嵌入式综合实验报告.docx

嵌入式综合实验报告.docx

《嵌入式综合实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式综合实验报告.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

嵌入式综合实验报告

ARM嵌入式系统基础

综合实验报告

姓名：

班级：

学号：

指导教师：

实验时间：

2014年11月24日

一、实验目的-----------------------------------3

二、实验设备-----------------------------------3

三、实验内容-----------------------------------3

四、实验预习要求-------------------------------3

五、实验原理-----------------------------------4

六、实验步骤-----------------------------------9

七、实验参考程序-------------------------------13

八、实验心得-----------------------------------16

备注：

在流水灯显示的程序中，显示的字母为LIXUE，分别对应ASCII码：

L--0x4CI--0x49X--0x58U--0x55E--0x45

全亮--0XFF全灭--0X00

流水灯一个周期的显示流程：

①流水灯全亮一次；

②流水灯全灭一次，显示一个字母；

③流水灯全亮一次。

根据字母显示的个数，计算出一个周期的需要的次数为12。

一、实验目的

1、掌握将μC/OS-II操作系统移植到ARM7处理器的方法。

2、了解μC/OS-II操作系统的基本原理和移植条件。

3、掌握LPC2200（forMagicARM2200）专用工程模板的使用；

4、能够在MagicARM2200-S上运行基于μC/OS-II操作系统的程序；

5、掌握基于μC/OS-II操作系统的用户程序的编写格式。

二、实验设备

硬件：

PC机一台

MagicARM2200-S教学实验开发平台一套

软件：

Windows98/XP/2000系统

ADS1.2集成开发环境

μC/OS-II操作系统（V2.52）

三、实验内容

1、编写一个简单的多任务应用程序，实现LED流水灯控制。

2、建立两个μC/OS-II的任务，一个任务用于检测KEY1按键（P0.20口的输入），这里就称之为按键检测任务，另一个任务用于控制蜂鸣器，这里就称之为蜂鸣器控制任务。

蜂鸣器控制任务平时处于等待状态，当按键检测任务检测到有效按键输入时，立即唤醒蜂鸣器控制任务。

四、实验预习要求

1、了解μC/OS-II的组成和移植相关的文件内容。

2、了解ARM7体系结构及其汇编编程，了解LPC2000系列ARM7微控制器的硬件结构（如向量中断控制器和定时器等）和μC/OS-II移植的相关说明。

3、仔细阅读参考文献[1]第5.7节的LPC2000管脚连接模块，第5.9节的GPIO。

4、仔细阅读本书第1章的内容，了解MagicARM2200-S的硬件结构，注意蜂鸣器的控制电路及KEY1按键电路的说明。

5、仔细阅读产品配套光盘附带文档《ADS集成开发环境及仿真器应用》或其它相关资料，

6、了解ADS1.2集成开发环境、LPC2200（forMagicARM2200）专用工程模板、EasyJTAG仿真器的应用

7、阅读参考文献[4]的第16章和第17章的内容，了解μC/OS-II操作系统的配置，系统的初始化，任务的建立，系统的启动等等。

五、实验原理

LED流水灯控制实验原理：

（1）μC/OS-II概述

μC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核。

μC/OS-II是用ANSIC语言编写，包含一小部分汇编代码，使之可以供不同架构的微处理器使用。

μC/OS-II可以管理64个任务，具有信号量、互斥信号量、事件标志组、消息邮箱、消息队列、任务管理、时间管理和内存块管理等系统功能。

μC/OS-II包括以下3个部分：

ØμC/OS-II核心代码：

包括10个C程序文件和1个头文件，主要实现了系统调度、任务管理、内存管理、信号量、消息邮箱和消息队列等系统功能。

此部分的代码与处理器无关。

ØμC/OS-II配置代码：

包括2个头文件，用于裁剪和配置μC/OS-II。

此部分的代码与用户实际应用相关。

ØμC/OS-II移植代码：

包括1个汇编文件、1个C程序文件和1个头文件，这是移植μC/OS-II所需要的代码。

此部分的代码与处理器相关。

说明：

移植代码的文件名不是固定的，但为了保持μC/OS-II系统的一致性，文件名一般也不要改变（即OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C）。

（2）μC/OS-II移植条件

移植μC/OS-II之前需要注意，目标处理器必须满足以下几点要求：

①处理器的C编译器能产生可重入型代码；

②处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常为10～100HZ）；

③用C语言就可以开/关中断；

④处理器能够支持一定数量的数据存储硬件堆栈（可能是几千字节）；

⑤处理器有将堆栈指针以及其它CPU寄存器的内容读出，并保存到堆栈或内存中去的指令。

LPC2000系列ARM7微控制器可以满足第2、4和5点要求，使用ADS1.2的C编译器可以满足第1、3点要求。

（3）μC/OS-II移植步骤

1）OS_CPU.H的移植

在OS_CPU.H文件中定义与处理器相关（实际上是与编译器相关）的数据类型，如BOOLEAN、INT8U、INT8S等等。

2）OS_CPU_C.C的移植

在OS_CPU_C.C文件中，需要编写以下10个简单的C函数：

􀁺OSTaskStkInit（）；

􀁺OSTaskCreateHook（）；

􀁺OSTaskDelHook（）；

􀁺OSTaskSwHook（）；

􀁺OSTaskIdleHook（）；

􀁺OSTaskStatHook（）；

􀁺OSTaskTickHook（）；

􀁺OSInitHookBegin（）；

􀁺OSInitHookEnd（）；

􀁺OSTCBInitHook（）。

其中，9个系统Hook函数可以为空函数，也可以根据用户自己的需要编写相应的操作代码。

任务栈结构初始化函数OSTaskStkInit，必须根据移植时统一定义的任务堆栈结构进行初始化。

3）OS_CPU_A.S的移植

由于ADS1.2编译器默认汇编文件后缀名为“S”，所以移植代码OS_CPU_A.ASM改名为OS_CPU_A.S。

在OS_CPU_A.S文件中，需要编写以下4个简单的汇编语言函数：

􀁺OSStartHighRdy（）；

􀁺OSCtxSw（）；

􀁺OSIntCtxSw（）；

􀁺OSTickISR（）。

其中，函数OSCtxSw不是必须的，但必须要定义好函数OS_TASK_SW（在OS_CPU.H中声明），以实现任务级任务切换。

启动μC/OS-II是通过调用OSStart（）实现，OSStart（）最终调用函数OSStartHighRdy（）运行多任务启动前优先级最高的任务。

OSStartHighRdy（）函数的代码参考程序清单3.5。

函数OSTickISR为系统时钟节拍中断函数，这需要使用到处理器的定时器和定时中断。

为了达到集中地初始化硬件（定时器、中断和I/O等）的目的，此函数可以在用户工程的启动代码文件中实现，参考程序清单3.6。

说明：

系统时钟节拍中断函数的名称并不是固定的，也并不一定要在OS_CPU_A.S文件中实现。

蜂鸣器实验原理：

在MagicARM2200-S上运行基于μC/OS-II操作系统的程序的具体操作步骤如下。

说明：

（PC）----------------属于在PC机上操作，即软件的操作

（硬件）-------------属于MagicARM2200-S硬件操作

（PC+硬件）---------属于在PC机上进行软件操作，硬件上要连接或跳线操作

（1）安装ADS1.2

运行在ADS目录下Setup.exe，开始安装ADS1.2。

（若已安装过，此步省略）按照安装软件的提示安装，与其它软件安装操作方法基本一致。

（2）了解ADS1.2

使用ADS1.2建立工程，编译链接设置，调试操作等，更详细的使用方法参考ADS1.2的在线帮助文档或相关资料。

（若已熟悉ADS1.2，此步省略）

（3）连接EasyJTAG仿真器和MagicARM2200-S

将EasyJTAG仿真器的25针接口通过并口延长线与PC机的并口连接，先给MagicARM2200-S实验箱供电，再将EasyJTAG仿真器的20针接口通过20PIN连接电缆接到MagicARM2200-S的J3上。

（若已连接好，此步省略）

（4）EasyJTAG仿真器的安装与应用

若已安装过，此步省略。

（5）添加工程模板

若已添加过，此步省略。

（6）建立项目目录并添加μC/OS2.52源代码和移植代码

建立一个项目目录，比如uCOS-II。

将μC/OS2.52源代码Source（目录）复制到项目目录，将移植代码ARM（目录）复制到项目目录。

将移植的PC服务代码Arm_Pc复制到项目目录，使用移植的PC服务代码，就可以通过串口向PC发送显示数据（由EasyARM软件的DOS字符窗口显示）。

μC/OS2.52源代码可以从参考文献[4]的附带光盘上获得。

移植代码ARM和移植的PC服务代码Arm_Pc可以从MagicARM2200-S的产品配套光盘上获得。

（7）用工程模板建立工程

使用LPC2200（forMagicARM2200）专用工程模板建立工程（比如“ARMExecutableImageforUCOSII（MagicARM2200）”工程模板），工程存放路径为项目目录下，建立源文件并加入工程，然后编写程序代码。

更改Os_cfg.h文件，配置μC/OS-II操作系统。

编译链接工程，若有错误，则修改程序，然后再次编译。

（8）仿真调试工程

正确设置MagicARM2200-S的跳线；启动AXD进行仿真调试。

六、实验步骤

LED流水灯控制实验步骤：

（1）连接EasyJTAG仿真器和MagicARM2200-S，然后安装EasyJTAG仿真器的驱动程序（若已经安装过，此步省略）。

（2）为ADS1.2增加LPC2200（forMagicARM2200）专用工程模板（若已增加过，此步省略）。

（3）建立一个项目目录uCOS-II，添加μC/OS2.52源代码和移植代码。

将移植的PC服务代码Arm_Pc复制到项目目录uCOS-II下。

（4）将μC/OS2.52源代码Source（目录）复制到项目目录

（5）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforUCOSII（forMagicARM2200）工程模板建立一个工程LedDisp，工程存储在uCOS-II目录下。

（6）打开工程窗口user组中的main.c文件，编写实验程序并保存。

（7）根据程序设计来更改Os_cfg.h文件，配置μC/OS-II操作系统。

（对于本实验，μC/OS-II的配置使用模板默认设置即可）

（8）选用DebugInExram生成目标，然后编译链接工程

（9）将MagicARM2200-S的JP5、JP7跳线短接，JP13跳线断开。

注意：

JP7与IDE硬盘/CF卡电路的JP13跳线复用P0.7口。

（10）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（11）若JTAG连接出错，或AXD主窗口没有显示startup.s源程序，按产品配套光盘附带文档《ADS集成开发环境及仿真器应用》介绍的方法进行处理。

（12）全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止（因为main函数起始处默认设置有断点）。

（13）全速运行程序，观察MagicARM2200-S的LED1～LED8显示，监听蜂鸣器是否蜂鸣。

蜂鸣器实验步骤：

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforUCOSII（MagicARM2200）工程模板建立一个工程GPIO，工程存储在uCOS-II目录下。

（2）打开工程窗口user组中的main.c文件，编写实验程序并保存。

（3）根据程序设计来更改Os_cfg.h文件，配置μC/OS-II操作系统。

（对于本实验，μC/OS-II的配置使用模板默认设置即可）

（4）选用DebugInExram生成目标，然后编译链接工程。

（5）将MagicARM2200-S的JP7、JP11跳线短接，JP4、JP13跳线断开。

注意：

JP7与IDE硬盘/CF卡电路的JP13跳线复用P0.7口;JP11与PS/2键盘鼠标接口的JP4_K_CLK跳线复用P0.20口。

（6）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（7）若JTAG连接出错，或AXD主窗口没有显示startup.s源程序，请按产品配套光盘附带文档《ADS集成开发环境及仿真器应用》介绍的方法进行处理。

（8）全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止（因为main函数起始处默认设置有断点）。

（9）全速运行程序，然后按下/放开KEY1按键，监听蜂鸣器是否蜂鸣。

（10）当仿真调试通过后关闭AXD，在ADS1.2集成开发环境中选用RelOutChip生成目标，然后编译链接工程。

（11）将MagicARM2200-S的JP7、JP11跳线短接，JP4、JP13跳线断开。

（12）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

此时EasyJTAG仿真器将会把程序下载到片外FLASH上（需要正确设置仿真器）。

（13）将JP1跳线断开，然后按MagicARM2200-S上的RST复位键，观察程序是否能脱机运行。

（14）实验结束后，在AXD中设置仿真器为片外RAM调试方式的设置，以便于后面实验的正确操作。

七、实验参考程序

在流水灯显示的程序中，显示的字母为LIXUE，分别对应ASCII码：

L--0x4CI--0x49X--0x58U--0x55E--0x45

全亮--0XFF全灭--0X00

流水灯一个周期的显示流程：

①流水灯全亮一次；

②流水灯全灭一次，显示一个字母；

③流水灯全亮一次。

根据字母显示的个数，计算出一个周期的需要的次数为12。

#include"config.h"

#include"stdlib.h"

//P0.7为蜂鸣器的控制I/O

#defineBEEP（1<<7）

//LED控制宏函数定义。

LED1--LED8的控制I/O为P1.16--P1.23

#defineLED_ADJ16

#defineLED_IOCON（0xFF<

#defineLED_OFF（）IO1SET=LED_IOCON

#defineLED_DISP（dat）LED_OFF（）;IO1CLR=（（dat）<

#defineTaskStkLengh100//定义用户任务堆栈长度

OS_STKTaskStk0[TaskStkLengh];//DefinetheTask0stack定义用户任务0的堆栈

OS_STKTaskStk1[TaskStkLengh];//DefinetheTask1stack定义用户任务1的堆栈

voidTask0（void*pdata）;//Task0任务0

voidTask1（void*pdata）;//Task0任务1

voidTask2（void*pdata）;//Task0任务2

/***********************************主函数***********************************/

intmain（void）

{

OSInit

OSTaskCreate（Task0,（void*）0,&TaskStk0[TaskStkLengh-1],2）;

OSStart（）;

return0;

}

/****************************Task0任务0**************************/

voidTask0（void*pdata）

{constuint8DISP_TAB[12]={0XFF,0x00,0x4C,0x00,0x49,0x00,0x58,0x00,0x55,0x00,

0x45,0x00

};

uint8i;

pdata=pdata;

TargetInit（）;

PINSEL0=0x;//设置P0口管脚连接GPIO

IO0DIR=BEEP;//设置蜂鸣器控制口为输出

IO0SET=BEEP;

IO1DIR=LED_IOCON;//设置LED1—LED8的控制口为输出

LED_OFF（）;

//建立任务1（用于蜂鸣器控制）

OSTaskCreate（Task1,（void*）0,&TaskStk1[TaskStkLengh-1],3）;

while

（1）

{for（i=0;i<12;i++）

{LED_DISP（DISP_TAB[i]）;//输出LED显示数据

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/2）;//延时0.5S

}

}

}

/**************************Task1任务1**************************/

voidTask1（void*pdata）

{

pdata=pdata;

while

（1）

{

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC*10）;//延时10S

IO0CLR=BEEP;//控制蜂鸣器响

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/2）;

IO0SET=BEEP;

}

}

/**************************Task2任务2**************************/

voidTask2（void*pdata）

{

pdata=pdata;

TargetInit（）;

PINSEL0=PINSEL0&0xffff3fff;//管脚选择模块初始化

PINSEL1=PINSEL1&0xfffffcff;

IO0DIR&=~KEY1;//设置KEY1的控制I/O为输入

IO0DIR|=BEEP;//设置蜂鸣器为输出

IO0SET=BEEP;

OSTaskCreate（Task1,（void*）0,&TaskStk1[TaskStkLengh-1],5）;

for（;;）

{

OSTaskSuspend（OS_PRIO_SELF）;

IO0CLR=BEEP;

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/8）;

IO0SET=BEEP;

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/4）;

IO0CLR=BEEP;

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/8）;

IO0SET=BEEP;

OSTimeDly（OS_TICKS_PER_SEC/4）;

}

}

八、实验心得

经过不断的修改与查找资料，终于完成了此次综合性设计实验，虽说这次设计的实验不是很大型，但是还是学到了很多东西，收获颇丰，不仅学习到了一些新的知识，回顾了一些以前快要遗忘的知识点，而且是自己的学习目标更加明确，学习方法更加完善，也体会到了软件开发的趣味，更加清楚的认识到了自己在软件开发及学习上的不足之处。

此次设计时按键控制流水灯，老师在我们设计之前讲解的很清晰，使得我们大家操作起来比较娴熟。

让我感觉到了软件编程的趣味性和实用性，虽说一些技术我们在课堂上也曾学习过，但是大都停留在理论基础上，实际开发很少，而这次实验给了我们一个很好的边学习边实践的机会，对我们深入学习这些技术有很大的帮助，深刻体会到了这些技术的实用性。

每当自己成功调试一段代码或者通过自己的努力克服一个技术困难，都颇有收获感。

这次实验让我们体验了软件的实用性，发现自己的不足，增加了一定的编程经验。

结束了此次实验，让我发现我对我们专业、对嵌入式技术、汇编语言都有了新的认识，通过这次实验，我了解到，要真真正正掌握到计算机程序不是一件简单的事情，但真正掌握后，它带给我们的将是无穷的便捷与科技，我会努力学习计算机的！