JX44B0 ARM嵌入式教学实验系统.docx
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JX44B0ARM嵌入式教学实验系统
第3章JX44B0ARM嵌入式教学实验系统
3.1JX44B0ARM嵌入式教学实验系统介绍
JX44B0教学实验系统是一套硬件、软件集成的，基于ARM的完整的教学实验系统，系统包含丰富的硬件资源、完善而优越的调试手段和详尽的教学实验教程。
JX44B0目标处理器采用三星的S3C44B0X处理器，开发平台采用武汉创维特信息技术有限公司的ADT集成开发环境（以下简称ADTIDE），嵌入式开发的所有过程都可以在该环境下完成。
1.使用方便：
ADTIDE采用了一个通用的界面，可以非常方便的进行工程管理、编辑、编译、链接和调试，使得我们可以很快地进入到具体的实验中；
2.接口丰富：
含多种外设接口：
LED输出、7段码输出、LCD输出、触摸屏、4×4键盘输入、外部中断输入、串行接口、A/D转换接口、步进电机接口、网络接口、USB接口、标准计算机打印口（并口）、I2C总线接口、IIS数字音频接口、IDE接口、CF卡接口、GPRS模块和GPS模块等；
3.扩充性好：
采用模块化设计，便于硬件升级换代，并提供丰富的扩展槽以便扩充外部接口；
4.实验丰富：
本系统专门为嵌入式系统教学进行了定制，精心设计了多个实验，包括嵌入式软件开发基础实验、基本接口实验、Bootloader及操作系统实验和高级接口实验，内容由浅入深，涵盖面广，适合不同学习层次人员的学习和教学，并可以方便地进行实验扩展。
3.2JX44B0教学实验系统组成
1.ADTIDE集成开发环境；
2.ADTEmulatorforARMJTAG仿真器；
3.JX44B0系列教学实验箱：
JX44B0-1B、JX44B0-1、JX44B0-2、JX44B0-3；
4.各种连接线、电源适配器以及实验指导书等；
5.教学实验系统配套光盘。
JX44B0ARM教学实验系统基本实验模型如图3-1所示。
图3-1实验模型示意图
3.2.1ADTIDE集成开发环境
1．ADTIDE简介
ADTIDE是一套应用于嵌入式软件开发的新一代集成开发环境，它提供高效、清晰、可视化的嵌入式软件开发平台，包括一整套完备的面向嵌入式系统的开发和调试工具：
编辑器、编译器、链接器、工程管理器以及调试器等。
ADTIDE运行于WindowsNT、98、2000及XP，采用类VisualStdio界面风格，其界面如图3-2所示。
图3-2ADTIDE集成开发环境软件界面图
2.ADTIDE主要特性
◆中文、英文版本支持
◆操作系统支持
★支持Vxworks,uCLinux,Linux,Nucleus等操作系统的开发和调试。
◆可视化的源码编辑和工程管理功能：
★界面友好，使用方便：
类似MSVisualStudio的用户界面，支持打印功能，支持文件内查找功能和FindinFiles功能。
★工程管理器：
ADTIDE提供图形化的工程管理工具，以project为单位为用户提供应用源程序的文件组织和管理，管理用户的应用程序，编译链接选项以及调试参数等。
★源码编辑器：
支持标准的文本编辑功能，支持C语言、汇编语言语法高亮显示。
★辅助编辑工具：
提供多剪贴板工具、代码模板工具、头文件和源文件切换工具、注释工具、符号配对书写工具等多种辅助编辑工具。
◆交叉编译功能：
★支持开发语言：
ANSIC、EmbeddedC++、汇编语言。
★编译工具：
使用著名优秀自由软件GNU的GCC交叉编译工具，并经过优化和严格测试，支持C语言、汇编语言等。
★编译参数设置：
完全图形界面方式的编译参数设置，提供可视化的设置功能。
支持工程级/文件目录级/文件级编译参数设置。
◆强大的源代码级调试功能：
★图形和命令行两种调试方式。
★断点功能。
支持软件断点和硬件断点，实现断点设置、断点屏蔽、断点取消、断点列表。
★程序的单步执行。
★变量监视功能。
随程序运行同步更新变量，即时修改变量值，可设置自动刷新方式、十进制/十六进制显示。
★ARM各种模式的寄存器即时查看与修改。
当前模式显示，寄存器值修改时红色突显。
★存储器查看与修改。
可设置自动刷新方式、字节/双字节/四字节显示、大/小端方式显示，存储器值修改时红色突显。
★函数堆栈显示。
可设置自动刷新方式、十进制/十六进制显示、参数值显示，参数类型显示。
★支持源程序、反汇编程序和混合窗口显示，支持ARM/THUMB方式显示。
★具有与MSVisualStudio类似的调试菜单功能：
Go、Stop、Reset、Stepinto、Stepover、Stepout、RuntoCursor等。
★支持程序下载。
★板上寄存器（OnBoardRegister）的查看和修改。
可以查看支持CPU的所有板上寄存器的具体意义、当前值、各个位的意义；可设置自动刷新方式、二进制/十进制/十六进制显示、大/小端方式显示，支持十进制/十六进制方式修改寄存器值，寄存器值修改时红色突显。
★存储区下载和上载功能。
★工程级调试参数的保存。
★提供Simulator模拟器，支持脱机模拟调试。
★集成elftobin及反汇编常用工具。
★丰富的例程程序。
◆FLASHMemory在线编程。
★支持对多种FLASH芯片的实时检查、擦除、编程、校验等操作。
★支持8/16/32位Flash访问宽度，支持多片Flash同时编程，无需劈分文件。
★高速编程，编程速度约为80Kbytes/S.
★提供统一的Flash编程接口，用户可灵活地添加配置Flash编程方案。
3.2.2ADTEmulatorforARMJTAG仿真器
1.支持ADTIDEForARM集成开发环境；完全兼容ADS集成开发环境；
2.支持GDB调试（Linux/windows/uC-OS等操作系统下）；
3.支持ARM系列CPU内核:
ARM7、ARM7DI、ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM710T、ARM720T、ARM726FZ、ARM9、ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、ARM922T、ARM9E-S、ARM966E-S、IntelXscale、Securcore……
4.支持Windows98/NT/2000/XP；
5.支持外接电源供电，2.5V/3V/5V兼容电平接口；
6.支持标准的14/20针JTAG接口；
7.支持汇编级调试，支持ARM、THUMB及指令集交叉调试；
8.下载速度大于120Kbytes/S；
9.支持标准C语言程序调试；
10.非插入式调试，不占用板上任何资源；
11.支持Flash在线编程；
图3-3ADTEmulatorforARMJTAG仿真器
12.采用标准并口技术，无须选择ECP、EPP；
13.LED指示运行状态；
14.通过软件升级方式支持更高版本的ARM核处理器。
15.支持硬件断点与不限个数的软件断点。
3.2.3JX44B0系列教学实验箱
JX44B0系列教学实验箱是实验系统的主要硬件平台，它包含一系列嵌入式教学实验方案：
图3-4JX44B0-1B教学实验箱
1.JX44B0-1B教学实验箱：
硬件系统包含了嵌入式系统开发应用所需的大部分接口，如：
以太网、USB口、音频接口、LCD以及触摸屏、键盘。
是一款经济型的ARM教学实验平台。
2．JX44B0-1/JX44B0-2/JX44B0-3教学实验箱：
除了包含JX44B0-1B的所有硬件接口以外，JX44B0-1另外添加了多个高级接口：
如CF卡接口、IDE接口、标准计算机打印口等；JX44B0-2在JX44B0-1的基础上添加GPRS无线通讯模块，可以进行通话和短信等高级实验；JX44B0-3在JX44B0-2的基础上又添加了GPS全球定位模块。
且JX44B0-1/JX44B0-2/JX44B0-3采用模块化设计，可任意选配和升级高级模块（ARM核心板、GPRS模块和GPS模块）。
JX44B0-3所包含的接口如下图所示：
图3-5JX44B0-3教学实验箱
3.3JX44B0教学实验系统硬件资源
3.3.1JX44B0教学实验系统硬件模块
JX44B0教学实验系统的硬件部分包括：
基本模块、调试模块、通讯模块、人机交互模块、A/D模块、步进电机驱动模块、IDE/CF接口模块、GPRS模块、GPS模块。
1.基本模块：
✧SDRAM存储器。
主板包含8MBSDRAM。
由一片16位数据宽度的SDRAM存储器组成，地址从0x0c000000～0x0c800000。
S3C44B0X微处理器内部集成了8KBRAM，它既可作为RAM用，也可以作为高速缓存即cache使用，我们通常将它配置为Cache以提高系统性能；
✧FLASH存储器：
主板包含4MBFLASH存储器，内部存放启动代码Bootloader、uCLinux内核映象、uC/OS-II演示程序代码、IIS测试声音文件等。
其数据宽度为16位，地址从：
0x00000000～0x00400000；
✧串行通讯口：
主板包含2个UART接口：
UART0和UART1，UART0在Bootloader、演示程序、uCLinux和多个实验中用于人机交互（通过超级终端）以及文件传输；
✧IIS录放音接口：
主板有一个可以基于DMA操作的IIS总线接口，可进行立体声录放音；
✧I2C总线接口：
与24C08芯片接口，可以存放一些固定的配置数据；
✧4个LED跑马灯：
可独立软件编程；
✧6个七段数码管：
6个共阳七段数码管；
✧外部中断测试：
一个按键用于外部中断0的测试；
✧复位按键：
按键用于CPU复位；
✧两通道通用DMA，两通道具有外部请求引脚的外设DMA；
✧五个PWM定时器和一个内部定时器；
✧看门狗定时器；
✧71个通用I/O端口，8个外部中断源；
✧8通道10-bitADC。
2.调试模块:
✧标准JTAG接口：
14针标准JTAG接口，该接口用于高速仿真调试；
✧简易JTAG调试接口：
直连标准计算机并口，调试接口，该接口用于简易仿真调试。
3.通讯模块:
✧以太网通讯接口：
10M以太网卡；
✧USB接口：
遵循USB1.1标准；
✧标准计算机打印口（并口）。
4.人机交互模块:
✧显示器/触摸屏：
5.7英寸，STN256色LCD显示器，320×240的分辨率；
✧按键：
4X4按键。
5.A/D模块：
✧8通道10bitA/D模块。
6.步进电机驱动模块：
✧两相步进电机驱动。
7.IDE/CF接口模块:
✧标准IDE硬盘接口；
✧标准CF卡接口。
8.GPRS模块:
✧GPRS无线通讯模块。
9.GPS模块:
✧GPS全球定位系统模块。
3.3.2JX44B0教学实验系统硬件资源分配
1.地址空间分配以及片选信号定义
表3-1JX44B0地址空间分配表
地址区间
说明
数据宽度（位）
读/写
属性
0x00000000～0x0003fffff
FLASH存储器：
28F320，4M字节；
16
R/W
0x02000000
控制LED跑马灯及键盘扫描：
bit0～3控制键盘扫描；
bit4～7控制跑马灯的显示。
低电平有效。
8
W
0x02000002
读入键盘扫描值：
bit0～3有效，某位为低时，对应列有键按下。
8
R
0x02000004
数码管数据寄存器。
8
W
0x02000006
数码管扫描控制寄存器：
bit0～bit5：
低电平有效。
8
W
0x04000000～0x0400000f
网络接口芯片CS8900A读写
16
R/W
0x06000000～0x06000001
USB接口芯片PDIUSBD12读写
8
R/W
0x08000000～0x080007ff
CF卡MEMORY模式属性寄存器
8/16
R/W
0x08000800～0x080008ff
CF卡MEMORY模式公共寄存器
8/16
R/W
0x08040000～0x080407ff
CF卡I/O模式
8/16
R/W
0x080d0000～0x080d000f
选择IDE命令块寄存器
8/16
R/W
0x080e0000～0x080e000f
选择IDE控制块寄存器
8/16
R/W
0x0a000000
并口控制寄存器：
bit4：
nERRORbit3：
SELECTbit2：
PEbit1：
BUSY
bit0：
nACK
8
W
0x0a000000
并口状态寄存器：
bit3：
nSTROBEbit2：
AUTOFEED
bit1：
nINITbit0：
nSELECT_IN
8
R
0x0a000002
并口数据缓存器
8
R/W
0x0a000004
控制寄存器0：
bit5：
CF卡电源控制；1:
打开；0:
关闭
bit4：
CF卡复位信号；1:
复位；0:
工作模式
bit3：
IOIS16，CF卡IO模式16位指示，MEMORY模式写保护
1：
MEMORY模式可写；
0：
IO模式16位读写，MEMORY模式写保护
bit2：
GPRS睡眠控制。
1：
持续两秒将使GPRS进入睡眠模式；0：
正常工作模式
bit1..0：
串行口切换控制
00：
两串口均直接通过DB9接口接出
01：
串口0直接接出,串口1接到GPRS
10：
串口0接到GPS,串口1直接接出
11：
串口0接到GPS,串口1接到GPRS
8
W
0x0a000006
控制寄存器1
bit4：
IDE_RST，IDE复位信号。
1：
持续25us复位；0：
正常工作模式
bit3：
MOTOR_CTRL,步进电机驱动使能信号。
1：
驱动使能；0：
驱动禁止
bit2：
电机正反转控制。
1：
电机正转；0：
电机反转
bit1..0：
步进电机工作模式控制
00：
Halfstepmode01：
Normaldrivemode其他：
保留
8
W
0x0C000000～0x0C7fffff
SDRAM存储器地址空间：
8M字节
16
R/W
2.外部中断分配
表3-2JX44B0外部中断分配表
中断口
说明
备注
INT0
按键中断测试
INT1
IDE中断
INT2
USB中断
INT3
触摸屏中断
INT4
网口中断
INT5
GPRS中断
JP2的1、2断接，选择L3DATA；2、3断接，选择GPRS中断。
INT6
CF卡中断
JP2的1、2断接，选择L3LOCK；2、3断接，选择CF卡中断。
3.A/D端口分配
表3-3JX44B0A/D端口分配表
A/D口
说明
备注
AIN0
采集触摸屏的X坐标
用于触摸屏
AIN1
采集触摸屏的Y坐标
用于触摸屏
AIN2
A/D采集口测试0
用于A/D测试
AIN3
A/D采集口测试1
用于A/D测试
4.RAM空间组织
存储空间的定制是嵌入式系统开发的一个特色，我们可以根据自己的需要自行规定内存的使用。
在本教学实验系统中，SDRAM地址范围从0x0c000000–0x0c800000共8Mbytes。
在不同的程序中，SDRAM空间范围被分配成不同的区域用于不同的用途，下表是实验测试程序所用的一个默认分配方式，它的代码空间和数据空间分配如下：
表3-4BOOTLOADER程序SDRAM空间分配表
开始地址
结束地址
用途
0x0c000000
0x0c200000
未用
0x0c200000
0x0c700000
程序升级用（大小由待升级的程序决定）
0x0c700000
0x0c710000
Bootloader程序
0x0c710000
0x0c7fff00
栈
表3-5用户程序SDRAM空间分配表
开始地址
结束地址
用途
0x0c000000
0x0c000008
未用
0x0c000008
0x0c700000
功能演示程序
0x0c7ffa00
0x0c7fff00
栈
0x0c7fff00
0x0c800000
中断向量表
5.FLASH空间组织
FLASH地址范围从0x00000000–0x00400000共4Mbytes。
其空间组织如下表：
表3-6FLASH空间分配表
开始地址
结束地址
用途
0x00000000
0x00010000
BOOTLOADER代码
0x00010000
0x00090000
16×16汉字库
0x00090000
0x00A00000
16×8ASCII字库
0x000A0000
0x00100000
IIS录音测试wav文件
0x00100000
0x001A0000
演示程序代码
0x001A0000
0x00400000
uClinux演示程序
3.4JX44B0教学实验系统的软件安装
运行ADTIDE安装光盘中的setup程序，该程序位于光盘setup目录下。
按照提示操作即可。
安装序列号位于ADT1000仿真器的背面。
注意事项：
1.安装路径可以任意指定。
由于GNU编译器不识别包含空格的路径，所以设定安装路径时不能指定包含空格的路径，如：
“C:
\ProgramFiles\adt1000”就是一个非法路径；同时在以后建立的工程，或者文件，以及需要链接的库，所在的完整路径中都不能包含空格，否则将会导致编译失败；
2.安装完毕后，需要重新启动计算机，使一些默认的设置以及环境生效；
3.如果是WinNT、Win2000或WinXP操作系统，安装软件时需要以管理员（Administrator）的身份进行操作，调试时也需要使用者有管理员权限。
3.5JX44B0教学实验系统编程实例
下面通过一个简单的例子来介绍ADTIDE的使用方法，关于ADTIDE的更加详细的使用说明请参考“附录BANSIC和GCC库文件的使用及设置”以及“ADTIDE用户手册”。
3.5.1工程文件的建立
1）安装完ADTIDE并重新启动计算机后，就可以开始创建工程。
运行ADTIDE，出现如下的界面：
图3－6ADTIDE运行界面
2）创建一个新工程；
选择File菜单的New，出现一个新建对话框，如图3－7。
我们可以通过该对话框建立新文件，建立新工程，以及新的工作区，分别对应于该对话框的第1、2、3子框。
此时我们选择第二个页面创建新工程。
在该页面中“TargetDevice”指出了可选的目标连接设备：
SoftSim、ARM7LPT、ARM9LPT,分别表示使用软件仿真模拟、使用并口调试基于ARM7核的目标系统、使用并口调试基于ARM9核的目标系统。
该目标平台使用的CPU是S3C44B0X，它使用ARM7内核，所以此处选择ARM7LPT。
图3－7ADTIDE创建工程的对话框
如上图所示，在“ProjcetName”位置输入工程的名称，在“Location”中修改该工程的位置，最后在“ProjcetType”中选择“EXEC”，表示该工程要生成一个可执行代码。
点击“OK”，按照上图的输入，将在“F:
\Examples\LedDemo”下建立一个叫LedDemo的工程。
注意事项：
1.可以创建一个工程来生成库，以便其他工程可以调用。
要建立一个库可以通过在“ProjectType”中选择“LIB”实现；
2.在创建工程前已经打开了工作区，最下面的选项“Addtocurrentworkspace”将会变成使能状态；如果选择该选项，创建的工程将被加入到当前已经打开的工作区中；
3.与软件安装一样，工程的保存路径不能包含空格。
3）建立一个新的代码文件，输入实验代码并存盘；
选择File菜单的New，并选择第一个子页面，如图3－8。
在右边显示了4种常见的
图3－8ADTIDE创建文件对话框
文件类型：
C源代码、C头文件、汇编代码、文本文件。
如果创建前三种类型的文件，IDE会在输入的文件名“Filename”后分别添加后缀“.c”、“.s”、“.h”，可以在创建文件时加入到工程中，即在“Addtoproject”选项前打“√”，如上图；点击“OK”，并在编辑窗口输入实验代码。
实验代码如下：
voidMain（void）{
inti;
for（;;）{
*（（unsignedchar*）0x02000000）=0xFF;/*关闭LED*/
for（i=100000;i!
=0;i--）;/*延时*/
*（（unsignedchar*）0x02000000）=0x0F;/*打开LED*/
for（i=100000;i!
=0;i--）;/*延时*/
}
}
注意事项：
1.GNU编译工具根据文件名的后缀来选择编译器，并且后缀有大小写区分，对于汇编和C代码的后缀分别是：
“.s”和“.c”；
2.在“Filename”输入栏，无需输入后缀，IDE会根据不同的文件类型自动添加后缀；
3.在创建新文件前，如果已经打开工作区，且工作区中包含多个工程，则可以在“Addtoproject”下拉列表框中选择需要加入的工程；
4.在上述实例代码中，只简单的实现了对发光二极管的控制，实际上在具体的嵌入式系统中，应用程序执行前还有一个初始化过程，用于进行硬件初始化和软件环境的配置，本实验系统的初始化工作已经由Bootloader完成，有关Bootloader的细节请参见“Bootloader编写实验”部分。
4）将输入的文件添加到工程中；
如果在上一步创建文件时选中了“Addtoproject”，可以跳过该步骤，如果当时没有选择该选项，则需要将文件手工添加到工程中，方法如下：
选择菜单“Project”的“Addtoproject”,可以看到两个子菜单，选择“AddfilestoLedDemo”（此处的LedDemo为当前的工程名），并通过文件选择对话框将刚才输入的文件加入到工程中即可。
3.5.2工程环境配置
由于嵌入式系统的可定制性，使得嵌入式系统软件的设置变得比较复杂，通过设置我们可以明确地定义软件的代码组织、数据组织、规定程序入口等。
选择菜单“Project”的“Setting”子菜单，如图3－9。
这是一个包含多页的对话框，我们可以对工程的各个部分进行相应的设置，操作步骤如下：
图3－9ADTIDE工程设置对话框
1）General设置
General页包括调试器的选择以及恢复缺省配置参数功能，如图3-9所示。
在Debuggerdevice下拉式列表中选择调试设备。
目前提供三个版本的调试设备，软件仿真版本（SoftSim）、并口ARM7调试设备ARM7LPT以及并口ARM9调试设备ARM9LPT。
对于具体硬件调试设备还需要进一
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