實(shí)驗(yàn)一 嵌入式微處理器系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境一、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境PC機(jī) 一臺軟件： ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境 一套二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解嵌入式系統(tǒng)及其特點(diǎn)；2.熟悉嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和基本配置并能編寫簡單的匯編程序三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、基本配置2.使用匯編指令完成簡單的加法實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）在D:新建一個目錄，目錄名為experiment。（2）點(diǎn)擊 WINDOWS 操作系統(tǒng)的“開始|程序|ARM Developer Suite v1.2 |Code Warrior forARM Developer Suite”啟動Metrowerks Code Warrior，或雙擊“ADS 1.2”快捷方式啟動。啟動ADS 1.2 如圖1-1所示：圖1-1啟動ADS1.2(3) 在CodeWarrior 中新建一個工程的方法有兩種，可以在工具欄中單擊“New”按鈕，也可以在“File”菜單中選擇“New”菜單。這樣就會打開一個如圖1-2 所示的對話框。選擇【File】-【New】，使用ARM Executable Image工程模板建立一個工程，名稱為ADS，目錄為D:experiment。圖1-2 新建文件在這個對話框中為用戶提供了7 種可選擇的工程類型：1）ARM Executabl Image：用于由ARM 指令的代碼生成一個ELF 格式的可執(zhí)行映像文件；2）ARM Object Library：用于由ARM 指令的代碼生成一個armar 格式的目標(biāo)文件庫；3）Empty Project：用于創(chuàng)建一個不包含任何庫或源文件的工程；4）Makefile Importer Wizard：用于將Visual C 的nmake 或GNU make 文件轉(zhuǎn)入到CodeWarrior IDE 工程文件；5)Thumb ARM Executable Image：用于由ARM 指令和Thumb 指令的混和代碼生成一個可執(zhí)行的ELF 格式的映像文件；6)Thumb Executable image：用于由Thumb 指令創(chuàng)建一個可執(zhí)行的ELF 格式的映像文件；7）Thumb Object Library：用于由Thumb 指令的代碼生成一個armar 格式的目標(biāo)文件庫。（4）選擇【File】-【New】建立一個新的文件TEST1.S，設(shè)置直接添加到項(xiàng)目中。輸入如程序代碼，并保存，此時在工程窗口中可以看到TEST1.S文件。 圖1-3 新建test1.s(5) 選擇【Edit】-【Perferences】，在Font選項(xiàng)設(shè)置字體是Fixedsys，Script是CHINESE_GB2312。圖1-4 設(shè)置字體(6) 選擇【Edit】-【DebugRel Settings】，在DebugRel Settings對話框的左邊選擇ARM Linker項(xiàng)，設(shè)置鏈接地址。點(diǎn)擊“DebugRel Settings”圖標(biāo)按鈕，即可進(jìn)行工程的地址設(shè)置、輸出文件設(shè)置、編譯選項(xiàng)等，如圖1-5所示。在“ARM Linker”對話框設(shè)置連接地址，在“Language Settings”中設(shè)置各編譯器的編譯選項(xiàng)。對于簡單的軟件調(diào)試，可以不進(jìn)行連接地址的設(shè)置，直接點(diǎn)擊工程窗口的“Make”圖標(biāo)按鈕，即可完成編譯連接。若編譯出錯，會有相應(yīng)的出錯提示，雙擊出錯提示行信息，編輯窗即會使用光標(biāo)指出當(dāng)前出錯的源代碼行，編譯連接輸出窗口如圖1-6所示。同樣，您可以在【Project】菜單中找到相應(yīng)的命令。圖1-5連接器選項(xiàng)設(shè)置 圖1-6 output選項(xiàng)卡OUTPUT 選項(xiàng)卡：該選項(xiàng)卡用來控制連接器進(jìn)行連接操作的類型。其中Linktype 選項(xiàng)組中的單選按鈕確定使用的連接方式。這里選擇Simple，連接器將根據(jù)連接器選項(xiàng)中指定的地址映射方式，生成簡單的ELF 格式的映像文件，所生成的映像文件中的地址映射關(guān)系比較簡單.當(dāng)選擇Simple 連接類型時，需要設(shè)置下列的連接器選項(xiàng)，如圖1-5所示。RO Base 文本框中填入0x40000000。地址0x40000000 是開發(fā)板上SDRAM 的真實(shí)地址，是由系統(tǒng)的硬件決定的；RW Base 文本框中填入0x40003000 指的是系統(tǒng)可讀寫內(nèi)存的地址。也就是說，在0x400000000x40003000 之間是只讀區(qū)域，存放程序的代碼段，從0x40003000 開始是程序的數(shù)據(jù)段。Layout 選項(xiàng)卡：該選項(xiàng)卡在連接方式位Simple 時有效，它用來安排一些輸入段在映像文件中的位置。Place at beginning of image 選項(xiàng)組用于指定將某個輸入段放置在它所在的運(yùn)行時域的開頭。包含復(fù)位異常中斷處理程序的輸入段通常放置在運(yùn)行時域的開頭。這里，在Object/Symbol 文本框中指定目標(biāo)文件的名稱init.o，在Section 文本框中指定輸入段的名稱init,從而確定了init.s 源文件中的init 輸入段位指定的輸入段。如圖1-7所示。圖 1-7 Layout 選項(xiàng)卡中連接器選項(xiàng)(6) 選擇【Project】-【Make】，或者按下快捷鍵F7，將編譯鏈接整個工程。如圖 1-8所示為工程窗口中的圖標(biāo)按鈕,通過這些圖標(biāo)按鈕,可以快速的進(jìn)行工程設(shè)置,編譯連接,啟動調(diào)試等等.它們從左到右分別為圖1-8 工程窗口中的圖標(biāo)按鈕A)DebugRel Settings 工程設(shè)置；B)Synchronize Modification Dates 同步修改日期；C)Make 編譯連接；D)Debug 啟動ADX 進(jìn)行調(diào)試；E)Run 啟動ADX 調(diào)試,并直接運(yùn)行；F)Project Inspector 工程檢查,查看和配置工程中源文件的信息；對于簡單的軟件調(diào)試,直接點(diǎn)擊工程窗口的”Make”圖標(biāo)按鈕,即可完成編譯.編譯連接輸出窗口如圖1-9所示。圖1-9編譯連接輸出窗口(7) 選擇【Project】-【Debug】，或者按下快捷鍵F5。IDE環(huán)境就會啟動AXD調(diào)試軟件，接著可以執(zhí)行單步、全速運(yùn)行調(diào)試。圖1-10 AXD調(diào)試窗口注意：本實(shí)驗(yàn)使用軟件仿真，所以要在AXD中選擇【Options】-【Configure Target】菜單，然后在 Choose Target窗口中選用ARMUL軟件仿真。 圖1-11 目標(biāo)環(huán)境選擇五 思考題1.工程模板有何作用？ 2.如何強(qiáng)行重新編譯工程的所有文件？(提示：選擇【Project】-【Remove Object Code】刪除工程中的*.obj文件) 六 參考程序AREAExample1,CODE,READONLY; 聲明代碼段Example1 ENTRY ; 標(biāo)識程序入口CODE32; 聲明32位ARM指令START MOVR0,#15 ; 設(shè)置參數(shù)MOVR1,#8ADDSR0,R0,R1; R0 = R0 + R1BSTARTEND實(shí)驗(yàn)預(yù)作關(guān)鍵過程及結(jié)果圖：實(shí)驗(yàn)二 匯編指令實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 PC機(jī) 一臺 ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境 一套二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境及ARMulator軟件仿真方法；2. 掌握ARM7TDMI匯編指令的用法，并能編寫簡單的匯編程序；3.掌握指令的條件執(zhí)行和使用LDR/STR指令完成存儲器的訪問。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.使用LDR/STR指令完成存儲器的訪問。2.使用數(shù)據(jù)處理指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和算術(shù)和邏輯運(yùn)算。3.使用ADS 1.2軟件仿真，單步、全速運(yùn)行程序，設(shè)置斷點(diǎn)，打開寄存器窗口(Processor Registers)監(jiān)視寄存器的值，打開存儲器觀察窗口(Memory) 監(jiān)視存儲器的值。根據(jù)以上要求完成該操作：使用LDR指令讀取0x40003100上的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加1，若結(jié)果小于10則使用STR指令把結(jié)果寫回原地址，若結(jié)果大于等于10，則把0寫回原地址周而復(fù)此循環(huán)；使用ADS 1.2軟件仿真，單步、全速運(yùn)行程序，設(shè)置斷點(diǎn)，打開寄存器窗口(Processor Registers)監(jiān)視R0、R1的值，打開存儲器觀察窗口(Memory) 監(jiān)視0x40003100上的值。 四、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 啟動ADS 1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一個工程Instruction1。(2) 建立匯編源文件TEST2.S，編寫實(shí)驗(yàn)程序，然后添加到工程中。(3) 設(shè)置工程鏈接地址RO Base為0x40000000，RW Base為0x40003000。設(shè)置調(diào)試入口地址Image entry point為0x40000000。(4) 編譯鏈接工程，選擇【Project】-【Debug】，啟動AXD進(jìn)行軟件仿真調(diào)試。(5) 打開寄存器窗口（Processor Registers），選擇Current 項(xiàng)監(jiān)視R0，R1 的值。打開存儲器觀察窗口（Memory），設(shè)置觀察地址為0x40003100，顯示方式Size 為32Bit，監(jiān)視0x40003100 地址上的值。圖2-1 Memory 窗口顯示格式設(shè)置寄存器顯示格式與之類似。使用鼠標(biāo)左鍵選擇某一個寄存器，然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，F(xiàn)ormat 項(xiàng)中選擇顯示格式Hex，Decimal 等等。如圖2-2 所示。圖2-2設(shè)置寄存器顯示格式（6）單步運(yùn)行程序，可以設(shè)置/取消斷點(diǎn)，或者全速運(yùn)行程序，停止程序運(yùn)行，調(diào)試時觀察寄存器和0x40003100地址上的值。 圖2-3 調(diào)試程序窗口六、思考題1.LDR偽指令與LDR加載指令的功能和應(yīng)用有何區(qū)別，舉例說明？ 2.LDR/STR指令的前索引偏移指令如何編寫？指令是怎樣操作的？ 3.在AXD調(diào)試時如何復(fù)位程序？ (提示：選擇【File】-【Reload Current Image】重新加載映象文件) 七、參考程序COUNTEQU0x40003100; 定義一個變量，地址為0x40003100AREAExample2,CODE,READONLY; 聲明代碼段Example2 ENTRY; 標(biāo)識程序入口CODE32; 聲明32位ARM指令STARTLDRR1,=COUNT; R1 = COUNTMOVR0,#0; R0 = 0 STRR0,R1; R1 = R0，即設(shè)置COUNT為0LOOP LDRR1,=COUNTLDRR0,R1; R0 = R1 ADDR0,R0,#1; R0 = R0 + 1CMPR0,#10; R0與10比較，影響條件碼標(biāo)志MOVHSR0,#0; 若R0大于等于10，則此指令執(zhí)行，R0 = 0STRR0,R1; R1 0)。四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 (1)仔細(xì)閱讀ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程中第4章ARM指令系統(tǒng)的內(nèi)容。 (2)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品配套光盤附帶文檔ADS集成開發(fā)環(huán)境及仿真器應(yīng)用或其他相關(guān)資料，了解ADS工程編輯和AXD調(diào)試的內(nèi)容。(本實(shí)驗(yàn)使用軟件仿真)五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）啟動ADS 1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一個工程ProgramC。（2）建立源文件Startup.S和Test.c，編寫實(shí)驗(yàn)程序，然后添加到工程中。（3）設(shè)置工程鏈接地址RO Base為0x40000000，RW Base為0x40003000。設(shè)置調(diào)試入口地址Image entry point為Ox40000000。 （4）設(shè)置位于開始位置的起始代碼段，如圖3-1,3-2所示。圖3-1設(shè)置位于開始位置的起始代碼段(1)圖3-2 設(shè)置位于開始位置的起始代碼段(2)（5）編譯鏈接工程，選擇ProjectDebug，啟動AXD進(jìn)行軟件仿真調(diào)試。（6）在Startups的“B Main”處設(shè)置斷點(diǎn)，然后全速動行程序。（7）程序在斷點(diǎn)處停止。單步運(yùn)行程序，判斷程序是否跳轉(zhuǎn)到C程序中運(yùn)行。（8）詵擇Processor vlewsvariables打開變量觀察窗口，觀察全局變量的值，然后單步全速運(yùn)行程序，判斷程序的運(yùn)算結(jié)果是否正確。如圖3-3所示。圖3-3 ARM實(shí)驗(yàn)3的運(yùn)行觀察結(jié)果六、思考題（1）在實(shí)驗(yàn)參考程序中，Startup.s文件的作用是什么?如果沒有Startup.s文件，C程序運(yùn)行會出錯嗎?（2）實(shí)驗(yàn)程序中的Main()函數(shù)名是否可以更改為其他名字？(提示：Main只是一個標(biāo)號。)七、參考程序;startup fileIMPORT|Image$RO$Limit|IMPORT|Image$RW$Base|IMPORT|Image$ZI$Base|IMPORT|Image$ZI$Limit|IMPORTMAIN;declare the main() in the C ProgAREAstart,CODE,READONLYENTRYCODE32ResetLDRSP,=0x40003f00;initial the C caseLDRR0,=|Image$RO$Limit|LDRR1,=|Image$RW$Base|LDRR3,=|Image$ZI$Base|CMPR0,R1BEQLOOP1LOOP0CMPR1,R3LDRCCR2,R0,#4STRCCR2,R1,#4BCCLOOP0LOOP1LDRR1,=|Image$ZI$Limit| MOVR2,#0LOOP2CMPR3,R1STRCCR2,R3,#4BCCLOOP2BMAINEND/ main file#defineuint8unsigned char#defineuint32unsigned int#defineN100uint32 sum;void MAIN(void)uint32 i;sum = 0;for(i = 0;i 【Debug】，啟動AXD進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試(需要正確設(shè)置仿真器，注意：使用DebugInExram生成目標(biāo)時，使用片外RAM進(jìn)行仿真調(diào)試，JP6跳線要設(shè)置為Bank0-RAM、Bank1-Flash，在AXD中設(shè)置仿真器參考如圖5-2所示。圖5-2 片外RAM調(diào)試的仿真器設(shè)置8、若JTAG連接出錯，或AXD主窗口沒有顯示Startup.S源程序，按本書第2.5節(jié)介紹的方法進(jìn)行處理。9、全速運(yùn)行程序，程序?qū)赽eepcon.c的主函數(shù)中停止(因?yàn)閙ain函數(shù)起始處默認(rèn)設(shè)置有斷點(diǎn))。10、單擊Context Variable圖標(biāo)按鈕(或者選擇【Processor Views】-【Variables】)打開變量觀察窗口，通過此窗口可以觀察局部變量和全局變量。選擇【System Views】-【Debugger Internals】即可打開LPC2000系列ARM7微控制器的片內(nèi)外設(shè)寄存器窗口。11、可以單步運(yùn)行程序，可以設(shè)置/取消斷點(diǎn)，或者全速運(yùn)行程序，停止程序運(yùn)行，觀察變量的值，判斷蜂鳴器控制是否正確。12、當(dāng)仿真調(diào)試通過后關(guān)閉AXD，在ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境中選用RelOutChip生成目標(biāo)，然后編譯連接工程。13、將EasyARM2200開發(fā)板上的JP9跳線短接，JP1、JP4跳線斷開，JP6跳線設(shè)置為Bank0-Flash、Bank1-RAM，JP7跳線設(shè)置為OUTSIDE。14、選擇【Project】-【Debug】，啟動AXD進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試。此時EasyJTAG仿真器將會把程序下載到片外FLASH上(需要正確設(shè)置仿真器，參考第2.5節(jié))。注意：使用RelOutChip生成目標(biāo)時，使用片外FLASH進(jìn)行仿真調(diào)試(或固化程序)，JP6跳線要設(shè)置為Bank0-Flash、Bank1-RAM，在AXD中設(shè)置仿真器參考如圖5-3所示。圖5-3片外FLASH調(diào)試的仿真器設(shè)置15、按EasyARM2200開發(fā)板上的RST復(fù)位鍵，觀察程序是否能脫機(jī)運(yùn)行。16、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在AXD中設(shè)置仿真器為片外RAM調(diào)試方式的設(shè)置，以便于后面實(shí)驗(yàn)的正確操作。七、思考題為什么這個實(shí)驗(yàn)的工程不需要設(shè)置連接地址？(提示：LPC2200專用工程模板已集成了起動代碼、編譯選項(xiàng)和連接地址設(shè)置等等)在實(shí)驗(yàn)參考程序中，如何控制蜂鳴器報警的速度？在LPC2000系列ARM7微控制器中，有哪兩個管腳作GPIO輸出時需要外接上拉電阻？八、參考程序GPIO輸出控制實(shí)驗(yàn)1的參考程序見程序清單。GPIO輸出控制實(shí)驗(yàn)1參考程序/*文件名：BEEPCON.C*功能：蜂鳴器控制。對蜂鳴器B1進(jìn)行控制，采用軟件延時方法。*使用I/O口直接控制，采用灌電流方式。*說明：將跳線器JP9短接，JP4斷開。*/#includeconfig.h#define BEEPCON 0x00000080/*P0.7引腳控制B1，低電平蜂鳴*/*名稱：DelayNS()*功能：長軟件延時。*入口參數(shù)：dly延時參數(shù)，值越大，延時越久*出口參數(shù)：無*/void DelayNS(uint32 dly)uint32 i;for(;dly0;dly-)for(i=0;i【Debug】，啟動AXD進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試。（6）單步運(yùn)行程序，先短接JP1，觀察IO0PIN寄存器的值，然后斷開JP1，觀察IO0PIN寄存器的值。全速運(yùn)行程序，短接/斷開JP1，控制蜂鳴器的蜂鳴。說明：可以通過Watch窗口觀察寄存器的值。選擇【Processor Views】-【W(wǎng)atch】打開Watch窗口，在Watch窗口內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Add Watch項(xiàng)添加變量，如圖6-2所示。圖6-2 Watch窗口在Add Watch窗口中的Expression項(xiàng)輸入*(unsigned long*)0xE0028000)，然后回車，如圖6-3所示，然后選擇Add To View按鈕，即可在Watch窗口觀察IO0PIN寄存器(IO0PIN寄存器的地址0xE0028000)。圖6-3 Add Watch對話框在Watch窗口中選擇一個觀察變量，按Del鍵即可刪除此觀察變量。注意：有些寄存器不能讀出顯示或讀操作會影響到其它寄存器的值。七、思考題如果將P0.30設(shè)置為GPIO輸入模式，且管腳懸空，那么讀取P0.30得到的值是0還是1？或者是不確定？如果需要讀取當(dāng)前P0.7的輸出值(不是管腳上的電平)，如何實(shí)現(xiàn)？八、參考程序GPIO輸入控制實(shí)驗(yàn)的參考程序見程序清單。GPIO輸入控制實(shí)驗(yàn)參考程序/*文件名：READPIN.C*功能：讀取I/O引腳值，并輸出控制蜂鳴器。*使用I/O口輸入方式對P0.14口進(jìn)行掃描。*說明：將跳線器JP9短接，JP4斷開，然后短接/斷開JP1(使P0.14為低/高電平)。*/#includeconfig.h#define BEEPCON 0x00000080/*P0.7引腳控制B1，低電平蜂鳴*/#define PIN_P014 0x00004000/*定義P0.14屏蔽字*/*名稱：main()*功能：讀取P0.14口的值，并輸出控制蜂鳴器B1。*/int main(void)uint32 i;PINSEL0=0x00000000;/設(shè)置管腳連接GPIOIO0DIR=BEEPCON;/設(shè)置B1控制口為輸出，其它I/O為輸入while(1)if(IO0PIN&PIN_P014)!=0)IO0SET=BEEPCON;else IO0CLR=BEEPCON;for(i=0;i【發(fā)送數(shù)據(jù)】，在彈出的發(fā)送數(shù)據(jù)窗口中點(diǎn)擊“高級”即可打開接收窗口。（6）選擇【Project】-【Debug】，啟動AXD進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試。（7）全速運(yùn)行程序，PC機(jī)上的EasyARM軟件會不斷的顯示“Hello World!”。如圖7-1所示。圖7-1 UART實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果七、思考題U0RBR寄存器和U0THR寄存器的地址是完全一樣的，是不是說明接收寄存器和發(fā)送寄存器是同一物理寄存器呢？如果將實(shí)驗(yàn)參考程序中等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢的代碼改為“while(U0LSR&0x20)=0);”，程序運(yùn)行能得到正確結(jié)果嗎？八、參考程序UART實(shí)驗(yàn)的參考程序見程序清單。UART實(shí)驗(yàn)參考程序/*文件名：SENDSTR.C*功能：向串口發(fā)送數(shù)據(jù)。*說明：使用外部11.0592MHz晶振，根據(jù)CONFIG.H文件配置，F(xiàn)pclk=11.0592MHz；*通訊波特率115200，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。*/#includeconfig.h/*名稱：DelayNS()*功能：長軟件延時*入口參數(shù)：dly延時參數(shù)，值越大，延時越久*出口參數(shù)：無*/void DelayNS(uint32 dly)uint32 i;for(;dly0;dly-)for(i=0;i【發(fā)送數(shù)據(jù)】，在彈出的發(fā)送數(shù)據(jù)窗口中點(diǎn)擊“高級”即可打開接收窗口(不要選擇“十六進(jìn)制方式顯示”)。