嵌入式系统实验指导指导书完整版.docx

1、嵌入式系统实验指导指导书完整版嵌入式系统实验指导王艳春 英一 劲松实验一 嵌入式微处理器系统的开发环境一、 实验环境PC机 一台软件： ADS 1.2集成开发环境 一套二、实验目的1.了解嵌入式系统及其特点；2.熟悉嵌入式系统的开发环境和基本配置并能编写简单的汇编程序三、实验容1.嵌入式系统的开发环境、基本配置2.使用汇编指令完成简单的加法实验四、实验步骤（1）在D:新建一个目录，目录名为experiment。（2）点击 WINDOWS 操作系统的“开始|程序|ARM Developer Suite v1.2 |Code Warrior forARM Developer Suite”启动Met

2、rowerks Code Warrior，或双击“ADS 1.2”快捷方式启动。启动ADS 1.2 如图1-1所示：图1-1启动ADS1.2(3) 在CodeWarrior 中新建一个工程的方法有两种，可以在工具栏中单击“New”按钮，也可以在“File”菜单中选择“New”菜单。这样就会打开一个如图1-2 所示的对话框。选择【File】-【New】，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程，名称为ADS，目录为D:experiment。图1-2 新建文件在这个对话框中为用户提供了7 种可选择的工程类型：1）ARM Executabl Image：用于由ARM 指令的代

3、码生成一个ELF 格式的可执行映像文件；2）ARM Object Library：用于由ARM 指令的代码生成一个armar 格式的目标文件库；3）Empty Project：用于创建一个不包含任何库或源文件的工程；4）Makefile Importer Wizard：用于将Visual C 的nmake 或GNU make 文件转入到CodeWarrior IDE 工程文件；5)Thumb ARM Executable Image：用于由ARM 指令和Thumb 指令的混和代码生成一个可执行的ELF 格式的映像文件；6)Thumb Executable image：用于由Thumb 指令创建

4、一个可执行的ELF 格式的映像文件；7）Thumb Object Library：用于由Thumb 指令的代码生成一个armar 格式的目标文件库。（4）选择【File】-【New】建立一个新的文件TEST1.S，设置直接添加到项目中。输入如程序代码，并保存，此时在工程窗口中可以看到TEST1.S文件。 图1-3 新建test1.s(5) 选择【Edit】-【Perferences】，在Font选项设置字体是Fixedsys，Script是CHINESE。图1-4 设置字体(6) 选择【Edit】-【DebugRel Settings】，在DebugRel Settings对话框的左边选择AR

5、M Linker项，设置地址。点击“DebugRel Settings”图标按钮，即可进行工程的地址设置、输出文件设置、编译选项等，如图1-5所示。在“ARM Linker”对话框设置连接地址，在“Language Settings”中设置各编译器的编译选项。对于简单的软件调试，可以不进行连接地址的设置，直接点击工程窗口的“Make”图标按钮，即可完成编译连接。若编译出错，会有相应的出错提示，双击出错提示行信息，编辑窗即会使用光标指出当前出错的源代码行，编译连接输出窗口如图1-6所示。同样，您可以在【Project】菜单中找到相应的命令。图1-5连接器选项设置 图1-6 output选项卡OU

6、TPUT 选项卡：该选项卡用来控制连接器进行连接操作的类型。其中Linktype 选项组中的单选按钮确定使用的连接方式。这里选择Simple，连接器将根据连接器选项中指定的地址映射方式，生成简单的ELF 格式的映像文件，所生成的映像文件中的地址映射关系比较简单.当选择Simple 连接类型时，需要设置下列的连接器选项，如图1-5所示。RO Base 文本框中填入0x40000000。地址0x40000000 是开发板上SDRAM 的真实地址，是由系统的硬件决定的；RW Base 文本框中填入0x40003000 指的是系统可读写存的地址。也就是说，在0x400000000x40003000 之

7、间是只读区域，存放程序的代码段，从0x40003000 开始是程序的数据段。Layout 选项卡：该选项卡在连接方式位Simple 时有效，它用来安排一些输入段在映像文件中的位置。Place at beginning of image 选项组用于指定将某个输入段放置在它所在的运行时域的开头。包含复位异常中断处理程序的输入段通常放置在运行时域的开头。这里，在Object/Symbol 文本框中指定目标文件的名称init.o，在Section 文本框中指定输入段的名称init,从而确定了init.s 源文件中的init 输入段位指定的输入段。如图1-7所示。图 1-7 Layout 选项卡中连接器

8、选项(6) 选择【Project】-【Make】，或者按下快捷键F7，将编译整个工程。如图 1-8所示为工程窗口中的图标按钮,通过这些图标按钮,可以快速的进行工程设置,编译连接,启动调试等等.它们从左到右分别为图1-8 工程窗口中的图标按钮A)DebugRel Settings 工程设置；B)Synchronize Modification Dates 同步修改日期；C)Make 编译连接；D)Debug 启动ADX 进行调试；E)Run 启动ADX 调试,并直接运行；F)Project Inspector 工程检查,查看和配置工程中源文件的信息；对于简单的软件调试,直接点击工程窗口的”Mak

9、e”图标按钮,即可完成编译.编译连接输出窗口如图1-9所示。图1-9编译连接输出窗口(7) 选择【Project】-【Debug】，或者按下快捷键F5。IDE环境就会启动AXD调试软件，接着可以执行单步、全速运行调试。图1-10 AXD调试窗口注意：本实验使用软件仿真，所以要在AXD中选择【Options】-【Configure Target】菜单，然后在 Choose Target窗口中选用ARMUL软件仿真。 图1-11 目标环境选择五 思考题1.工程模板有何作用？ 2.如何强行重新编译工程的所有文件？(提示：选择【Project】-【Remove Object Code】删除工程中的*.

10、obj文件) 六 参考程序AREA Example1,CODE,READONLY ; 声明代码段Example1 ENTRY ; 标识程序入口 CODE32 ; 声明32位ARM指令START MOV R0,#15 ; 设置参数 MOV R1,#8 ADDS R0,R0,R1 ; R0 = R0 + R1 B START END 实验预作关键过程及结果图：实验二 汇编指令实验一、实验环境 PC机 一台 ADS 1.2集成开发环境 一套二、实验目的1.了解ADS 1.2集成开发环境及ARMulator软件仿真方法；2. 掌握ARM7TDMI汇编指令的用法，并能编写简单的汇编程序；3.掌握指令的条

11、件执行和使用LDR/STR指令完成存储器的访问。三、实验容1.使用LDR/STR指令完成存储器的访问。2.使用数据处理指令实现数据传送和算术和逻辑运算。3.使用ADS 1.2软件仿真，单步、全速运行程序，设置断点，打开寄存器窗口(Processor Registers)监视寄存器的值，打开存储器观察窗口(Memory) 监视存储器的值。根据以上要求完成该操作：使用LDR指令读取0x40003100上的数据，将数据加1，若结果小于10则使用STR指令把结果写回原地址，若结果大于等于10，则把0写回原地址周而复此循环；使用ADS 1.2软件仿真，单步、全速运行程序，设置断点，打开寄存器窗口(Pro

12、cessor Registers)监视R0、R1的值，打开存储器观察窗口(Memory) 监视0x40003100上的值。 四、实验步骤(1) 启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程Instruction1。(2) 建立汇编源文件TEST2.S，编写实验程序，然后添加到工程中。(3) 设置工程地址RO Base为0x40000000，RW Base为0x40003000。设置调试入口地址Image entry point为0x40000000。(4) 编译工程，选择【Project】-【Debug】，启动AXD进行软件仿真调试。(5) 打开寄存器窗

13、口（Processor Registers），选择Current 项监视R0，R1 的值。打开存储器观察窗口（Memory），设置观察地址为0x40003100，显示方式Size 为32Bit，监视0x40003100 地址上的值。图2-1 Memory 窗口显示格式设置寄存器显示格式与之类似。使用鼠标左键选择某一个寄存器，然后点击鼠标右键，Format 项中选择显示格式Hex，Decimal 等等。如图2-2 所示。图2-2设置寄存器显示格式（6）单步运行程序，可以设置/取消断点，或者全速运行程序，停止程序运行，调试时观察寄存器和0x40003100地址上的值。 图2-3 调试程序窗口六、思

14、考题1.LDR伪指令与LDR加载指令的功能和应用有何区别，举例说明？ 2.LDR/STR指令的前索引偏移指令如何编写？指令是怎样操作的？ 3.在AXD调试时如何复位程序？ (提示：选择【File】-【Reload Current Image】重新加载映象文件) 七、参考程序COUNT EQU 0x40003100 ; 定义一个变量，地址为0x40003100 AREA Example2,CODE,READONLY ; 声明代码段Example2 ENTRY ; 标识程序入口 CODE32 ; 声明32位ARM指令START LDR R1,=COUNT ; R1 = COUNT MOV R0,#

15、0 ; R0 = 0 STR R0,R1 ; R1 = R0，即设置COUNT为0 LOOP LDR R1,=COUNT LDR R0,R1 ; R0 = R1 ADD R0,R0,#1 ; R0 = R0 + 1 CMP R0,#10 ; R0与10比较，影响条件码标志 MOVHS R0,#0 ; 若R0大于等于10，则此指令执行，R0 = 0 STR R0,R1 ; R1 0)。四、实验预习要求 (1)仔细阅读ARM嵌入式系统基础教程中第4章ARM指令系统的容。 (2)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他相关资料，了解ADS工程编辑和AXD调试的容。(本实验使用

16、软件仿真)五、实验步骤（1）启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程ProgramC。（2）建立源文件Startup.S和Test.c，编写实验程序，然后添加到工程中。（3）设置工程地址RO Base为0x40000000，RW Base为0x40003000。设置调试入口地址Image entry point为Ox40000000。 （4）设置位于开始位置的起始代码段，如图3-1,3-2所示。图3-1设置位于开始位置的起始代码段(1)图3-2 设置位于开始位置的起始代码段(2)（5）编译工程，选择ProjectDebug，启动AXD进行软件仿真调试

17、。（6）在Startups的“B Main”处设置断点，然后全速动行程序。（7）程序在断点处停止。单步运行程序，判断程序是否跳转到C程序中运行。（8）诜择Processor vlewsvariables打开变量观察窗口，观察全局变量的值，然后单步全速运行程序，判断程序的运算结果是否正确。如图3-3所示。图3-3 ARM实验3的运行观察结果六、思考题（1）在实验参考程序中，Startup.s文件的作用是什么?如果没有Startup.s文件，C程序运行会出错吗?（2）实验程序中的Main()函数名是否可以更改为其他名字？(提示：Main只是一个标号。)七、参考程序 ;startup file IM

18、PORT |Image$RO$Limit| IMPORT |Image$RW$Base| IMPORT |Image$ZI$Base| IMPORT |Image$ZI$Limit| IMPORT MAIN ;declare the main() in the C Prog AREA start,CODE,READONLY ENTRY CODE32 Reset LDR SP,=0x40003f00 ;initial the C case LDR R0,=|Image$RO$Limit| LDR R1,=|Image$RW$Base| LDR R3,=|Image$ZI$Base| CMP R0

19、,R1 BEQ LOOP1 LOOP0 CMP R1,R3 LDRCC R2,R0,#4 STRCC R2,R1,#4 BCC LOOP0 LOOP1 LDR R1,=|Image$ZI$Limit| MOV R2,#0 LOOP2 CMP R3,R1 STRCC R2,R3,#4 BCC LOOP2 B MAIN END / main file#define uint8 unsigned char #define uint32 unsigned int#define N 100 uint32 sum;void MAIN(void) uint32 i; sum = 0; for(i = 0;i

20、 【Debug】，启动AXD进行软件仿真调试。(5) 打开寄存器窗口(Processor Registers)，选择Current项监视各寄存器的值。(6) 单步运行程序，注意观察CPSR、SPSR、R13(SP)、R14(LR)、R15(PC)寄存器。 五、思考题1.在用户模式或系统模式下读取SPSR寄存器会有何结果？ 2.在非特权模式下能否对CPSR寄存器设置？能否读取CPSR寄存器的值？ 3.在非特权模式下如何使能/禁止IRQ或FIO中断？(提示：可以先使用SWI指令切换到管理模式) 4.程序中能不能通过MSR指令直接修改CPSR中的T位来实现ARM状态/Thumb状态的切换？ 六、参考

21、程序;定义堆栈的大小USR_STACK_LEGTH EQU 64SVC_STACK_LEGTH EQU 0FIQ_STACK_LEGTH EQU 16IRQ_STACK_LEGTH EQU 64ABT_STACK_LEGTH EQU 0UND_STACK_LEGTH EQU 0 AREA Example5,CODE,READONLY ; 声明代码段Example5 ENTRY ; 标识程序入口 CODE32 ; 声明32位ARM指令START MOV R0,#0 MOV R1,#1 MOV R2,#2 MOV R3,#3 MOV R4,#4 MOV R5,#5 MOV R6,#6 MOV R7

22、,#7 MOV R8,#8 MOV R9,#9 MOV R10,#10 MOV R11,#11 MOV R12,#12 BL InitStack ; 初始化各模式下的堆栈指针 ; 打开IRQ中断 (将CPSR寄存器的I位清零) MRS R0,CPSR ; R0 = CPSR BIC R0,R0,#0x80 MSR CPSR_cxsf,R0 ; CPSR = R0 ; 切换到用户模式 MSR CPSR_c, #0xd0 MRS R0,CPSR ; 切换到管理模式 MSR CPSR_c, #0xdf MRS R0,CPSR HALT B HALT ; 名称：InitStack; 功能：堆栈初始化，

23、即初始化各模式下的堆栈指针。; 入口参数：无; 出口参数：无; 说明：在特权模式下调用此子程序，比如复位后的管理模式InitStack MOV R0, LR ; R0 = LR，因为各种模式下R0是相同的;设置管理模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xd3 LDR SP, StackSvc;设置中断模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xd2 LDR SP, StackIrq;设置快速中断模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xd1 LDR SP, StackFiq;设置中止模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xd7 LDR SP, StackAbt;设置未定义模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xdb LDR SP, StackUnd;设置系统模式堆栈 MSR CPSR_c, #0xdf LDR SP, StackUsr MOV PC, R0StackUsr DCD UsrStackSpace + (USR_STACK_LEGTH - 1)*4StackSvc DCD SvcStackSpace + (SVC_STACK_LEGTH - 1)*4StackIrq DCD IrqStackSpace + (IRQ_STACK_LE