 Next；安装程序将在计算机上安装MDK，依据机器性能的不同，安装程序大概耗时半分钟到两分钟不等，之后将会弹出对话框，单击 Finish结束安装。至此，开发人员就可在计算机上使用 MDK软件来开发应用程序了。Vision IDE集成开发环境安装完毕后，点击Vision IDE的图标 即可运行 Vision IDE。第一次使用Vision IDE正式版时，用户必须注册。Vision 3的有两种许可证：单用户许

23、可证和浮动许可证。单用户许可证只允许单用户最多在二台计算机上使用MDK，而浮动许可证则允许局域网众多台计算机分时使用MDK。目前，所有的Keil软件均可使用单用户许可证注册，绝大多数Keil软件可使用浮动许可证注册。（2） Vision IDE主框架窗口Vision IDE由如图2-3所示的多个窗口、对话框、菜单栏、工具栏组成。其中菜单栏和工具栏用来实现快速的操作命令；工程工作区（Project Workspace）用于文件管理、寄存器调试、函数管理、手册管理等；输出窗口（Output Window）用于显示编译信息、搜索结果以及调试命令交互灯；内存窗口（Memory Window）可以不同格

24、式显示内存中的内容；观测窗口（Watch & Call Stack Window）用于观察、修改程序中的变量以及当前的函数调用关系；工作区（Workspace）用于文件编辑、反汇编输出和一些调试信息显示；外设对话框（Peripheral Dialogs）帮助设计者观察片内外围接口的工作状态。图2-3 Vision IDE 开发环境软件界面Vision IDE集成开发环境的菜单栏可提供如下菜单功能：编辑操作、工程维护、开发工具配置、程序调试、外部工具控制、窗口选择和操作，以及在线帮助等。工具栏按钮可以快速执行 Vision 3的命令。状态栏显示了编辑和调试信息，在View菜单中可以控制工具栏和状

25、态栏是否显示。键盘快捷键可以快速执行Vision 3的命令，它可以通过菜单命令Edit Configuration - Shortcut Key来进行配置。3. 工程管理 （1）工程管理介绍： 在Vision IDE集成开发环境中，工程是一个非常重要的概念，它是用户组织一个应用的所有源文件、设置编译链接选项、生成调试信息文件和最终的目标 Bin 文件的一个基本结构。一个工程管理一个应用程序的所有源文件、库文件、其它输入文件，并根据实际情况进行相应的编译链接设置，一个工程须生成一个相对应的目录，以进行文件管理。 Vision IDE工程管理提供以下功能： Vision IDE的工作区由五部分组成

26、， 分别为Files页、 Regs页、 Books页、 Functions页、 Templates页。工作区如图2-4所示，它显示了工程结构。图 2-4 工程管理区结构图（2）工程的创建： Vision 3 所提供的工程管理，使得基于 ARM 处理器的应用程序设计开发变得越来越方便。通常使用Vision 3 创建一个新的工程需要以下几步：选择工具集、创建工程并选择处理器、创建源文件及文件组、配置硬件选项、配置对应启动代码、最后编译链接生成HEX文件。（3） 建立一个新的源文件： 创建一个工程之后，就应开始编写源程序。选择菜单项File - New可创建新的源文件， Vision IDE将会打开

27、一个空的编辑窗口用以输入源程序。在输入完源程序后，选择File - Save As菜单项保存源程序，当以*.C为扩展名保存源文件时，Vision IDE将会根据语法以彩色高亮字体显示源程序。（4）工程中文件的加入： 创建完源文件后便可以在工程里加入此源文件，Vision 提供了多种方法加入源文件到工程中。例如，在Project Workspace Files菜单项中选择文件组，右击将会弹出如图2-5所示快捷菜单，单击选项Add Files to Group打开一个标准文件对话框，将已创建好的源文件加入到工程中。图2-5 加入源文件到工程中通常，设计人员应采用文件组来组织大的工程，将工程中同一模

28、块或者同一类型的源文件放在同一文件组中。例如，可在 Project Manage- Components, Environment, Books对话框中创建自己的文件组Sysem Files来管理CPU启动代码和其它系统配置文件等，如图2-6所示。可使用New (Insert)按钮可创建新的文件组，或在Groups文件组中选定一个文件组，然后点击Add Files为其添加文件。图2-6 创建新的文件组（5） 设置活动工程在Vision IDE中可以存在几个同时打开的工程，但只有一个工程处于活动状态并显示在工程区中，处于活动状态的工程才可以作为调试工程。可在图 2-6中的工程目标框中选择需要激活

29、的工程，然后单击 按钮即可。4. 工程基本配置（1）硬件选项配置Vision 3可根据目标硬件的实际情况对工程进行配置。通过单击目标工具栏图标 或者单击菜单项Project - Options for Target，在弹出的Target页面可指定目标硬件和所选择设备片内组件的相关参数。（2）处理器启动代码配置 通常情况下，ARM程序都需要初始化代码用来配置所对应的目标硬件。如前面章节所述，当创建一个应用程序时Vision 3会提示使用者自动加入相应设备的启动代码。（3）仿真器配置 选择菜单项Project-Project-Option for Target 或者直接单击 ，打开 Option

30、for Target对话框的Debug页，弹出如下对话框，进行仿真器的连接配置。（4）工具配置 工具选项主要设置Flash下载选项。打开菜单栏的Project-Project-Option for Target对话框选择其“Utilities”页，或者打开菜单 Flash-Configue Flash Tools。 （5）调试设置 Vision 3调试器提供了两种调试模式，可以从Project-Options for Target对话框的 Debug 页内选择操作模式。软件仿真模式：在没有目标硬件情况下，可以使用仿真器（Simulator）将Vision3 调试器配置为软件仿真器。它可以仿真微

31、控制器的许多特性，还可以仿真许多外围设备包括串口、外部 I/O 口及时钟等。 所能仿真的外围设备在为目标程序选择 CPU 时就被选定了。在目标硬件准备好之前，可用这种方式测试和调试嵌入式应用程序。 GDI 驱动模式：使用高级GDI 驱动设备连接目标硬件来进行调试，例如使用ULINK Debugger。（6）编译配置选择编译器： Vision IDE 目前支持 RealView、Keil CARM 和 GNU 这三种编译器，从菜单栏的Project-Manage-Component,Environment,Books或者直接单击工具栏中的 图标，打开其Folder/Extensions页进入编译

32、器选择界面。配置编译器： 选择好编译器后，单击 图标，打开Option for Target对话框的C/C+页，出现编译属性配置页面（这里主要说明RealView编译器的编译配置）：汇编选项设置 打开Option for Target对话框的Asm页，出现汇编属性配置页面.链接选项设置 链接器/定位器用于将目标模块进行段合并，并对其定位，生成程序。既可通过命令行方式使用链接器，也可在Vision IDE 中使用链接器。单击 图标，打开 Option for Target 对话框的Linker页，出现链接属性配置页面：输出文件设置 在Project-Option for Target 的Outp

33、ut页中配置输出文件，如图 2-7所示。图2-7 输出文件配置页5 编译、链接与调试（1）工程的编译链接完成工程的设置后，就可以对工程进行编译链接了。用户可以通过选择主窗口 Project 菜单的Build target项或工具条 按钮，编译相应的文件或工程，同时将在输出窗的Build 子窗口中输出有关信息。如果在编译链接过程中，出现任何错误，包括源文件语法错误和其它错误时，编译链接操作立刻终止，并在输出窗的 Build子窗口中提示错误，如果是语法错误，用户可以通过鼠标左键双击错误提示行，来定位引起错误的源文件行。（2）加载调试Vision 3调试器提供了软件仿真和GDI 驱动两种调试模式，采

34、用ULINK2仿真器调试时，首先将集成环境与ULINK2仿真器连接，按照前面 3小节中的工程配置方法对要调试的工程进行配置后，点击Flash- Download菜单项可将目标文件下载到目标系统的指定存储区中，文件下载后即可进行在线仿真调试。七、思考题利用Vision IDE完成一个汇编语言程序的设计需要哪些步骤？如何利用Vision IDE建立与配置一个工程？八、实验报告实验报告应包括实验目的，主要内容，简述实验原理，方法和手段，包括对Vision IDE软件知识与操作环境的预习、实验过程、结果记录和心得体会等。九、其它说明不可在上电时插拔串口，JTAG，SD卡等外围设备。实验 3：汇编指令实

35、验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1、本实验将介绍几个简单的基础开发实例，既能帮助读者掌握 MDK 嵌入式软件的基本开发过程，同时也能让读者了解ARM 处理器的基本结构、指令集、存储系统以及基本接口编程。2、初步学会使用Vision IDE for ARM 开发环境及ARM 软件模拟器； 3、通过实验掌握简单ARM 汇编指令的使用方法。二、实验内容 1、熟悉开发环境的使用并使用 ldr/str，mov 等指令访问寄存器或存储单元 2、使用add/sub/lsl/lsr/and/orr 等指令，完成基本算术/逻辑运算。三、实验原理、方法和手段ARM 处理器共有37个寄存器：

36、l1. 31个通用寄存器，包括程序计数器(PC)。这些寄存器都是 32 位的； l2. 6个状态寄存器。这些寄存器也是 32 位的，但是只是使用了其中的12 位。这里简要介绍通用寄存器，关于状态寄存器的介绍，请参照下一节。（1）ARM 通用寄存器 通用寄存器（R0-R15）可分为三类： l 不分组寄存器R0R7； l 分组寄存器 R8R14； l 程序计数器 PC。（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。字节零到字节三放置第一个字（WORD），字节四到字节七存储第二个字，以此类推。（3）REALVIEW 基础知识 Vision3 IDE 集成了REALVI

37、EW汇编器AARM、编译器 CARM、链接器LARM，若采用GNU 编译器则需要下载安装相应的工具包。本书所有例程代码均按照 REALVIEW的语法和规则来书写。关于AARM、CARM 和LARM 的规范和具体使用，可参照 Vision3 IDE 所带的帮助文档，在此不再赘述。四、实验组织运行要求采用集中授课形式。五、实验条件硬件：PC 机； 软件：MDK集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。六、实验步骤1. 新建工程 首先在KeilARMExamplesMini2410-IV4.1_asm1 目录下建立文件夹命名为 Asm1_a，运行Vision3 IDE 集成开发环境，

38、选择菜单项“Project - New- Vision Project” ，系统弹出一个对话框，按照图4-1-3 所示，输入相关内容。点击“保存”按钮，将创建一个新工程 asm_1a.Uv2。2. 为工程选择 CPU 新建工程后，要为工程选择 CPU，如图3-1所示，在此选择 SAMSUNG 的S3C2410A：图3-1 选择 CPU3. 添加启动代码在图1中点“确定”后，会弹出一个对话框，问是否要添加启动代码。如图1所示。由于本实验是简单的汇编实验，因此不需要启动代码，选择否。4. 选择开发工具 要为工程选择开发工具，在 Project - Manage - Components,Envir

39、onment and Books - Folder/Extensions对话框的 Folder/Extensions页内选择开发工具，如图3-2所示。图3-2 选择开发工具从图中可以看到，有三个开发工具可选，在此选择RealView Compiler。 5. 建立源文件 点击菜单项File - New，系统弹出一个新的、没有标题的文本编辑窗，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 asm1_a.s。(源代码可以参考DISK3_S3C241003-Codes01-MDKMini2410-IV4.1_asm1中的asm1_a.s文件) 6. 添加源文件单击

40、工程管理窗口中的相应右键菜单命令，选择Add Files to，会弹出文件选择对话框，在工程目录下选择刚才建立的源文件 asm1_a.s。如图3-3所示。图3-3 添加源文件7. 工程配置 把光盘 DISK3_S3C241003-Codes01-MDKMini2410-IV4.1_asm1Asm1_a 目 录 中 的DebugINRam.ini 文件拷贝到KeilARMExamplesMini2410-IV4.1_asm1Asm1_a 目录下。选择菜单项Project-Option for Target，将弹出工程设置对话框，如图3-4所示。对话框会因所选开发工具的不同而不同，在此仅对 Tar

41、get选项页、Linker 选项页及 Debug 选项页进行配置。Target选项页的配置如图3-4；Linker 选项页的配置如图3-5；Debug 选项页的配置如图3-6。需要注意，在 Debug 选项页内需要一个初始化文件：DebugINRam.ini。此.INI 文件用于设置生成的.AXF 文件下载到目标中的位置，以及调试前的寄存器、内存的初始化等配置操作。它是由调试函数及调试命令组成调试命令脚本文件。图3-4 基本配置Target图3-5 基本配置Linker图3-6 基本配置Debug8. 生成目标代码 选择菜单项Project - Build target或快捷键F7，生成目标代

42、码。在此过程中，若有错误，则进行修改，直至无错误。若无错误，则可进行下一步的调试。 9. 调试 选择菜单项Debug - Start/Stop Debug Session 或快捷键 Ctrl+F5，即可进入调试模式。若没有目标硬件，可以用Vision 3 IDE 中的软件仿真器，做如下调试工作： l 打开memory 窗口，单步执行，观察地址 0x30200000 中内容的变化； l 单步执行，观察寄存器的变化； l 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； l 理解和掌握实验后，完成实验练习题。 实验B 与上述步骤完全相同，只要把对应的 asm1_a.s文

43、件改成asm1_b.s以及工程名即可。实验参考程序 1. 实验A 汇编程序： ;* ; 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 64 ; y=64/ stack_top EQU 0x30200000 ; define the top address for stacks export Reset

44、_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 value into R0 ldr r1, sp ; read the data from stack,and put it into R1 add r0, r0, r1

45、 ; R0=R0+R1 str r0, sp stop b stop ; end the code cycling end 注意：语句export Reset_Handler前面必须有空格，具体原因请参考ARM指令格式文档。 调试命令脚本文件： /* */ /* Name: DebugINRam.ini */ FUNC void Setup (void) / Program Entry Point, .AXF File download Address PC = 0x30000000; map 0x00000000,0x00200000 read write exec / Map this m

46、emory to be read、write and exec map 0x30000000,0x34000000 read write exec / Map this memeory to be read,write and exec Setup(); / Setup for Running /g， main 2. 实验B 汇编程序 ;#* ;# NAME: asm1_b.s ;# Author: WUHAN R&D Center, Embest ;# Desc: ARM instruction examples ;# History: TianYunFang 2007.05.12 ;#*

47、;/*- */ ;/* constant define */ ;/*- */ x EQU 45 ;/* x=45 */ y EQU 64 ;/* y=64 */ z EQU 87 ;/* z=87 */ stack_top EQU 0x30200000 ;/* define the top address for stacks*/ export Reset_Handler ;/*- */ ;/* code */ ;/*- */ AREA text,CODE,READONLYReset_Handler ;/* code start */ mov r0, #x ;/* put x value in

48、to R0 */ mov r0, r0, lsl #8 ;/* R0 = R0 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 = (R11) + R0 */ ldr r0, sp ;/* put y value into R1 */ mov r1, #0x0

49、1 orr r0, r0, r1 mov r1, R2 ;/* put y value into R1 */ add r2, r0, r1, lsr #1 ;/* R2 = (R11) + R0 */ stop b stop ;/* end the code cycling*/ END调试命令脚本文件与实验A 相同。七、思考题1编写程序循环对 R4R11 进行累加 8 次赋值，R4R11 起始值为 18，每次加操作后把R4R11 的内容放入SP 栈中，SP 初始设置为0x800。最后把R4R11 用 LDMFD指令清空赋值为0。 2更改实验A中X、Y 的值，观察执行结果。 八、实验报告实验报告

50、应包括实验目的，主要内容，简述实验原理，方法和手段，包括对Vision IDE软件知识与操作环境的预习、实验过程、结果记录和心得体会等。九、其它说明实验 4：Thumb 汇编指令实验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过实验掌握ARM 处理器 16位 Thumb汇编指令的使用方法。 二、实验内容1、使用THUMB 汇编语言，完成基本reg/mem访问，以及简单的算术/逻辑运算； 2、使用 THUMB 汇编语言，完成较为复杂的程序分支，push/pop，领会立即数大小的限制，并体会ARM 工作状态与 THUMB 工作状态的区别。三、实验原理、方法和手段1. ARM 处理器工作状

51、态 ARM 处理器共有两种工作状态： n (1) ARM：32位，这种状态下执行字对准的ARM 指令； n (2) Thumb：16位，这种状态下执行半字对准的 Thumb指令。 在Thumb状态下，程序计数器PC使用位1选择另一个半字。 u 注意: ARM和 Thumb之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容。 ARM 处理器在两种工作状态之间可以切换。进入 Thumb 状态。当操作数寄存器的状态位（位 0）为 1 时，执行 BX 指令进入 Thumb状态。如果处理器在 Thumb 状态进入异常，则当异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort 和SWI）返回时，自动切换到 Thu

52、mb状态。 n进入ARM状态。当操作数寄存器的状态位（位 0）为0时，执行BX指令进入 ARM 状态。此外，在处理器进行异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort和SWI）时，把 PC 放入异常模式链接寄存器中，从异常向量地址开始执行也可进入 ARM 状态。2. Thumb 状态的寄存器集 Thumb 状态下的寄存器集是 ARM 状态下寄存器集的子集。程序员可以直接访问 8 个通用的寄存器(R0R7)，PC，SP，LR 和CPSP。每一种特权模式都有一组SP，LR和 SPSR。 n Thumb 状态的R0R7与ARM 状态的R0R7 是一致的； n Thumb 状态的CPSR和SPSR与

53、ARM 状态的CPSR和 SPSR 是一致的； n Thumb 状态的SP映射到ARM 状态的R13；n Thumb 状态的LR映射到ARM 状态的R14； n Thumb 状态的PC 映射到ARM 状态的PC（R15）。3. 本实验涉及到的伪操作 Code16|32 code伪操作用于选择当前汇编指令的指令集。参数16选择 Thumb指令集，参数 32 选择ARM指令集。 语法格式： code16|32 thumb 同code16。 arm 同code32。 align align 伪指令通过添加补丁字节使当前位置满足一定的对齐方式。语法格式： align expr，offset 其中：ex

54、pr 为数字表达式，用于指定对齐的方式。取值为 2 的 n 次幂，如 1、2、4、8 等，不能为0。若没有expr，则默认为字对齐方式。 Offset为数字表达式。当前位置对齐到下面形式的地址处：offset+n*expr 示例： align 4，3 ；字对齐四、实验组织运行要求采用集中授课形式。五、实验条件硬件：PC 机； 软件：MDK集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。六、实验步骤1. 实验A （1）参考4.1.5小节实验的操作步骤建立一个新的工程，命名为 ThumbCode； （2）参考4.1.5 小节实验的步骤和本节实验参考程序编辑输入源代码，保存文件为 ThumbCode.s；（3）在Project workspace工作区中右击target1-Source Group 1，在弹出菜单中选择 Add fileto Group Source Group 1 ，在随后弹出的文件选择对话框中，选择刚才建立的源文件ThumbCode.s； （4）选择菜单项Project -Build target或快捷键F7，