JX44B0 ARM嵌入式教学实验系统.docx

1、JX44B0 ARM嵌入式教学实验系统第3章 JX44B0 ARM嵌入式教学实验系统3.1 JX44B0 ARM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ADT IDE），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：ADT IDE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

2、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、44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

3、可以方便地进行实验扩展。3.2 JX44B0教学实验系统组成1. ADT IDE集成开发环境；2. ADT Emulator for ARM JTAG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。JX44B0 ARM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3.2.1 ADT IDE集成开发环境1 ADT IDE简介ADT IDE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

4、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。ADT IDE运行于Windows NT、98、2000及XP，采用类Visual Stdio界面风格，其界面如图3-2所示。图3-2 ADT IDE集成开发环境软件界面图2. ADT IDE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MS Visual Studio的用户界面，支持打印功能，支持文件内查找功能和Find in Files功能。 工程管理器：ADT

5、IDE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：ANSI C、Embedded C+、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

6、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

7、/THUMB方式显示。 具有与MS Visual Studio类似的调试菜单功能：Go、Stop、Reset、Step into、Step over、Step out、Run to Cursor等。 支持程序下载。 板上寄存器(On Board Register)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elf to bin

8、及反汇编常用工具。 丰富的例程程序。 FLASH Memory 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。3.2.2 ADT Emulator for ARM JTAG仿真器1. 支持ADT IDE For ARM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:

9、 ARM7、ARM7DI、ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM710T、ARM720T、ARM726FZ、ARM9、 ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、ARM922T、ARM9E-S、ARM966E-S、Intel Xscale、Securcore4. 支持Windows 98/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

10、上任何资源； 11. 支持Flash在线编程； 图3-3 ADT Emulator for ARM JTAG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。 3.2.3 JX44B0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3-4 JX44B0-1B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

11、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3-5 JX44B0

12、-3教学实验箱3.3 JX44B0教学实验系统硬件资源3.3.1 JX44B0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8MB SDRAM。由一片16位数据宽度的SDRAM存储器组成，地址从0x0c0000000x0c800000。S3C44B0X微处理器内部集成了8KB RAM，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4M

13、B FLASH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：0x000000000x00400000； 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

14、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-bit ADC。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，STN

15、256色LCD显示器，320240的分辨率； 按键：4X4按键。5. A/D模块： 8通道10bit A/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。3.3.2 JX44B0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3-1 JX44B0地址空间分配表地址区间说 明数据宽度(位)读/写属性0x000000000x0003fffffFLASH存储器：28F320，4M字节；16R/W0x02000000控制LED跑马灯

16、及键盘扫描：bit03 控制键盘扫描；bit47控制跑马灯的显示。低电平有效。8W0x02000002读入键盘扫描值：bit03有效，某位为低时，对应列有键按下。8R0x02000004数码管数据寄存器。8W0x02000006数码管扫描控制寄存器：bit0bit5：低电平有效。8W0x040000000x0400000f网络接口芯片CS8900A读写16R/W0x060000000x06000001USB接口芯片PDIUSBD12读写8R/W0x080000000x080007ffCF卡MEMORY模式属性寄存器8/16R/W0x080008000x080008ffCF卡MEMORY模式公共

17、寄存器8/16R/W0x080400000x080407ffCF卡I/O模式8/16R/W0x080d00000x080d000f选择IDE命令块寄存器8/16R/W0x080e00000x080e000f选择IDE控制块寄存器8/16R/W0x0a000000并口控制寄存器：bit 4：nERROR bit 3：SELECT bit 2：PE bit 1：BUSY bit 0：nACK8W0x0a000000并口状态寄存器：bit 3：nSTROBE bit 2：AUTOFEED bit 1：nINIT bit 0：nSELECT_IN8R0x0a000002并口数据缓存器8R/W0x0a0

18、00004控制寄存器0：bit 5：CF卡电源控制；1:打开；0:关闭bit 4：CF卡复位信号；1:复位；0:工作模式bit 3：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bit 2：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bit 1.0：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GPRS10：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GPRS8W0x0a000006控制寄存器1bit 4：IDE_RST

19、，IDE复位信号。1：持续25us复位；0：正常工作模式bit 3：MOTOR_CTRL,步进电机驱动使能信号。1：驱动使能；0：驱动禁止bit 2：电机正反转控制。1：电机正转；0：电机反转bit 1.0：步进电机工作模式控制00：Half step mode 01：Normal drive mode 其他：保留8W0x0C0000000x0C7fffffSDRAM存储器地址空间：8M字节16R/W2. 外部中断分配表3-2 JX44B0外部中断分配表中断口说明备注INT0按键中断测试INT1IDE中断INT2USB中断INT3触摸屏中断INT4网口中断INT5GPRS中断JP2的1、2断接

20、，选择L3DATA；2、3断接，选择GPRS中断。INT6CF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3-3 JX44B0 A/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AIN2A/D采集口测试0用于A/D测试AIN3A/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0x0c0000000x0c800000共8Mbytes。在不同的程序中，SDRAM空间范围被

21、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3-4 BOOTLOADER程序SDRAM空间分配表开始地址结束地址用途0x0c0000000x0c200000未用0x0c2000000x0c700000程序升级用（大小由待升级的程序决定）0x0c7000000x0c710000Bootloader程序0x0c7100000x0c7fff00栈表3-5 用户程序SDRAM空间分配表开始地址结束地址用途0x0c0000000x0c000008未用0x0c0000080x0c700000功能演示程序0x0c7ffa000x0c7fff00

22、栈0x0c7fff000x0c800000中断向量表5. FLASH空间组织FLASH地址范围从0x000000000x00400000共4Mbytes。其空间组织如下表：表3-6 FLASH空间分配表开始地址结束地址用途0x000000000x00010000BOOTLOADER代码0x000100000x000900001616汉字库0x000900000x00A00000168 ASCII字库0x000A00000x00100000IIS录音测试wav文件0x001000000x001A0000演示程序代码0x001A00000x00400000uClinux演示程序3.4 JX44B0

23、教学实验系统的软件安装运行ADT IDE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:Program Filesadt1000”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

24、员（Administrator）的身份进行操作，调试时也需要使用者有管理员权限。3.5 JX44B0教学实验系统编程实例下面通过一个简单的例子来介绍ADT IDE的使用方法，关于ADT IDE的更加详细的使用说明请参考“附录B ANSI C和GCC库文件的使用及设置”以及“ADT IDE用户手册”。3.5.1 工程文件的建立1） 安装完ADT IDE并重新启动计算机后，就可以开始创建工程。运行ADT IDE，出现如下的界面：图36 ADT IDE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37。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

25、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“Target Device”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37 ADT IDE创建工程的对话框如上图所示，在“Projcet Name”位置输入工程的名称，在“Location”中修改该工程的位置，最后在“Projcet Type”中选择“EXEC”，表示该工程要生成一个可执行代码

26、。点击“OK”，按照上图的输入，将在“F:ExamplesLedDemo”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“Project Type”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“Add to current workspace”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38。在右边显示了4种常见的图

27、38 ADT IDE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“Add to project”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：void Main(void) int i; for(;) *(unsigned char*)0x02000000) = 0xFF; /* 关闭LED */ for(i = 100000; i !=0; i-); /* 延时 */ *(unsigned cha

28、r*)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“Add to project”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

29、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“Add to project”，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“Add to project”,可以看到两个子菜单，选择“Add files to LedDemo”（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

30、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39。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39 ADT IDE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Debugger device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