嵌入式系统与应用实验报告.docx
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嵌入式系统与应用实验报告
嵌
入
式
系
统
与
应
用
实
验
报
告
班级：
网络111
姓名：
石长江
学号：
3
实验一汇编指令试验
一、实验目的
掌握ARM7TMDI汇编指令的用法，并能编写简单的汇编程序；
学习ARM微控制器的16位Thumb汇编指令的使用方法
掌握指令的条件执行
二、实验设备
硬件：
嵌入式实验平台一套、仿真器一个、PC机一台。
软件：
Windows98/2000/NT/XP操作系统、仿真器驱动程序、ADS开发软件一套。
三、实验内容
分别使用ARM、Thumb指令ADD,MOV,CMP,B计算1＋2＋3＋…＋N的值。
四、实验原理
ARM处理器共有两种工作状态：
ARM32位，这种状态下执行字对准的ARM指令。
Thumb16位，这种状态下执行半字对准的Thumb指令。
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。
（1）进入Thumb状态。
当操作数寄存器的状态位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，则当从异常出来（IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI）
返回时，自动切换到Thumb状态。
（2）进入ARM状态。
当操作数寄存器的状态位0为0时，执行BX指令进入ARM状态。
处
理器进行异常处理（IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI）。
在此情况下，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以进入ARM状态。
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
寄存器（R0－R7）、PC、SP、LR和CPSP。
每一种特权模式都有一组SP、LR和SPSR。
Thumb状态的R0-R7与ARM状态的R0-R7一致。
Thumb状态的CPSR和SPSR与ARM状态下的CPSR和SPSR一致。
Thumb状态的SP映射到ARM状态的R13。
Thumb状态的LR映射到ARM状态的R14。
Thumb状态的PC映射到ARM状态的PC（R15）。
本程序使用R0保存结果，所以一开始就要初始化为0；循环执行R0=R0+R1,R1为循环计
数器，从1开始计数，每一次循环R1加1；当循环计数器R1的值到达N时，运算结束。
五、实验操作步骤
1．启动ADS1.2,使用ARMExecuatableImage工程模板建立一个工程ASM_Project。
2．建立源文件test2.s,编写实验程序，然后添加到工程中（ARM指令和Thumb指令实验
的test2.s程序源码分别见下清单）。
3．设置工程链接地址ROBase为0x0C
4．编译链接工程，选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行调试。
5．打开寄存器窗口（ProcessorRegisters）,选择Current项监视各寄存器的值。
6．单步运行程序，注意执行BXR0指令前后CPSR寄存器的T位。
说明：
在寄存器窗口的CPSR寄存器，大写字母的位表示该位为1，小写字母的位表示该
位为0（比如“T”表示T位为1，“t”表示T位为0）。
7．理解并掌握本实验原理及程序，完成练习题
六、实验参考程序
Thumb汇编指令实验的参考程序代码清单
;文件名：
test.s
;功能：
计算1＋2＋3＋…+N的值
NEQU50定义N的值为50
AREAtestcode,CODE,READONLY区域名为testcode，代码，只读
ENTRY入口
CODE32
ARM_CODELDRSP,=0x40003F00sp=0x40003F00
ADRR0,THUMB_CODE+1将分支目标地址送R0，使R1的bit[0]=1
BXR0分支并且转换为thumb状态
LTORG
CODE16汇编以下代码为thumb指令
THUMB_CODE
LDRR0,=N伪指令R0=50
BLSUM_N跳转到SUM_N执行
BTHUMB_CODE跳转到THUMB_CODE，thumb模式
;名称：
SUM_N
;功能：
计算1＋2＋3＋…+N的值
;入口参数：
R0（N的值）
;出口参数：
R0（运算结果）
SUM_N
PUSH{R1-R7,LR}
MOVSR2,R0R0的内容放入R2
BEQSUM_END相等转到SUM_END
CMPR2,#1R2与1比较，设置标志位
BEQSUM_END相等转到SUM_END
MOVR1,#1将1送入R1
MOVR0,#0将0送入R0
SUM_L1ADDR0,R1R0=R0+R1
BCSSUM_ERR
CMPR1,R2R1与R2比较，设置标志位
BHSSUM_END
ADDR1,#1R0=R0+1
BSUM_L1转到SUM_L1
SUM_ERRMOVR0,#0__将0送入R0
SUM_ENDPOP{R1-R7,PC}
END
ARM汇编指令实验的参考程序代码清单：
;文件名：
add.s
;功能：
计算1＋2＋3＋…+N的值
NEQU5;定义N的内容为5
AREAExample,CODE,READONLY定义区域，区域名为Example，代码，只读
ENTRY入口
CODE32
START
LDRR0,=NR0=5
MOVR2,R0R2=R0
MOVR0,#0R0=0
MOVR1,#0R1=0
LOOP
CMPR1,R2比较R1与R2
BHIADD_END
ADDR0,R0,R1R0=R0+R1
ADDR1,R1,#1R1=R1+1
BLOOP转到loop
ADD_END
BSTART转到start
END
实验二ARM微处理器工作模式实验
一、实验目的
通过实验掌握学会使用MSR/MRS指令实现ARM处理器工作模式的切换，观察
不同模式下的寄存器，加深对CPU结构的理解。
二、实验设备
硬件：
嵌入式实验平台一套、仿真器一个、PC机一台。
软件：
Windows98/2000/NT/XP操作系统、仿真器驱动程序、ADS开发软件一套。
三、实验内容
通过ARM汇编指令，在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别；掌握
ARM不同模式的进入与退出。
四、实验原理
1．ARM处理器模式
ARM体系结构支持表1-所示的7种处理器模式。
处理器模式说明
用户usr正常程序执行模式
FIQfiq支持告诉数据传送或通道处
理
IRQirq用于通用中断处理
管理svc操作系统保护模式
中止abt实现虚拟存储器和/或存储器
保护
未定义und支持硬件协处理器的软件仿
真
系统sys运行特权操作系统任务
表1-处理器模式
在软件控制下也可以改变模式，外部中断或异常处理也可以引起模式发生改变。
大多数
应用程序在用户模式下执行。
当处理器工作在用户模式时，正在执行的程序不能访问某些被
保护的系统资源，也不能改变模式，除非异常发生。
这允许适当编写操作系统来控制系统资
源的使用。
除用户模式外的其他模式成为特权模式。
它们可以自由地访问系统资源和改变模
式。
其中5种称为异常模式，即：
FIQ（FastInterruptRequest）；
IRQ（InterruptRequest）；
管理（Supervisor）；
中止（Abort）；
未定义（Undefined）
当特定的异常出现时，进入相应的模式。
每种模式都有某些附加的寄存器，以避免异常
出现时用户模式的状态不可靠。
剩下的模式是系统模式。
仅ARM体系结构V4以及以上的
版本有该模式。
不能由于任何异常而进入该模式。
它与用户模式有相同的寄存器，但它是特
权模式，不受用户模式的限制。
它供需要访问系统资源的操作系统任务使用，但希望避免使
用与异常模式有关的附加寄存器。
避免使用附加寄存器保证了当任何异常出现时，都不会使
任务的状态不可靠。
2．程序状态寄存器
在所有处理模式下，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。
CPSR和SPSR的格式如下：
（1）条件码标志
N、Z、C、V：
大多数指令可以检测这些条码标志，以决定程序指令如何执行。
（2）控制位
最低8位I、F、T和M位用作控制位。
当异常出现时改变控制位。
当处理器在特权模式
下时也可以由软件改变。
l中断禁止位：
I置1则禁止IRQ中断；F置1则禁止FIQ中断。
lT位：
T＝0指示ARM执行；T＝1指示Thumb执行。
在这些体系结构的系统中，可自由
地使用能在ARM和Thumb状态之间切换的指令。
l模式位：
M0、M1、M2、M3和M4（M[4：
0]）是模式位。
这些位决定处理器的工作模
（3）其他位
程序状态寄存器的其他位保留，用作以后扩展。
五、实验操作步骤
1.启动ADS1.2，建立一个新的工程；
2.建立汇编源程序文件TEST3.S，编写实验程序，添加到工程中；
3.编译链接工程，点击Debug按钮，启动AXD进行调试；
4.点击【ProcessorViews】->【Registers】,打开Current项监视个寄存器的值；
5.单步运行程序，注意观察CPSR、SPSR以及R0寄存器值得变化。
说明：
CPSR寄存器显示方式如图1-所示。
显示分为两部分，一部分是各个标志位，另
一部分是工作模式。
标志位NZCVQ为条件码标志N、Z、C、V、Q，显示为大写字母，表示该
位为1；显示为小写字母，表示该位为0。
Q标志在ARM体系结构v5及以上版本的E变量中
才有效。
标志位IFT为IRQ中断禁止位I、FIQ中断禁止位F、ARM微控制器状态位T，显示
为大写字母，表示该位为1；显示为小写字母，表示该位为0。
T标志在ARM体系结构v4及
以上版本的T变量中才有效。
寄存器显示窗口
六、实验参考程序
ARM微控制器工作模式实验的参考程序如下：
USR_STACK_LEGTHEQU64定义各块的长度
SVC_STACK_LEGTHEQU0
FIQ_STACK_LEGTHEQU16
IRQ_STACK_LEGTHEQU64
ABT_STACK_LEGTHEQU0
UND_STACK_LEGTHEQU0
AREAExample3,CODE,READONLY定义区域，区域名为Example3，代码，只读
ENTRY入口
CODE32
STARTMOVR0,#0R0=0
MOVR1,#1R1=1
MOVR2,#2R2=2
MOVR3,#3R3=3
MOVR4,#4R4=4
MOVR5,#5R5=5
MOVR6,#6R6=6
MOVR7,#7R7=7
MOVR8,#8R8=8
MOVR9,#9R9=9
MOVR10,#10R10=10
MOVR11,#11R11=11
MOVR12,#12R12=12
BLInitStack
MRSR0,CPSRR0的内容送入CPSR
BICR0,R0,#0X80
MSRCPSR_cxsf,R0CPSR_cxsf=R0
MSRCPSR_c,#0xd0CPSR_c=0xd0
MRSR0,CPSRR0的内容送入CPSR
MSRCPSR_c,#0xd0CPSR_c=0xd0
MRSR0,CPSRR0的内容送入CPSR
HALTBHALT暂停
;名称：
InitStack
;功能：
堆栈初始化，即初始化各模式下下的堆栈指针。
;入口参数：
无
;出口参数：
无
InitStack
MOVR0,LRLR=R0
MSRCPSR_c,#0xd3CPSR_c=0xd3
LDRSP,StackSvcSP=StackSvc，指针指到StackSvc
MSRCPSR_c,#0xd2CPSR_c=0xd2
LDRSP,StackIrqSP=StackIrq，指针指到StackIrq
MSRCPSR_c,#0xd1CPSR_c=0xd1
LDRSP,StackFiqSP=StackFiq，指针指到StackFiq
MSRCPSR_c,#0xd7CPSR_c=0xd7
LDRSP,StackAbtSP=StackAbt，指针指到StackAbt
MSRCPSR_c,#0xdbCPSR_c=0xdb
LDRSP,StackUndSP=StackUnd，指针指到StackUnd
MSRCPSR_c,#0xdfCPSR_c=0xdf
LDRSP,StackUsrSP=StackUsr，指针指到StackUsr
MOVPC,R0PC=R0
StackUsrDCDUsrStackSpace+（USR_STACK_LEGTH-1）*4字定义
StackSvcDCDSvcStackSpace+（SVC_STACK_LEGTH-1）*4
StackIrqDCDIrqStackSpace+（IRQ_STACK_LEGTH-1）*4
StackFiqDCDFiqStackSpace+（FIQ_STACK_LEGTH-1）*4
StackAbtDCDAbtStackSpace+（ABT_STACK_LEGTH-1）*4
StackUndDCDUndStackSpace+（UND_STACK_LEGTH-1）*4
AREAMyStacks,DATA,NOINIT,ALIGN=2区域名为MyStacks，数据，
UsrStackSpaceSPACEUSR_STACK_LEGTH*4
SvcStackSpaceSPACESVC_STACK_LEGTH*4
IrqStackSpaceSPACEIRQ_STACK_LEGTH*4
FiqStackSpaceSPACEFIQ_STACK_LEGTH*4
AbtStackSpaceSPACEABT_STACK_LEGTH*4
UndStackSpaceSPACEUND_STACK_LEGTH*4
END
各模式下cpsr的值的含义及相关寄存器的值的变化。
实验三通用IO口试验
一、实验目的
熟悉ARM芯片I/O口编程配置方法；
掌握ARM芯片I/O口控制LED显示的方法。
二、实验设备
硬件：
嵌入式实验平台一套、仿真器一个、PC机一台。
软件：
Windows98/2000/NT/XP操作系统、仿真器驱动程序、ADS开发软件一套。
三、实验内容
控制嵌入式实验箱上的LED轮流点亮。
四、实验原理
S3CRRB0X芯片上共有71个多功能I/O引脚，他们分别为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合设计的需要。
在运行主程序之
前，必须先对每一个用到的引脚的功能进行设置。
如果某些引脚的附庸功能没有使用，那么
可以先将该引脚设置为I/O口。
S3C44B0X芯片与端口相关的寄存器
（1）端口控制寄存器（PCONA~G）：
在S3C44B0X芯片中，大部分引脚是使用多路复用的，所以要确定每个引脚的功能。
PCONn（端口控制寄存器）能够定义引脚功能。
如果PG0~PG7作为掉电模式下的唤醒信号，那么这些端口必须配置成中断模式。
（2）端口数据寄存器（PDATA~G）：
如果端口定义为输出口，那么输出数据可以写入
PDATn中相应的位；如果端口定义为输入口，那么输入数据可以从PDATn相应的位中读入。
（3）端口上拉寄存器（PUPC~G）：
通过配置端口上拉寄存器，可以使该组端口与上拉电阻连接或断开。
当寄存器中相应位配置为0时，该引脚接上拉寄存器；当寄存器中相应位配置为1时，该引脚不接上拉电阻。
（4）外部中断寄存器（EXTINT）：
通过不同的信号方式可以使8个外部中断被请求。
EXTINT寄存器可以根据外部中断的需求，将中断触发信号配置为低电平触发，高电平触发，下降沿触发，上升沿触发和边沿触发几种方式。
五、实验操作步骤
1．启动ADS1.2,使用ARMExecuatableImage工程模板新建一个工程;
2．添加两个组INC和SRC;
3．将INC文件夹下所有文件添加到组INC中;
4．将SRC文件夹下所有文件添加到组SRC中;
5．建立源文件test5.C,编写实验程序，添加到工程中;
6．编译链接选项的设置同前面实验;
7．编译链接工程，点击Debug按钮，启动AXD进行调试;
8．连续点击stepin按钮，单步运行程序，主板上的三个LED灯循环点亮。
9．理解并掌握本实验原理及程序，完成练习题
六、实验参考程序
#include"option.h"
#include"def.h"
#include"44b.h"
#include"44blib.h"
voidIsr_Init（void）;
voidHaltUndef（void）;
voidHaltSwi（void）;
voidHaltPabort（void）;
voidHaltDabort（void）;
voidMain（void）
{
rSYSCFG=SYSCFG_8KB;
#if（PLLON1）
ChangePllValue（PLL_M,PLL_P,PLL_S）;
#endif
Isr_Init（）;
Port_Init（）;
Uart_Init（0,）;波特率是
Uart_Select（0）;
Delay（0）;//calibrateDelay（）延迟
Led_Display（7）;0111三个灯全亮
Delay（1000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（0）;
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（7）;
Uart_Printf（"\nstart\n"）;
while
（1）
{
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display
（1）;亮第一个灯，其他灭
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display
（2）;亮第二个灯，其他灭
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（4）;亮第三个灯，其他灭
}
}
voidIsr_Init（void）
{
U32i;
pISR_UNDEF=（unsigned）HaltUndef;
pISR_SWI=（unsigned）HaltSwi;
pISR_PABORT=（unsigned）HaltPabort;
pISR_DABORT=（unsigned）HaltDabort;
for（i=_RAM_STARTADDRESS;i<（_RAM_STARTADDRESS+0x20）;i+=4）
{
*（（volatileunsigned*）i）=0xEA+0x1FFE;
}
rINTCON=0x5;//Non-vectored,IRQenable,FIQdisable
rINTMOD=0x0;//All=IRQmode
rINTMSK|=BIT_GLOBAL|BIT_EINT3;//Allinterruptismasked.
}
voidHaltUndef（void）
{
Uart_Printf（"Undefinedinstructionexception\n"）;
while
（1）;
}
voidHaltSwi（void）
{
Uart_Printf（"SWIexception\n"）;
while
（1）;
}
voidHaltPabort（void）
{
Uart_Printf（"Pabortexception\n"）;
while
（1）;
}
voidHaltDabort（void）
{
Uart_Printf（"Dabortexception\n"）;
while
（1）;
}
思考题
１．本试验中共用到了那些寄存器，他们的作用是什么？
２．在原程序的基础上改变led灯的闪烁方式。
将其中部分程序改为以下程序，使其变为每次两个灯一起亮
Uart_Printf（"\nstart\n"）;
while
（1）
{
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（3）;
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（5）;
Delay（5000）;//calibrateDelay（）
Led_Display（6）;
}
}
实验四串口试验
一、实验目的
1.掌握ARM的串行口工作原理
2.学习编程实现ARM的UART通讯
3.掌握CPU利用串口通讯的方法
二、实验设备
硬件：
ARM嵌入式开发板、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC、串口线。
软件：
PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARMSDT2.51或ADS1.2集
成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序
三、预备知识
1.用ARMADS1.2集成开发环境，编写和调试程序的基本过程
2.ARM应用程序的框架结构
3.了解串行总线
四
升级会员 