嵌入式系统实验报告

嵌入式系统》实验报告姓名：学号：级：湖南工业大学

电气与信息工程学院2013年5月实验一ARM汇编指令实验1实验目的初步学会使用ADS1.2开发环境及ARM软件模拟器；通过实验掌握简单ARM汇编指令的使用方法。实验设备硬件：PC机；软件：ADS1.2。Windows98/2000/NT/XP。实验内容熟悉开发环境的使用，并使用LDR/STR和MOV等指令访问寄存器或存储单元。使用ADD/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令，完成基本数学/逻辑运算。实验原理ARM处理器共有37个寄存器：31个通用寄存器，包括程序计数器(PC),这些寄存器都是32位；6个状态寄存器，这些寄存器也是32位，但只使用了其中的12位。ARM通用寄存器通用寄存器(R0~R15)可分为3类，即不分组寄存器R0~R7.分组寄存器R8~R14.程序计数器R15。存储器格式ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。字节0~3存放第一个字，字节4~7存放第2个字，以此类推。ARM体系结构可以用两种方法存储字数据，分别称为大端格式和小端格式。GNU基础知识EmbestIDE集成了GNU汇编器as、编译器gcc和链接器ld。因此，编写程序要符合CNU的语法和规则。关于as.gcc和ld的具体使用，请参照EmbestIDE所带的电子文档ProgRef.chm。五实验程序1.实验A程序areaInt,code,readonlyMOVr0,#xentrySTRr0,[sp]xequ 45;MOVr0,#yLDRr1,[sp]yequ 64;ADDr0,r0,r1stack_topequ0x1000;STRr0,[sp]globalstartstopstartBstopMOVsp,#stack_topend2.实验B程序areaInt|,code,readonlyxequ45;entryyequ64;

zequ87;ANDr0,r0,#0xFFstack_topequ0x1000;globalstartADDr2,r0,r1,lsr#1startLDRr0,[sp]MOVr0,#xMOVr1,#0x01ORRr0,r0,r1MOVr0,r0,lsl#8MOVr1,R2MOVr1,#yADDr2,r0,r1,lsr#1ADDr2,r0,r1,lsr#1MOVsp,#0x1000stopSTRr2,[sp]BstopMOVr0,#zend六•实验结果及分析实验A:实验B:Reg'istexValue ；--r0OxOOOOOOGDb-rl□x0000002D七0x00000000六•实验结果及分析实验A:实验B:Reg'istexValue ；--r0OxOOOOOOGDb-rl□x0000002D七0x00000000hr30x00000000Hr40x00000000Hi50x00000000卜"工丘0x00000000kr?OwOOOOOOOOkrS0x00000000卜T0x00000000Hr100x00000000Hill0x00000000Hr120x00000000krl3□wOOOOlOOOhr140x00000000OxOCiOOSOlChcpsi:nECvqIFt_SVCL-StjstnscvciiftRes这个程序实现了两数的相加。Reg'istexValueJkH'Cunrent-4…！；-r0□MOaO02D21\--rlOx0UCiCiDCi巧OxOt)Ci02L5Coxoaooooooh-x4□xoaoooooor-x5□xoaoooooo□xoaooooooowoaooooooOxOOOOOOOC0x00000000p-xlO□xoaoooooohill□xoaoooooo\-rl2□xoaoooooo\-rl3oxoaooiooo[-rl4oxoaooooooCIXOQOOS03Ch-cpsrnECvqIFt_SVCL-SpoEnscvqift_Res _rj这个程序实现了基本的数学加法，逻辑或运一、实验目的1.熟悉ARMADS1.2forARM开发环境及ARM软件模拟器的使用。2•通过实验掌握使用LDM/STM、B、BL等指令完成较为复杂的存储区访问和分支程序

的方法，学习使用条件码，加强对CPSR的认识。二．实验设备1.硬件：PC机；2．软件：ADS1.2集成开发环境。Windows98/2000/NT/XP。三.实验内容设计并调试一个存储区数据块的传送程序，具体数据块的传送要求为：将数据从源数据区snum复制到目标数据区dnum,数据的个数num假定为20,复制时以8个字为单位进行，对于最后不足8个字的数据，以字为单位进行复制。实验程序AreaInt,code,readonlyentryAreaInt,code,readonlyentryglobalstartnumequ20;startLDR r0,=srcLDR r1,=dstMOV r2,#numMOV sp,#0x400ublockcopyMOVS r3,r2,LSR#3BEQ copywordsSTMFD sp!,{r4-r11}octcopyLDMIAr0!,{r4-r11}STMIAr1!,{r4-r11}SUBSr3,r3,#1BNEoctcopyLDMFDsp!,{r4-r11}copywordsANDS r2,r2,#7BEQ stopwordcopyLDR r3,[r0],#4STR r3,[r1],#4SUBS r2,r2,#1BNE wordcopystopB stopsrcdcd1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4dstdcd0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0end实验结果及分析

RegisterValu&□'Curtent.{・・・}HrO0x0000809cp-rlOxOOOOSOEC\--r20x00000000Hr30x00000004]…r4OkOOOOOOOOHr.50x00000000卜0x00000000卜七0x000000000x00000000h'ESOkOOOOOOOOhr100x00000000p-rll0x00000000OmOOOOOOOO0x00000400[…r丄4OkOOOOOOOOh-pc0x00008048h'CtiSEnN匚uqIFt._5VC■-■spst:tLEEvqift.ResAddress0123456789abcde£：ixi：ii：ii：ii：i8i：i9D02on00no03OO00UU040000UUbi00OOUU：ih00ULI80AD02on00no03oo00UU040000UU0500OOUUDxOOOOSOE]0600000007000000080000000100co00：ixi：ii：ii：ii：i8i：iCD02on00no03oo00UU040000UU0500ooUU3X000080DD06on00no07oo00UU080000UU0100ooUUDxOOOOSOE]0200000003000000040000004C80co00这个程序实现了数据块的相互传送。实验三汇编与C语言的相互调用实验一、 实验目的阅读EmbestS3CEV40启动代码，观察处理器启动过程。学会使用EmbestIDE辅助信息窗口来分析判断调试过程和结果学会在EmbestIDE环境中编写、编译与调试汇编和C语言相互调用的程序。二、 实验设备硬件：PC机；软件：ADS1.2集成开发环境。Windows98/2000/NT/XP。三、 实验内容使用汇编完成一个随机数产生函数，通过C语言调用该函数，产生一系列随机数，存放到数组中。四、 实验原理1.ARM过程调用ATPCS(ARM)ATPCS是一系列规定应用程序之间相互调用的基本规则，包括：支持数据栈限制检查；支持只读段位置无关(ROPI)；支持可读/写段位置无关(RWPI)；支持ARM程序和Thumb程序的混合使用；处理浮点运算。使用以上规定的ATPCS规则是，应用程序必须遵守如下：程序编写遵守ATPCS；变量传递以中间寄存器和数据栈完成；汇编器使用-apes开关选项。程序只要遵守ATPCS相应规则，就可以使用不同的源代码来编写程序。程序间的相互调用最主要的是解决参数传递问题。应用程序之间使用中间及数据栈来传递参数，其中，第1~4个参数使用R0~R3,多用4个参数数据栈进行传递。这样，接受参数的应用程序必须知道参数的个数。但是，在应用程序被调用时，一般无从知道所传递参数的个数。用不同语言编写的应用程序在调用时可以自定义传递的约定。使用具有一定意义的形式来传递，可以很好地解决参数个数的问题。常用方法是把第1个或最后1个参数作为参数个数(包括个数本身)传递给应用程序。ATPCS中寄存器的相应关系如表3.1所列。表3.1ATPCS规则中寄存器列表ARM寄存器ATPCS别名ATPCS寄存器说明ARM寄存器ATPCS别名ATPCS寄存器说明R0~R3a1~a4参数/结果/scratch寄存器1~4R10v7、slARM状态局部变量寄存器7,数据栈限制指针寄存器R4v1局部变量寄存器1R11v8ARM状态局部变量寄存器8R5v2局部变量寄存器2R12ip子程序内部调用的临时(scratch)寄存器R6v3局部变量寄存器3R13sP数据栈指针寄存器R7v4、wr局部变量寄存器4Thumb状态工作寄存器R14lr链接寄存器R8v5ARM状态局部变量寄存器5R15PC程序计数器R9v6、sbARM状态局部变量寄存6RWPI的静态基址寄存器2．main()与__gccmain()函数当应用程序中包含了main()函数时，会引起对C运行时库的初始化。该初始化是通过函数—gccmain()实现的，即在main()函数入口处，编译器会首先调用—gccmain()函数，然后才是执行编写的代码。__gccmain()函数在GCC的标准库里实现。当应用程序中没有包含main()函数时，不会引起对C运行时库的初始化。这时，C运行时库的很多功能在应用程序中是不能使用的。如果使用main()函数作为应用程序的主函数，那么可以在源代码中间加入一个空的__gccmain()函数(用C语言或汇编语言即可)五、实验操作步骤创建新的工程，工程名为explasm。按照参考程序，重新编写源代码文件，并分别保持为randtest.c、init.s、random.s和ldscript并把它们加入工程中。按照编译-汇编器设置-链接器设置-调试器设置来设置新工程，并编译、链接工程。

4.下载调试文件，打开Memrory/Register/Watch/Variable/CallStack窗口，单步执行程序。通过以上窗口，跟踪程序运行，观察分析并记录运行结果，通过实验学会使用EmbestIDE进行应用程序的开发与调试。六、实验参考程序1．randtest.c参考源代码#include<stdio.h>/*thisfunctionprototypeisneededbecause'randomnumber'isexternal*/externunsignedintrandomnumber(void);intmain(){inti;intnTemp;unsignedintrandom[10];for(i=0;i<10;i++){unsignedintrandom[10];for(i=0;i<10;i++){nTemp=randomnumber();random[i]=nTemp;}return(0);}global_startareaqq,code,readonlyentry_start;#---Setupinterrupt/exceptionvectorsB Reset_Handlerinterworking);# ;#-BranchmustbeperformedbyaninterworkingcallaseitheranARMorThumb;#-mainCfunctionmustbesupported.Thismakesthecodenotposition-Undefined_HandlerBUndefined_Handler;#-independant.ABranchwithlinkwouldgenerateerrorsSWI_Handler;# BSWI_HandlerPrefetch_HandlerexternmainBPrefetch_HandlerAbort_Handlerldrr0,=mainBAbort_Handlermovlr,pcNOPbxr0;/*Reservedvector*/;# IRQ_HandlerBIRQ_Handler;#-LoopforeverFIQ_Handler;# BFIQ_Handler;#-Endofapplication.Normally,neveroccur.;#-CouldjumponSoftwareReset(B0x0).Reset_Handler;# LDRsp,=0x00002000;# ;#-BranchonCcodeMainfunction(with

global __gccmain__gccmainmov pc,lr3.random・global __gccmain__gccmainmov pc,lr3.random・s参考源代码AREA IRandom$$codel,CODE,READONLYentryGLOBALrandomnumberrandomnumber;#onexit;# al=low32-bitsofpseudo-randomnumber;# a2=highbit(ifyouwanttoknowit)endEOR/*(involved!)EORa3,a3,a1,LSL#12*/a1,a3,a3,LSR#20/*(similarlyinvolved!)*/STMIAip,{a1,a2}MOVpc,lrseedpointerdcdseedLDRip,seedpointerLDMIAip,{a1,a2}TSTa2,a2,LSR#1;/*tobitintocarry*/MOVSa3,a1,RRX;/*33-bitrotateright*/ADCa2,a2,a2;/*carryintoLSBofa2*/DATAGLOBALseedseeddcq0x55555555dcq0x55555555END4.ldscript参考源代码SECTIONS{.=0x0;.text:{*(.text)}.data:{*(.data)}.rodata:{*(.rodata)}.bss:{*(.bss)}}实验结果lidiess 012345«7B9abcdaf 1SCIIA血QDDDiH茹QId00FF170DE8如E8IDDdFfE7GOEB(10EB kflODDCGBOId