嵌入式系統(tǒng) 實驗報告18/55嵌入式系統(tǒng)原理與應用實驗報告實驗一ARM匯編指令實驗—簡單數(shù)據(jù)搬移實驗一、實驗目的熟悉實驗開發(fā)環(huán)境,掌握簡單ARM匯編指令的使用方法。二、實驗環(huán)境硬件:PC機軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容熟悉開發(fā)環(huán)境并使用LDR/STR,MOV等指令訪問寄存器或存儲單元;使用ADD/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令,完成基本數(shù)學/邏輯運算。四、實驗要求(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程asmlab1,定義兩個變量x,y和堆棧地址0x1000,將變量x的內(nèi)容存到堆棧頂,然后計算x+y,并將和存到堆棧的下一個單元。通過AXD查看寄存器和memory和寄存器中數(shù)據(jù)變化。(2)在指令后面加上適當注釋,說明指令功能。(3)指出程序執(zhí)行完成后各相關寄存器及存儲器單元的具體內(nèi)容。五、實驗過程(1)在ADS下創(chuàng)建一個工程asmlab1,定義兩個變量x,y和堆棧地址0x1000,將變量x的內(nèi)容存到堆棧頂,然后計算x+y,并將和存到堆棧的下一個單元。通過AXD查看寄存器和memory和寄存器中數(shù)據(jù)變化。創(chuàng)建工程:通過AXD查看寄存器和memory中數(shù)據(jù)變化:(2)在指令后面加上適當注釋,說明指令功能。AREAInit,CODE,READONLY;AREA用于聲明一個只讀或讀寫的代碼或數(shù)據(jù)段

ENTRY;ENTRY聲明程序入口

CODE32;CODE32用于申明以下代碼為32位ARM指令

xEQU45;x=45

yEQU64;y=64

stack_topEQU0x1000;definethetopaddressforstacks棧頂為0x1000

startMOVSP,#stack_top;SP=0x1000

MOVR0,#x ;R0=45

STRR0,[SP] ;[1000]存放45

MOVR0,#y;R0=64

LDRR1,[SP]；LDR加載指令

ADDR0,R0,R1;將R0與R1相加賦值給R0

STRR0,[SP,#4]；STRR0,[SP，#4]；先執(zhí)行SP+4，再將寄存器R0

B.END；END程序結束。(3)指出程序執(zhí)行完成后各相關寄存器及存儲器單元的具體內(nèi)容。六、相關知識(1)相關指令及偽指令AREA用于聲明一個只讀或讀寫的代碼或數(shù)據(jù)段,ENTRY聲明程序入口,CODE32用于申明以下代碼為32位ARM指令,END程序結束。LDR加載指令,STR存儲指令.STRR0,[SP,#4];先執(zhí)行SP+4,再將寄存器R0內(nèi)容復制到SP指向的存儲器(2)存儲器的大小端存儲格式:1)大端格式在這種格式中,字數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存儲在低地址中,而字數(shù)據(jù)的低位字節(jié)則存放在高地址中,如下圖所示。2)小端格式在這種格式中,字數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存儲在高地址中,而字數(shù)據(jù)的低位字節(jié)則存放在低地址中,如下圖所示。實驗二ARM匯編指令實驗—字符串拷貝實驗一、實驗目的通過實驗掌握使用LDB/STB,b等指令完成較為復雜的存儲區(qū)訪問和程序分支,學習使用條件碼。二、實驗環(huán)境硬件:PC機。軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容熟悉開發(fā)環(huán)境的使用并完成一塊存儲區(qū)的拷貝。完成分支程序設計,要求判斷參數(shù),根據(jù)不同參數(shù),調(diào)用不同的子程序。四、實驗要求(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程asmlab2,定義兩個數(shù)據(jù)存儲區(qū)Src和Dst,Src用于存放原字符串,Dst用于存放目的字符串。堆棧地址0x400,將變量原字符串的內(nèi)容拷貝到目的字符串中,要能判斷原字符串的結束符(0),并統(tǒng)計字符串中字符的個數(shù)。通過AXD查看寄存器和memory和寄存器中數(shù)據(jù)變化。(2)在指令后面加上適當注釋,說明指令功能。(3)指出程序執(zhí)行完成后各相關寄存器及存儲器單元的具體內(nèi)容。五、實驗過程(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程asmlab2,定義兩個數(shù)據(jù)存儲區(qū)Src和Dst,Src用于存放原字符串,Dst用于存放目的字符串。堆棧地址0x400,將變量原字符串的內(nèi)容拷貝到目的字符串中,要能判斷原字符串的結束符(0),并統(tǒng)計字符串中字符的個數(shù)。通過AXD查看寄存器和memory和寄存器中數(shù)據(jù)變化。創(chuàng)建工程如下：通過AXD查看寄存器和memory中數(shù)據(jù)變化：(2)在指令后面加上適當注釋,說明指令功能。AREAInit,CODE,READONLY；AREA用于聲明一個只讀或讀寫的代碼或數(shù)據(jù)段，這里是只讀代碼段ENTRY ；ENTRY聲明程序入口CODE32 ；CODE32用于申明以下代碼為32位ARM指令START ；標號“start”MOVSP,#0x400；SP=0x400LDRR0,=Src；LDR偽指令將源字符串的地址值讀取到R0寄存器中LDRR1,=Dst；LDR偽指令將目的字符串的地址值讀取到R1寄存器中MOVR3,#0；R3=0進行初始化，用來統(tǒng)計字符串中字符的個數(shù)Strcopy ；標號“strcopy”LDRBR2,[R0],#1；將源地址起始位置的一個字節(jié)數(shù)據(jù)裝入R2中，且R0=R0+1CMPR2,#0 ；比較R2和結束符0的大小BEQendcopy；若R2==0表示跳轉到endcopy處STRBR2,[R1],#1；若R2！=0，把寄存器R2中的字數(shù)據(jù)（32位）保存到目的地址的內(nèi)存地址中，且R1=R1+1ADDR3,R3,#1；R3=R3+1用來統(tǒng)計字符串中字符的個數(shù)Bstrcopy；跳轉回標號“strcopy”處Endcopy ；標號“endcopy”LDRR0,=ByteNum?;LDR偽指令將ByteNum的地址值讀取到R0寄存器中STRR3,[R0]?；將統(tǒng)計得到的字符個數(shù)存儲到ByteNum內(nèi)存單元中B. ；無限循環(huán)跳轉到當前地址AREADatapool,DATA,READWRITE；AREA用于聲明一個只讀或讀寫的代碼或數(shù)據(jù)段，這里是讀寫數(shù)據(jù)段SrcDCB"string"?；源字符串數(shù)據(jù)存儲地址 DstDCB0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0；目的字符串存儲地址ByteNumDCD0；字符個數(shù)統(tǒng)計單元存儲地址END ；END程序結束(3)指出程序執(zhí)行完成后各相關寄存器及存儲器單元的具體內(nèi)容。六、相關知識相關指令及偽指令LDR:LDR偽指令將一個32位的常數(shù)或者一個地址值讀取到寄存器中。當需要讀取到寄存器中的數(shù)據(jù)超過了MOV指令可以操作的范圍時,可以使用LDR偽指令將該數(shù)據(jù)讀取到寄存器中。在匯編編譯器處理源程序時,如果該常數(shù)沒有超過MOV可以操作的范圍,則LDR指令被一條MOV替代,否則,該常數(shù)將被放在最近的一個文字池內(nèi)(literalpool),同時,本指令被一條基于PC的加載指令LDR替代。語法格式:LDR<register>,=<expression>其中,expression為需要讀取的32位常數(shù)。register為目標寄存器。加載或者存儲一個字節(jié)的數(shù)據(jù)時,使用的指令為:LDRB和STRB實驗三ARM匯編指令實驗--ARM處理器工作模式實驗一、實驗目的(1)通過實驗掌握學會使用msr/mrs指令實現(xiàn)ARM處理器工作模式的切換,觀察不同模式下的寄存器,加深對CPU結構的理解;(2)通過實驗掌握ld中如何使用命令行指定代碼段起始地址。二、實驗設備硬件:PC機軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容通過ARM匯編指令,在各種處理器模式下切換并觀察各種模式下寄存器的區(qū)別;掌握ARM不同模式的進入與退出。四、實驗原理1.ARM處理器模式ARM體系結構支持下表所列的7種處理器模式。2.程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR包含了條件碼標志,中斷禁止位,當前處理器模式以及其他狀態(tài)和控制信息。每種異常模式都有一個程序狀態(tài)保存寄存器SPSR。當異常出現(xiàn)時,SPSR用于保留CPSR的狀態(tài)。CPSR和SPSR的格式如下:條件碼標志:?N,Z,C,V大多數(shù)指令可以檢測這些條件碼標志以決定程序指令如何執(zhí)行2)控制位:最低8位I,F,T和M位用作控制位。當異常出現(xiàn)時改變控制位。當處理器在特權模式下也可以由軟件改變。中斷禁止位:I置1則禁止IRQ中斷;F置1則禁止FIQ中斷。T位:T=0指示ARM執(zhí)行;T=1指示Thumb執(zhí)行。在這些體系結構的系統(tǒng)中,可自由的使用能在ARM和Thumb狀態(tài)之間切換的指令。模式位:M0,M1,M2,M3和M4(M[4:0])是模式位.這些位決定處理器的工作模式.如下表所示。ARM工作模式M[4:0]M[4:0]模式可訪問的寄存器0b10000用戶模式PC,R14-R0,CPSR0b10001FIQ模式PC,R14_fiq-R8_fiq,R7-R0,CPSR,SPSR_fiq0b10010IRQ模式PC,R14_irq-R8_fiq,R12-R0,CPSR,SPSR_irq0b10011管理模式PC,R14_svc-R8_svc,R12-R0,CPSR,SPSR_svc0b10111中止模式PC,R14_abt-R8_abt,R12-R0,CPSR,SPSR_abt0b11011未定義模式PC,R14_und-R8_und,R12-R0,CPSR,SPSR_und0b11111系統(tǒng)模式PC,R14-R0,CPSR3.狀態(tài)寄存器與通用寄存器之間的傳送指令ARM指令中有兩條指令MSR和MRS,用于在狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)。修改狀態(tài)寄存器一般是通過“讀取-修改-寫回”三個步驟的操作來實現(xiàn)的。需要注意的是不能通過該指令直接修改CPSR中的T控制位直接將程序狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài),必須通過BX等指令來完成程序狀態(tài)的切換。(1)狀態(tài)寄存器到通用寄存器的傳送指令(MRS)?MRS指令用于將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳到通用寄存器中,它主要用于以下三種場合: 通過“讀取-修改-寫回”操作序列修改狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。MRS指令用于將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容讀到通用寄存器中;? 當異常中斷允許嵌套時,需要在進入異常中斷之后,嵌套中斷發(fā)生之前保存當前處理器模式對應的SPSR。這時需要先通過MRS指令讀出SPSR的值,再用其他指令將SPSR值保存起來;? 當進程切換時也需要保存當前寄存器值。(2)通用寄存器到狀態(tài)寄存器的傳送指令(MSR)?當需要保存或修改當前模式下CPSR或SPSR的內(nèi)容時,這些內(nèi)容首先必須傳送到通用寄存器中,再對選擇的位進行修改,然后將數(shù)據(jù)回寫到狀態(tài)寄存器。這里講述的MSR指令完成這一過程的最后一步,即將立即數(shù)常量或通用寄存器的內(nèi)容加載CPSR或SPSR的指定區(qū)域。指令格式:?MSR{<cond>}CPSR_f|SPSR_f,#<32-bitimmediate>MSR{<cond>}CPSR_<field>|SPSR_<field>,Rm這里<field>表示下列情況之一:c-控制域-PSR[7:0]。x-擴展域-PSR[15:8](在當前ARM中未使用)。s-狀態(tài)域-PSR[23:16](在當前ARM中未使用)。f-標志位域-PSR[31:24]。五、實驗過程(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程asmmodelab,完成各個模式下的堆棧初始化工作,并將R1-R12的內(nèi)容存入當前模式下堆棧。通過AXD運用單步執(zhí)行方式調(diào)試程序,驗證工作模式的切換,注意觀察CPSR寄存器中的變化。隨著程序調(diào)試過程中在模式間的切換,使用寄存器觀察器切換到不同的工作模式下觀察SP(R13)的變化情況。創(chuàng)建工程如下：參考程序及注釋如下:usr_stack_legthequ64 ;用戶模式svc_stack_legthequ32 ;管理模式fiq_stack_legthequ16 ;快速中斷模式irq_stack_legthequ64 ;中斷模式abt_stack_legthequ16 ;中止模式und_stack_legthequ16 ;未定義模式 areareset,code,readonly ;聲明只讀代碼段reset entry ；ENTRY聲明程序入口 code32 ；CODE32用于申明以下代碼為32位ARM指令startmovr0,#0 movr1,#1 movr2,#2 movr3,#3 movr4,#4 movr5,#5 movr6,#6 movr7,#7 movr8,#8 movr9,#9 movr10,#10 movr11,#11 movr12,#12 blinitstack;初始化各模式下的堆棧指針BL(BranchwithLink跳轉將PC拷入LR,用于子程序返回);打開irq中斷(將cpsr寄存器的i位清0) mrsr0,cpsr ;r0<--cpsr bicr0,r0,#0x80 ;開IRQ中斷 msrcpsr_cxsf,r0 ;cpsr<--r0;切換到用戶模式msrcpsr_c,#0xd0 ；(CPSR[4:0]=10000,同時CPSR[7:6]=11,CPSR[5]=0保留,即CPSR[7:0]=11010000=0xd0) mrsr0,cpsr ;保存當前CPSR,將CPSR傳入R0;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。stmfdsp!,{r1-r12} ;觀察由用戶模式能否切換到其他模式;切換到管理模式 msrcpsr_c,#0xdf mrsr0,cpsr ;保存當前CPSR,將CPSR傳入R0 stmfdsp!,{r1-r12} ;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。haltbhalt ;留在此處Initstack ;初始化各模式下的堆棧子程序;子程序內(nèi)容r0<--lr,因為各種模式下r0是相同的而各個模式movr0,lr ;R0<-LR,各模式下的R0是相同的 ;設置管理模式堆棧 ；先切換到管理模式下再設置該模式下的SP

msrcpsr_c,#0xd3;11010011cpsr[4:0] ldrsp,stacksvc ;將StackSvc代表的地址裝入SPstmfdsp!,{r1-r12} ;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。;設置中斷模式堆棧；先切換到中斷模式下再設置該模式下的SP,;中斷模式CPSR[7:0]=110,10010 msrcpsr_c,#0xd2 ldrsp,stackirq ;將stackirq代表的地址裝入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} msrcpsr_c,#0xd1; ;設置快速中斷模式堆棧 ldrsp,stackfiq ;將stackfiq代表的地址裝入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;設置中止模式堆棧 ；先切換到中斷模式下再設置SP msrcpsr_c,#0xd7 ldrsp,stackabt ;將stackabt代表的地址裝入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;設置未定義模式堆棧 msrcpsr_c,#0xdb ldrsp,stackund ;將stackund代表的地址裝入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12};設置系統(tǒng)模式堆棧 msrcpsr_c,#0xdf ldrsp,stackusr ;將stackusr代表的地址裝入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} movpc,r0 ;返回;定義堆棧首地址,即最高地址處stackusrdcdusrstackspace+(usr_stack_legth-1)*4stacksvcdcdsvcstackspace+(svc_stack_legth-1)*4stackirqdcdirqstackspace+(irq_stack_legth-1)*4stackfiqdcdfiqstackspace+(fiq_stack_legth-1)*4stackabtdcdabtstackspace+(abt_stack_legth-1)*4stackunddcdundstackspace+(und_stack_legth-1)*4 areareset,data,noinit,align=2 ;分配棧堆空間usrstackspacespaceusr_stack_legth*4 ;分配USR_STACK_LENGTH*4個字節(jié)svcstackspacespacesvc_stack_legth*4irqstackspacespaceirq_stack_legth*4fiqstackspacespacefiq_stack_legth*4abtstackspacespaceabt_stack_legth*4undstackspacespaceund_stack_legth*4 end通過AXD運用單步執(zhí)行方式調(diào)試程序，驗證工作模式的切換,注意觀察CPSR寄存器中的變化。隨著程序調(diào)試過程中在模式間的切換,使用寄存器觀察器切換到不同的工作模式下觀察SP(R13)的變化情況。(2)實驗過程中請記錄并思考以下內(nèi)容:1)程序復位之后系統(tǒng)處于什么模式?管理模式。2)記錄每種模式下的初始堆棧指針,以及執(zhí)行R1-R12內(nèi)容壓棧后本模式堆棧相關內(nèi)存單元的數(shù)值。并分析快速中斷FIQ模式與其他模式存入的R1-R12有什么不同。管理模式，初始化堆棧指針:0x8240中斷模式，初始化堆棧指針:0x8340快速中斷模式，初始化堆棧指針:0x8380只到r7就停了，快速中斷模式有自己的分組寄存器R8_fiqR14_fiq。中止模式，初始化堆棧指針:0x8c0未定義模式，初始化堆棧指針:0x8400系統(tǒng)模式，初始化堆棧指針:0x81c03)切換成用戶模式之后還能否從用戶模式切換到其他模式(如系統(tǒng)模式)?能，例如可以切換到中斷模式。4)用戶模式下能否執(zhí)行堆棧壓棧操作?如果能得話,觀察用戶模式下壓棧之前和壓棧之后其堆棧區(qū)域的變化情況。用戶模式下能執(zhí)行壓棧操作。堆棧的變化情況如圖所示。5)觀察本程序模式切換過程中SPSR有無變化,并解釋其原因。無變化，因為沒有產(chǎn)生異常情況。實驗四ARM匯編與C混合編程實驗—ARM啟動過程控制實驗一、實驗目的(1)

掌握建立基本完整的ARM工程,包含啟動代碼,C語言程序等;?(2)

了解ARM啟動過程,學會編寫簡單的C語言程序和匯編啟動代碼并進行調(diào)試;?(3)

掌握如何指定代碼入口地址與入口點;?(4)

掌握通過memory/register/watch/variable窗口分析判斷結果。二、實驗設備硬件:PC機軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容使用匯編語言編寫初始化程序,并引導至C語言main函數(shù),用匯編語言編寫延時函數(shù)實現(xiàn)毫秒級的延時,在C語言中調(diào)用延時函數(shù),實現(xiàn)1s鐘定時。四、實驗原理?1.ARM異常向量表結構當正常的程序執(zhí)行流程暫時掛起時,稱之為異常,例如:處理一個外部的中斷請求。在處理異常之前,必須保存當前的處理器狀態(tài),以便從異常程序返回時可以繼續(xù)執(zhí)行當前的程序。ARM異常向量表如下:處理器允許多個異常同時發(fā)生,這時,處理器會按照固定的順序進行處理,參照下面的異常優(yōu)先級。高優(yōu)先級:?1Reset?2Dataabort?3FIQ?4IRQ?5Prefetchabort低優(yōu)先級:6UndefinedInstruction,Softwareinterrupt由上可見,Reset入口,即為整個程序的實際入口點。因此,我們在編寫代碼的時候,一般地,我們使用下面的代碼:Reset_Handler: BReset_HandlerUndefined_Handler:BUndefined_HandlerSWI_Handler: BSWI_HandlerPrefetch_Handler: BPrefetch_HandlerAbort_Handler: BAbort_HandlerNOP/*Reservedvector*/IRQ_Handler: BIRQ_HandlerFIQ_Handler: BFIQ_Handler2.ARMC與匯編混合編程及其接口ATPCS標準ATPCS(ARM-ThumbProduceCallStandard)是ARM程序和Thumb程序中子程序調(diào)用的基本規(guī)則,目的是為了使單獨編譯的C語言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用。這些基本規(guī)則包括子程序調(diào)用過程中寄存器的使用規(guī)則、數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則和參數(shù)的傳遞規(guī)則。(1)、寄存器的使用規(guī)則(2)、數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則ATPCS規(guī)定數(shù)據(jù)棧為FD(滿遞減)類型,并且對數(shù)據(jù)棧的操作是8字節(jié)對齊的。(3)、參數(shù)的傳遞規(guī)則當參數(shù)不超過4個時,可以使用寄存器R0~R3來傳遞參數(shù);當參數(shù)超過4個時,還可以使用數(shù)據(jù)棧來傳遞參數(shù)。結果為一個32位的整數(shù)時,可以通過寄存器R0返回;結果為一個64位整數(shù)時,可以通過寄存器R0和R1返回,依次類推。(4)、內(nèi)嵌匯編指令的語法格式ARMC匯編器使用關鍵字“__asm"。如果有多條匯編指令需要嵌入,可以用{“}”將它們歸為一條語句。C編譯器在對程序進行編譯時,會直接將asm函數(shù)內(nèi)部的內(nèi)容直接引用到期編譯成的匯編語言程序中。asm函數(shù)的語法格式為:__asm{指令指令}(5)、C與匯編程序的相互調(diào)用1)在C語言程序中調(diào)用匯編程序為了保證程序調(diào)用時參數(shù)的正確傳遞,匯編程序的設計要遵守ATPCS。在匯編程序中需要使用EXPORT偽操作來聲明,使得本程序可以被其它程序調(diào)用。同時,在C程序調(diào)用該匯編程序之前需要在C語言程序中使用extern關鍵詞來聲明該匯編程序。2)在匯編程序中調(diào)用C語言程序為了保證程序調(diào)用時參數(shù)的正確傳遞,匯編程序的設計要遵守ATPCS。在C程序中不需要使用任何關鍵字來聲明將被匯編語言調(diào)用的C程序,但是在匯編程序調(diào)用該C程序之前需要在匯編語言程序中使用IMPORT偽操作來聲明該C程序。在匯編程序中通過BL指令來調(diào)用子程序。五、實驗過程(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程armasmc,編寫3個文件，其中一個初始化匯編語言文件Init.s,該文件中主要完成異常矢量表的建立,模式堆棧初始化,并將程序引導至C語言的main函數(shù)。C語言程序保存為armasmc.c，C語言中調(diào)用匯編語言文件delay.s中的毫秒延時程序delayxms,C語言將延時的毫秒數(shù)通過參數(shù)傳遞到匯編語言,匯編語言完成延時,然后返回C語言函數(shù)。通過AXD運用單步執(zhí)行方式調(diào)試程序。觀察程序執(zhí)行過程中的寄存器及存儲器的變化情況。創(chuàng)建工程如下：通過AXD運用單步執(zhí)行方式調(diào)試程序，觀察程序執(zhí)行過程中的寄存器及存儲器的變化情況。(2)實驗過程中請記錄并思考以下內(nèi)容:1)如何建立異常矢量入口表?編寫以下程序startbReset_HandlerUndefined_Handler bUndefined_HandlerSWI_HandlerbSWI_HandlerPrefetch_handlerbPrefetch_handlerAbort_HandlerbAbort_Handlernop;ReservedvectoIRQ_HandlerbIRQ_HandlerFIQ_HandlerbFIQ_Handler2)如何在匯編語言中切換至C語言的main函數(shù)?用BLmain實現(xiàn)從匯編語言切換到C語言。3)如何在C語言中調(diào)用匯編語言函數(shù),并完成參數(shù)傳遞?要在C語言中調(diào)用匯編函數(shù)，首先要用extern等標注函數(shù)，傳遞參數(shù)要遵從ATPS的規(guī)則。4)匯編語言函數(shù)中用到的寄存器如何保護與恢復,為什么要保護參考程序中的R11?要保護R11是因為之后的程序要用到R11=1000。5)將delay.s中的R11改成R4,并將兩條R11的保護與恢復語句stmfdsp!,{r12}和ldmfdsp!,{r11}刪掉,在C語言程序中的語句i--處設置端點,觀察運行過程中變量i的變化情況,并解釋其中的原因。更改的效果是，運行到i--時候，i從100變到0。原因是i的值存儲在R4里面。實驗五ARM硬件接口實驗—基本IO實驗一、實驗目的(1)GPIO的功能配置方法;?(2)通過寄存器訪問引腳的方法;?(3)實現(xiàn)GPIO輸入輸出功能的基本編程方法。二、實驗設備硬件:北京博創(chuàng)UP-TECH三合一實驗箱,J-Link仿真器套件,PC機軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容編寫S3C2440X處理器的端口控制程序,實現(xiàn)利用按鍵控制的跑馬燈程序。GPC5,GPC6,GPC7三個引腳連接發(fā)光二極管,按鈕開關連接在GPF5引腳,如下圖所示:上電之后,GPC5、GPC6、GPC7按照如下圖所示的方向,輪流顯示,當按鈕開關按下去,方向反向,如下圖所示:實驗過程中要注意按鍵去抖動和每個發(fā)光二極管顯示一定的時間(至少100ms)。四、實驗原理1、S3C2440的GPIO功能簡介S3C2440有130個多功能輸入輸出接口(GPIO),它們被分成9組,分別是:—PortA(GPA):25-outputport?—PortB(GPB):11-input/outport?—PortC(GPC):16-input/outputport—PortD(GPD):16-input/outputport—PortE(GPE):16-input/outputport—PortF(GPF):8-input/outputport—PortG(GPG):16-input/outputport—PortH(GPH):9-input/outputport—PortJ(GPJ):13-input/outputport每個端口的功能可由軟件進行配置。這些端口的功能如下表所示:S3C2440APortConfiguration（略）PortA,B,C,D,E,F,G,H,JSelectablePinFunctions（具體見嵌入式開發(fā)實驗手冊）2、GPIO特殊功能寄存器對GPIO進行配置和控制的特殊功能寄存器,主要有3類,分別是:端口控制寄存器GPxCON寄存器,端口數(shù)據(jù)寄存器GPxDAT寄存器和端口上拉寄存器GPxUP。GPxCON寄存器GPxCON寄存器是為了配置引腳功能的,每一個引腳都可以配置成為輸入、輸出、外部中斷組、特殊功能引腳中的至少三種情況。(2)GPxDAT寄存器GPxDAT是用來讀/寫引腳狀態(tài)的:當引腳設置為輸出時,向該寄存器的對應位寫“1”可輸出高電平,寫“0”可輸出低電平;當引腳設置為輸入時,讀此寄存器便可得知相應引腳的電平狀態(tài);引腳被設置成為特殊功能時,讀寫此寄存器無效。(3)GPxUP寄存器GPxPUD寄存器是用來設置引腳的內(nèi)部上/下拉電阻的,寄存器每兩位控制一個引腳的上下拉電阻。當引腳對應的兩位為“00”時,禁止上/下拉,為“01”時,下拉使能,為“10”時上拉使能。上拉電阻和下拉電阻的作用是:當GPIO引腳處于第三態(tài)(高阻態(tài),相當于沒接芯片)時,它的電平狀態(tài)由上拉電阻或下拉電阻確定。3、端口配置(1)GPC5,GPC6和GPC7三個管腳定義為輸出口,輸出低電平時相應的LED燈點亮。#definerGPCCON(*(volatileunsigned*)(0x56000020))

#definerGPCDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000024))

#definerGPCUP(*(volatileunsigned*)(0x56000028))

#defineGPC5_ONrGPCDAT&~(1<<5)

#defineGPC5_OFFrGPCDAT|(1<<5)

#defineGPC6_ONrGPCDAT&~(1<<6)

#defineGPC6_OFFrGPCDAT|(1<<6)

#defineGPC7_ONrGPCDAT&~(1<<7)

#defineGPC7_OFFrGPCDAT|(1<<7)

rGPCCON=rGPCCON&~(0x3f<<10)|(0x15<<10);//GPC5～7端口設置為輸出

rGPCUP=rGPCUP|(7<<5);//禁止GPC的5～7端口引腳上拉(2)GPF5定義為輸入,用于實現(xiàn)按鍵識別#definerGPFCON(*(volatileunsigned*)(0x56000050))

#definerGPFDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000054))

#definerGPFUP(*(volatileunsigned*)(0x56000058))

rGPFCON=rGPFCON&~(0x3<<10);//將GPF的5端口設置為輸入

rGPFUP=rGPCUP&~(1<<5);//GPF的5端口引腳上拉

charKey_Scan()//按鍵掃描程序

{

if(!(rGPFDAT&(1<<5)))//如果GPF5被按下，讀取到低電平

{

delay(20);//延時去抖動，由于ARM11為流水線結構，這里只

//是一個大概的延時值

if(!(rGPFDAT&(1<<5)))//再次判斷

return1;//返回“1”

else

return0;

}

else

return0;

}

voiddelay(inttime)//延時函數(shù),用于掃描按鍵時去軟件抖動

{

U8i,j,k;

for(i=0;i<time;i++)

or(j=0;j<255;j++)

}五、實驗過程開發(fā)調(diào)試環(huán)境設置?(1)CodeWarrior開發(fā)環(huán)境設置(2)AXD調(diào)試環(huán)境設置為了向SDRAM中下載程序,并運行和調(diào)試程序,則需要在上電之初在AXD的CommandLineInterface中輸入一系列的命令,這些命令可以直接操縱CPU內(nèi)部的寄存器,進而完成對DRAM和看門狗的一些初始化工作,具體需要設置的內(nèi)容如下:?將上面的這些內(nèi)容輸入一個text文件2440init.txt,并在AXD中進行設置,使其在打開之后自動運行這些初始化命令。(1)按照前面介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程GPIO,并將前面示例程序加入工程。(注意將實驗箱中的JP1402設置為2-3短接,即選擇ARMICE模式)。創(chuàng)建工程如下：運行AXD加載生成的image文件,點擊按鈕,運用程序。觀察程序執(zhí)行的效果。并觀察按鍵按下和松開跑馬燈輪換的方向。結果如下：正向：反向：(2)實驗過程中請記錄并思考以下內(nèi)容:1)如何訪問寄存器并修改其中的1位或多位數(shù)據(jù)?通過與、或、非等關系來訪問寄存器并修改其中的1位或者多位數(shù)據(jù)的。2)如何配置S3C2440的PIO端口?通過配置相應的寄存器。?3)在C語言中如何實現(xiàn)按鍵處理程序?在C語言中一定要通過延時按鍵延時消抖4)如何初始化DRAM,從而實現(xiàn)程序下載并在線調(diào)試?為了向SDRAM中下載程序，并運行和調(diào)試程序，則需要在上電之初在AXD的CommandLineInterface中輸入一系列的命令，這些命令可以直接操縱CPU內(nèi)部的寄存器，進而完成對DRAM和看門狗的一些初始化工作。（具體命令詳見嵌入式開發(fā)實驗手冊）。5)嘗試實現(xiàn)利用按鍵切換控制跑馬燈的順序輪換(不是控制其輪換方向,而是在有按鍵按下并松開后實現(xiàn)一次跑馬燈切換)?？筛淖冚啌Q方向。實驗六ARM硬件接口實驗—外部中斷實驗一、實驗目的(1)

通過實驗掌握ARM處理器的中斷方式和中斷處理。?(2)

熟悉S3C2440X的中斷控制寄存器的使用;?(3)

理解S3C2440X的中斷處理機制?(4)

熟練掌握如何進行ARM處理器中斷處理的軟件編程方法。?(5)

掌握生成離線運行(Release模式)程序的開發(fā)環(huán)境設置方法。?(6)

掌握通過J-link向Norflash燒些程序的方法。?二、實驗設備硬件:北京博創(chuàng)UP-TECH三合一實驗箱,J-Link仿真器套件,PC機軟件:ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境三、實驗內(nèi)容硬件電路和前面的實驗五完全相同。這里將按鈕開關所連接的GPF5引腳設定為外部中斷EINT5,中斷模式位IRQ,在中斷服務程序中完成LED燈的切換,即正常狀態(tài)時LED5燈亮,按下按鈕開關時LED6燈亮。四、實驗原理1.ARM中斷(1)中斷源S3C2440具有56個中斷源。這些中斷源可以是來自片內(nèi)外設的中斷,比如DMA、UART、IIC等;也可以是處理器的外部中斷輸入引腳。在這些中斷源中,部分中斷源通過分支中斷控制器來申請使用中斷,這部分中斷源包括(11個):INT_ADCADC轉換中斷?INT_TC觸摸屏中斷?INT_ERR2UART2收發(fā)錯誤中斷INT_TXD2UART2發(fā)送中斷INT_RXD2UART2接收中斷?INT_ERR1UART1收發(fā)錯誤中斷INT_TXD1UART1發(fā)送中斷?INT_RXD1UART1接收中斷?INT_ERR0UART0收發(fā)錯誤中斷INT_TXD0UART0發(fā)送中斷?INT_RXD0UART0接收中斷(2)中斷控制器實際上最初CPU內(nèi)核只有FIQ(快速中斷請求)和IRQ(通用中斷請求)兩種中斷,其它中斷都是各個芯片廠家在設計芯片時,通過加入一個中斷控制器來擴展定義的,這些中斷根據(jù)中斷的優(yōu)先級高低來進行處理,更符合實際應用系統(tǒng)中要求提供多個中斷源的要求。例如,如果你定義所有的中斷源為IRQ中斷(通過中斷模式寄存器設置),并且同時有10個中斷發(fā)出請求,這時可以通過讀中斷優(yōu)先級寄存器來確定哪一個中斷將被優(yōu)先執(zhí)行。中斷控制器(InterruptControlerLogic)的任務是在片內(nèi)外圍和外部中斷源組成的多重中斷發(fā)生時,選擇其中一個中斷通過FIQ或IRQ向CPU內(nèi)核發(fā)出中斷請求。當多重中斷源請求中斷時,硬件優(yōu)先級邏輯會判斷哪一個中斷將被執(zhí)行,同時,硬件邏輯將會執(zhí)行位于0X18(或0X1C)地址處的指令,再由軟件編程識別各個中斷源,然后再根據(jù)中斷源跳轉到相應的中斷處理程序。中斷優(yōu)先級仲裁電路如下圖所示:S3C2440X中的優(yōu)先級產(chǎn)生模塊包含7個單元,1個主單元和6個從單元。兩個從優(yōu)先級產(chǎn)生單元管理4個中斷源,四個從優(yōu)先級產(chǎn)生單元管理6個中斷源。主優(yōu)先級產(chǎn)生單元管理6個從單元。每一個從單元有4個可編程優(yōu)先級中斷源和2個固定優(yōu)先級中斷源。這4個中斷源的優(yōu)先級是由ARB_SEL和ARM_MODE決定的。另外2個固定優(yōu)先級中斷源在6個中斷源中的優(yōu)先級最低。(3)中斷控制寄存器中斷控制器有5個控制寄存器:源掛起寄存器(SRCPND)、中斷模式寄存器(INTMOD)、中斷屏蔽寄存器(INTMSK)、中斷優(yōu)先權寄存器(PRIORITY)、中斷掛起寄存器(INTPND)。中斷源發(fā)出的中斷請求首先被寄存器在中斷源掛起寄存器(SRCPND)中,INTMOD把中斷請求分為兩組:快速中斷請求(FIQ)和中斷請求(IRQ),PRIORITY處理中斷的優(yōu)先級。1)中斷源掛起寄存器(SRCPND)中斷源掛起寄存器SRCPND共有32位,每一位對應著一個中斷源,當中斷源發(fā)出中斷請求的時候,就會置位源掛起寄存器的相應位。反之,中斷的掛起寄存器的值為0。SRCPND每一位的是否置1只與該位對應的中斷源是否提出中斷請求有關系,與該中斷源是否被屏蔽沒有關系。如果在中斷服務過程中,為了允許同一源的其他中斷源能夠進一步引起中斷,或者為了防止一次中斷多次服務,用戶可以清除相應的中斷標志位,清除的方法是向相應的位寫1(即:寫1清0),寫0是沒有影響的。2)中斷模式寄存器(INTMOD)中斷模式寄存器INTMOD共有32位,每一位對應著一個中斷源,當中斷源的模式位設置為1時,對應的中斷會由ARM920T內(nèi)核以FIQ模式來處理。相反的,當模式位設置為0時,中斷會以IRQ模式來處理。注意,中斷控制寄存器中只有一個中斷源可以被設置為FIQ模式,因此只能在緊急情況下使用FIQ。如果INTMOD寄存器把某個中斷設為FIQ模式,FIQ中斷不影響INTPND和INTOFFSET寄存器,因此,這兩個寄存器只對IRQ模式中斷有效。3)中斷屏蔽寄存器(INTMSK)這個寄存器有32位,分別對應一個中斷源。當中斷源的屏蔽位設置為1時,CPU不響應該中斷源的中斷請求,反之,等于0時CPU能響應該中斷源的中斷請求。4)中斷優(yōu)先級寄存器(PRIORITY)中斷優(yōu)先級寄存器管理32個中斷源的優(yōu)先級仲裁規(guī)則以及是否允許優(yōu)先級輪換。5)中斷掛起寄存器(INTPND)中斷掛起寄存器INTPND共有32位,每一位對應著一個中斷源,當中斷請求被響應的時候,相應的位會被設置為1。在某一時刻只有一個位能為1,因此在中斷服務子程序中可以通過判斷INTPND來判斷哪個中斷正在被響應,在中斷服務子程序中必須在清零SRCPND中相應位后清零相應的中斷掛起位,清零方法和SRCPND相同。注意:1.FIQ響應的時候不會影響INTPND相應的標志位2.向INTPND等于“1”的位寫入“0”時,INTPND寄存器和INTOFFSET寄存器會有無法預知的結果,因此,千萬不要向INTPND的“1”位寫入“0”,推薦的清零方法是把INTPND的值重新寫入INTPND。6)IRQ偏移寄存器中斷偏移寄存器給出INTPND寄存器中哪個是IRQ模式的中斷請求。7)子中斷源掛起寄存器SUBSRCPND對于多合一的中斷源,利用子中斷源掛起寄存器SUBSRCPND來進一步標明提出請求的到底是哪個中斷源。8)子中斷源屏蔽寄存器INTSUBMSK用于控制子中斷源是否被屏蔽。9)外部中斷控制寄存器(EXTINTn)S3C2410X的24個外部中斷有幾種中斷觸發(fā)方式,EXTINTn配置外部中斷的觸發(fā)類型是電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)以及觸發(fā)的極性。其中EXTINT0寄存器管理外部中斷源0-7,EXTINT1寄存器管理外部中斷源8-15,EXTINT2寄存器管理外部中斷源16-23。10)外部中斷屏蔽寄存器EINTMASK11)外部中斷掛起寄存器EINTPEND各中斷源與上述各中斷管理寄存器之間的關系如下圖所示:2.中斷程序設計要想正確地執(zhí)行2440的外部中斷,一般需要完成兩個部分內(nèi)容:中斷初始化和中斷處理函數(shù)。(1)中斷初始化:在執(zhí)行中斷之前,要初始化好要用的中斷。中斷初始化工作包含幾個部分:端口功能設定:2440的外部中斷引腳EINT與通用IO引腳F和G復用,要想使用中斷功能,就要把相應的引腳配置成中斷模式。2)

中斷模式選定:為INTMOD寄存器相關位設定合時的數(shù)值(0或1),將所使用的中斷影射為FIQ或IRQ。?3)

中斷優(yōu)先級設定:為所使用的中斷源設定合時的中斷優(yōu)先級。?4)

為外部中斷選定合適的觸發(fā)方式。?5)

關聯(lián)相應的中斷服務程序。?(2)中斷使能:中斷使能的工作有以下幾部分1)清除當前的中斷標志位,包括中斷源掛起寄存器SRCPND,中斷掛起寄存器INTPND,以及外部中斷源掛起寄存器EINTPEND。注意要想清除某一中斷標志,需要向相對應的位寫1(寫1清0)。2)打開有關中斷屏蔽位,使能相關中斷。方法是向中斷屏蔽寄存器INTMSK和外部中斷屏蔽寄存器EINTMASK相關位寫0。(3)中斷處理函數(shù)負責執(zhí)行具體的中斷指令,除此以外還需要把SRCPND和INTPND中的相應的位清零(通過置1來清零),因為當中斷發(fā)生時,2440會自動把這兩個寄存器中相對應的位置1,以表示某一中斷發(fā)生,如果不在中斷處理函數(shù)內(nèi)把它們清零,系統(tǒng)會一直執(zhí)行該中斷函數(shù)。五、實驗過程開發(fā)調(diào)試環(huán)境設置CodeWarrior開發(fā)環(huán)境設置通過J-Link燒寫Norflash程序(1)按照2.3節(jié)介紹的方法,在ADS下創(chuàng)建一個工程ext_interrupt,并將前面示例程序加入工程。按照上面的介紹進行環(huán)境設置,并進行程序寫入。創(chuàng)建工程如下：關掉實驗箱電源,將其核心板上的撥動開關撥到右邊Nor的位置,觀察程序運行結果。按下INTKEY按鈕,再次觀察程序運行效果。結果如下：（2）實驗過程中請記錄并思考以下內(nèi)容：

1）打開s2440addr.h頭文件，觀察并分析其內(nèi)容。//%%%%%%%%%%%%%%s3c2440.h%%%%%%%%%%%%%%%%/*WOTCHDOGregister*/#defineWTCON(*(volatileunsignedlong*)0x53000000)/*SDRAMregisers*/#defineMEM_CTL_BASE0x48000000#defineSDRAM_BASE0x30000000/*NANDFlashregisters*/#defineNFCONF(*(volatileunsignedint*)0x4e000000)#defineNFADDR(*(volatileunsignedchar*)0x4e000008)#defineNFDATA(*(volatileunsignedchar*)0x4e00000c)#defineNFSTAT(*(volatileunsignedchar*)0x4e000010)/*GPIOregisters*/#defineGPBCON(*(volatileunsignedlong*)0x56000010)#defineGPBDAT#defineGPFCON#defineGPFDAT#defineGPFUP#defineGPGCON#defineGPGDAT#defineGPGUP#defineGPHCON#defineGPHDAT#defineGPHUP/*UARTregisters*/#defineULCON0#defineUCON0#defineUFCON0#defineUMCON0#defineUTRSTAT0#defineUTXH0#defineURXH0#defineUBRDIV0/*interruptregistes*/#defineSRCPND#defineINTMOD(*(volatileunsignedlong*)0x56000014)(*(volatileunsignedlong*)0x56000050)(*(volatileunsignedlong*)0x56000054)(*(volatileunsignedlong*)0x56000058)(*(volatileunsignedlong*)0x56000060)(*(volatileunsignedlong*)0x56000064)(*(volat