嵌入式实验指导书Word文件下载.docx

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四、实验设备及工具（包括软件调试工具）

硬件：

ARM嵌入式开发板、ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。

软件：

ARMSDT2.51集成开发环境、仿真器驱动程序。

五、实验步骤

1）建立工程

（1）运行ARMSDT2.5集成开发环境（ARMProjectManager）。

选择File｜New菜单，在对话框中选择Project，如图1-1所示，新建一个工程文件（work1.apj）。

图1-1新建一个工程文件

（2）在新建的工程中，如图1-2所示，选中工程树的“根部”。

使用菜单Project|ToolConfigurationforwork1.apj|<

asm>

=armasm|Set，对整个工程的汇编进行设置。

图1-2对整个工程的汇编进行设置

（3）因为开发板上的嵌入式处理器ARM7TDMI没有浮点处理器，所以，如图1-3所示，在弹出的对话框中设置FloatingPointProcessor为none，并保持其他的设置不变。

图1-3设置FloatingPointProcessor为none

（4）选中工程树的“根部”，通过菜单Project|ToolConfigurationforwork1.apj|asmlink|Set，对整个工程的连接方式进行设置。

（5）在弹出的对话框中，选中EntryandBase标签，如图1-4所示，设置连接的Read-Only（只读）和Read-Write（读写）地址。

地址0x0c080000是开发板上SDRAM的真实地址，是由系统的硬件决定的；

0x0c200000指的是系统可读写的内存地址。

也就是说，在0x0c0800000xC1fffff之间是只读区域，存放程序的代码段，在0xC200000开始是程序的数据段。

图1-4设置连接的地址

提示：

用户可以修改这两个数值来决定程序存储区的大小，和数据存储区的大小。

其和应为8M，地址范围0xc000000~0xc7fffff。

（6）选择LinkerConfiguration的ImageLayout标签，如图1-5所示，设置程序的入口模块。

指定在生成的代码中，程序是从44binit.s开始运行的。

图1-5设置程序的入口模块

（7）选择Project|EditProjectTamplete菜单，使用New按钮，为编译器新建一个步骤,如图1-6所示，取名为RomImage。

图1-6为编译器新建一个步骤

（8）按照如图1-7的内容设置RomImage的内容。

使编译器编译的时候可以生成system.bin文件，这就是系统的启动文件。

图1-7设置RomImage的内容

（9）选择Project|EditVariablesforwork1.apj，将build_target变量设为system.bin,使编译器编译的时候可以生成system.bin文件，这就是系统的启动文件。

如图1-8所示。

图1-8设置build_target变量

（10）回到ProjectTemplateEditor对话框中，单击EditDetail按钮，在弹出的对话框中可以重新命名模板，如图1-9所示。

图1-9重新命名模板

（11）选中工程树中DebugRel子树，用Delete键删除。

在系统工程树中Debug子树是下面生成的。

应用程序的调试版本，在生成的目标代码中，包含了系统的调试信息.Release子树是应用程序的发行版本，生成的代码中不包括调试信息，而且编译器还针对速度和代码的大小进行优化。

DebugRel子树是一个折衷版本，通常用不到，所以，在这里删除。

（12）至此，工程文件设置完毕。

因为设置过程比较繁琐，可以保存此工程，下次新建项目的时候复制即可。

可以使用File|SaveasTemplate菜单把当前工程的设置保存为模板，如armRom.apj文件。

把此文件复制到ARMSDT编译器的\ARM251\Template目录下，以后创建工程的时候，就可以直接选择使用此模板了。

模板文件也是一个工程文件（*.apj），但是，模板文件中不包括工程文件的信息，只有编译器环境的设置。

（13）把光盘中exp\res\exp目录下的\Startup和\INC、\Lib、\SRC、\UCOS-II目录复制到work1的目录下。

如图1-10所示，选中工程树中Debug子树的Sources选项。

通过菜单Project|AddFilestoSources，把\STARTUP和\SRC、\UCOS-II目录下的*.s和*.c文件加入到工程中。

图1-10加入工程的原文件

（14）选中工程树中Debug子树的IncludedFiles选项。

通过菜单Project|AddFilestoIncludedFiles，把\STARTUP和\INC、\UCOS-II目录下的所有*.h文件都加入工程中。

（15）选中工程树中Debug子树的Libraries选项。

通过菜单Project|AddFilestoLibraries，把\Lib目录下的所有*.ALF文件都加入工程中。

（16）双击工程树中Debug子树的Sources选项中的main.c，打开main.c文件,如图1-11所示。

图1-11打开main.c文件

（17）在voidMain_Task（void*Id）函数中填入以下源码：

voidMain_Task（void*Id）//Main_Test_Task

{

POSMSGpMsg;

//消息定义

LCD_ChangeMode（DspTxtMode）;

//转换LCD显示模式为文本显示模式

LCD_Cls（）;

//文本模式下清屏命令

LCD_printf（"

Hellowworld!

\n"

）;

//向液晶屏输出

Uart_Printf（"

//向串口输出

//消息循环

for（;

;

）

{//死循环

OSTimeDly（200）;

//主任务挂起200毫秒

}

}

注意：

如果用户开发的是基于ucos的程序，我们推荐使用我们exp例子进行开发，这样可以省去开发环境的设置，而且使用我们给出的程序框架可以很方便的进行程序开发。

2）进行程序的在线仿真、调试

（1）回到ARMProjectManager，选中工程树中Debug子树，通过Project|Buildwork1.apj“Debug”菜单（或者工具栏中的相应按钮）编译整个工程。

（2）把ARM的JTAG仿真器连接到PC机的并行口和开发板上，打开开发板的电源，运行仿真器的驱动程序UarmJTAG.exe。

（3）使用Project|Debugwork1.apj“Debug”菜单（或者工具栏中的相应按钮）启动ARMDebugger软件调试程序。

（4）在ARMDebugger中，通过Options|ConfigureDebugger菜单设置仿真器。

如图1-12所示，在弹出的对话框中，设置TargetEnvironment为Remote_A。

图1-12设置仿真器

（5）单击Configure按钮，按照如图1-13所示，设置仿真器。

图1-13设置仿真器

（6）出现下面提示信息以后，请先按开发板复位按钮，然后点YES，ARMDebbuger开始通过仿真器装载程序，如图1-14所示。

图1-14装载程序

a．装载程序前，需要按一下开发板的复位键。

b．第（4）、（5）步设置好后，以后再调试的时候直接进行到第（6）步，不需要再设置。

当不能进行第（6）步时，重复第（4）、（5）。

（7）装载完毕以后，通过Execute|Go菜单（或者工具栏中的相应按钮）运行程序。

（8）程序运行的时候，可以使用Execute|Stop菜单（或者工具栏中的相应按钮）暂停运行程序。

如图1-15所示，在Execute窗口中将显示出程序暂停的位置。

图1-15显示出程序暂停的位置

（9）通过Execute|Step菜单（或者工具栏中的相应按钮）可以单步运行程序。

也可以使用StepIn、StepOut菜单命令进入或者跳出函数的调用。

（10）在程序停止运行的时候，选择View|SourceFiles菜单命令，可以打开如图1-16所示的源程序例表窗口，双击列表中的文件名可以查看相应的源文件。

图1-16查看源文件

查看源文件时，有时可能会出现看不到自己的原文件的情况，这是将工程重新强制编译一下。

（11）在源文件列表中打开main.c文件。

选择源文件中的某一行，右击鼠标，如图1-17所示，用ToggleBreakpoint快捷菜单命令可以设置断点，使程序运行到这里停下来。

图1-17设置断点

（12）使用在View菜单下的Registers、Variables和Memory命令可以查看工作寄存器或者内存变量。

读者可以逐一地尝试，为以后调试程序打下基础。

开发基本的嵌入式应用程序

读懂main.c文件中调用的函数，了解uCOS-II系统的启动过程。

学会使用API函数，掌握Uart_Printf和LCD_printf函数的用法。

熟悉基于uCOS-II扩展的嵌入式操作系统的启动和应用程序的结构。

阅读main.c文件中调用的函数，了解uCOS-II操作系统系统的启动过程。

在操作系统的基础上，编写一段程序，在屏幕上显示“Helloworld”等文本。

用ARMSDT2.5集成开发环境，编写和调试程序的基本过程

ARM嵌入式开发板、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上

PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARMSDT2.51集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序

1、在ARMSDT2.51中，打开实验一中创建好的模板，新建一个项目work1。

把操作系统的所需要的头文件（*.h）和库文件（*.alf）加入工程中。

2、打开Main.c文件。

3、重点分析Main函数中的代码，了解系统的启动过程。

Main函数的代码如下：

intMain（intargc,char**argv）

ARMTargetInit（）;

//开发板初始化

OSInit（）;

//操作系统初始化

uHALr_ResetMMU（）;

//复位MMU

LCD_Init（）;

//初始化LCD模块

LCDinitializationisOK\n"

//向液晶屏输出数据

320x240TextMode\n"

initOSGUI（）;

//初始化图形界面

LoadFont（）;

//调Unicode字库

LoadConfigSys（）;

//使用config.sys文件配置系统设置

CreatetaskonuCOS-II...\n"

OSTaskCreate（Main_Task,（void*）0,（OS_STK*）&

Main_Stack[STACKSIZE*8-1],Main_Task_Prio）;

//创建系统任务

OSAddTask_Init（）;

//创建系统附加任务

StartinguCOS-II...\n"

Enteringgraphmode...\n"

LCD_ChangeMode（DspGraMode）;

//变LCD显示模式为文本模式

InitRtc（）;

//初始化系统时钟

Nand_Rw_Sem=OSSemCreate

（1）;

//创建Nand-Flash读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件//

OSStart（）;

//操作系统任务调度开始

//不会执行到这里

return0;

通常多操作系统中的任务是一个无限循环，同样，Main_Task也要陷入一个无限循环。

因为uCOS-II是占先式多任务操作系统，如果没有比Main_Task任务更高优先级的任务进入就绪状态，Main_Task任务是不会放弃CPU的控制权的。

通过调用OSTimeDly（INT16Uticks）函数，可以使操作系统进行一次任务调度，并且执行下一个优先级最高的就绪状态的任务。

参数Ticks表示任务延时的节拍数，一旦规定的时间期满，该任务马上又会从新进入就绪状态。

分析上述上面代码中OSTimeDly（200）的作用。

5、为在液晶屏幕和终端（串行口）上输出字符串（比如：

Helloworld!

）编写程序。

可以分别使用LCD_printf（）和Uart_Printf（）函数。

因为操作系统默认的液晶显示摸式是图形状态，必须通过LCD_ChangeMode函数设置液晶显示为文本摸式。

建议在显示自己的文本的时候先调用LCD_Cls（）函数清除屏幕。

6、编译并调试程序。

7、运行Windows系统下的超级终端（HyperTerminal）应用程序，如图2-1所示新建一个终端通信，取名为arm。

单击“确定”按钮。

图2-1创建超级终端

8、选择终端的连接的串口（如串行口1），如图2-2所示，设置通信的格式和协议。

图2-2设置串行口

9、设置完成超级终端以后，打开开发板，按住开发板上的任意一键，使开发板进入BIOS设置状态。

如图2-3所示。

图2-3系统的BIOS设置程序

10、按PC键盘的U键（要使超级终端处于活动状态），这时超级终端上会显示如图2-4所示的信息。

图2-4进入U盘状态

11、这时，在“我的电脑”中可以发现多了一个“可移动磁盘”，这就是开发板的海量存储器16M非线性Flash。

开发板就像一个U盘，可以通过“我的电脑进行操作”。

把生成的system.bin文件通过USB下载到嵌入式开发板中，复位系统，运行并检查输出结果。

system.bin文件是系统通过BIOS引导以后，装入内存中运行的默认文件名。

实验三、ARM的串行口实验

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。

学习串行通讯原理，了解串行通讯控制器，阅读ARM芯片文档，掌握ARM的UART相关寄存器的功能，熟悉ARM系统硬件的UART相关接口。

编程实现ARM和计算机实现串行通讯：

ARM监视串行口，将接收到的字符再发送给串口（计算机与开发板是通过超级终端通讯的），即按PC键盘通过超级终端发送数据，开发板将接收到的数据再返送给PC，在超级终端上显示。

1、用ARMSDT2.5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、实验设备及工具

ARM嵌入式开发板、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以

上、串口线

五、实验原理及说明

1．异步串行I／O

异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位（例如先低位、后高位）地传送。

数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I／O可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。

接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。

为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。

在微型计算机中大量使用异步串行I／O方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。

但是由于每个字符都要独立确定起始和结束（即每个字符都要重新同步），字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。

图3-1串行通信字符格式

图3-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。

开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。

传送开始时首先发一个“０”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。

每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。

后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。

也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。

最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。

至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。

经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。

每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。

微机异步串行通信中，常用的波特率为50，95，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。

接收方按约定的格式接收数据，并进行检查，可以查出以下三种错误：

1）奇偶错：

在约定奇偶检查的情况下，接收到的字符奇偶状态和约定不符。

2）帧格式错：

一个字符从起始位到停止位的总位数不对。

3）溢出错：

若先接收的字符尚未被微机读取，后面的字符又传送过来，则产生溢出错。

每一种错误都会给出相应的出错信息，提示用户处理。

２．串行接口的物理层标准

通用的串行I／O接口有许多种，现仅就最常见的两种标准作简单介绍。

1）EIARS—232C

这是美国电子工业协会推荐的一种标准（ElectronicindustriesAssociationRecoil-mendedStandard）。

它在一种25针接插件（DB—25）上定义了串行通信的有关信号。

这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的I／O接口中。

⑴　信号连线

在实际异步串行通信中，并不要求用全部的RS—232C信号，许多PC／XT兼容机仅用15针接插件（DB—15）来引出其异步串行I／O信号，而PC中更是大量采用9针接插件（DB—9）来担当此任，因此这里也不打算就RS—232C的全部信号作详细解释。

图3-2给出两台微机利用RS—232C接口通信的联线（无MODEM），我们按DB—25的引脚号标注各个信号。

下面对图3-2中几个主要信号作简要说明。

保护地通信线两端所接设备的金属外壳通过此线相联。

当通信电缆使用屏蔽线时，常利用其外皮金属屏蔽网来实现。

由于各设备往往已通过电源线接通保护地，因此，通信线中不必重复接此地线（图中用虚线表示）。

例如使用9针插头（DB—9）的异步串行I／O接口就没有引出保护地信号。

TXD／RXD是一对数据线，TXD称发送数据输出，RXD称接收数据输入。

当两台微机以全双工方式直接通信（无MODEM方式）时，双方的这两根线应交叉联接（扭接）。

信号地所有的信号都要通过信号地线构成耦合回路。

通信线有以上三条（TXD、RXD和信号地）就能工作了。

其余信号主要用于双方设备通信过程中的联络（握手信号），而且有些信号仅用于和MODEM的联络。

若采取微型机对微型机直接通信，且双方可直接对异步串行通信电路芯片编程，若设置成不要任何联络信号，则其它线都可不接。

有时在通信线的同一端将相关信号短接以“自握手”方式满足联络要求。

这就是如图3-2（a）所示的情况。

图3-2实用RS-232C连线

RTS／CTS请求发送值号RTS是发送器输出的准备好信号。

接收方准备好后送回清除发送信号CTS后，发送数据开始进行，在同一端将这两个信号短接就意味着只要发送器准备好即可发送。

DCD载波检测（又称接收线路信号检测）。

本意是MODEM检测到线路中的载波信号后，通知终端准备接收数据的信号，在没有接MODEM的情况下，也可以和RTS、CTS短接。

相对于MODEM而言，微型机和终端机一样被称为数据终端DTE（DataTerminalEquipment）而MODEM被称为数据通信装置DCE（DataCommunicationsEquipment），DTE和DCE之间的连接不能像图3-2中有“扭接”现象，而应该是按接插件芯号，同名端对应相接。

此处介绍的RS—232C的信号名称及信号流向都是对DTE而言的。

DTR／DSR数据终端准备好时发DTR信号，在收到数据通信装置装备好DSR信号后，方可通信。

图3-2（a）中将这一对信号以“自握手”方式短接。

R1原意是在MODEM接收到电话交换机有效的拨号时，使RI有效，通知数据终端准备传送。

在无MODEM时也可和DTR相接。

图3-2（b）给出了无MODEM情况下，DTE对DTE异步串行通信线路的完整连接，它不仅适用于微型机和微型机之间的通信，还适用于微型机和异步串行外部设备（如终端机、绘图仪、数字化仪等）的连接。

⑵　信号电平规定

RS—232C规定了双极性的信号逻辑电平：

-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。

+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”。

因此这是一套负逻辑定义。

以上标准称为EIA电平。

PC／XT系列使用的信号电平是-12V和+12V，符合EIA标准，但在计算机内部流动的信号都是TTL电平，因此这中间需要用电平转换电路。

常用芯片MCl488或SN75150将TTL电平转换为EIA电平，MCl489或SN75154将EIA电平转换为TTL电平。

PC／XT系列以这种方式进行串行通信时，在波特率不高于9600的情况下，理论上通信线的长度限制纽为15米。

2）20mA电流环

20mA电流环并没有形成一套完整的标准，主要是将数字信号的表示方法不使用电子的高低，而改用20mA电流的有无：

“1”信号在环路中产生20mA电流；

“0”信号无电流产生。

当然也需要有电路来实现TTL电平和20mA电流之间的转换。

图5.6.3是PC／XT微机中使用的一种20mA电流环接口。

当发送方SOUT＝1时，便有20mA电流灌入接收方的光耦合器，于是光耦合器导通，使SIN＝1。

反之当发送方SOUT＝0时环路电流为零，接收方光耦合器截止，SIN＝0。

显然，当要求双工方式通信时，双方都应各有收发电路