2014完整ARM嵌入式系统实验报告.doc

郑州航空工业管理学院嵌入式系统实验报告（修订版）20 20 第学期赵成，张克新 编著院系：姓名：专业：学号：电子通信工程系2014年3月制实验一ARM体系结构与编程方法一、实验目的了解ARM9 S3C2410A嵌入式微处理器芯片的体系结构，熟悉ARM微处理器的工作模式、指令状态、寄存器组及异常中断的概念，掌握ARM指令系统，能在ADS1.2 IDE中进行ARM汇编语言程序设计。二、实验内容1ADS1.2 IDE的安装、环境配置及工程项目的建立；2ARM汇编语言程序设计（参考附录A）：（1）两个寄存器值相加；（2）LDR、STR指令操作；（3）使用多寄存器传送指令进行数据复制；（4）使用查表法实现程序跳转；（5）使用BX指令切换处理器状态；（6）微处理器工作模式切换；三、预备知识了解ARM嵌入式微处理器芯片的体系结构及指令体系；熟悉汇编语言及可编程微处理器的程序设计方法。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上；内存：1GB及以上；实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器；2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2；集成开发环境：ARM Developer Suite (ADS) 1.2。五、实验分析1安装的ADS1.2 IDE中包括 和 两个软件组件。在ADS1.2中建立 类型的工程，工程目标配置为 ；接着，还需要对工程进行 、 及链接器设置；最后，配置仿真环境为 仿真方式。2写出ARM汇编语言的最简程序结构，然后在代码段中实现两个寄存器值的加法运算，给出运算部分相应指令的注释。; 文件名： 3列写出使用LDR、STR指令的汇编程序，并在关键语句后面给出相应的注释。4“使用多寄存器传送指令进行数据复制”汇编程序分析。LDRR0,=SrcData; 执行后，R0的值是 LDRR1,=DstData; 执行后，R1的值是 LDMIA R0,R2-R9; LDMIA中的指令后缀IA表示 ; STMIA R1,R2-R9; 执行后，程序实现的功能是 ; 5在“使用查表法实现程序跳转”的汇编程序中，指令LDR PC,PC,R2采用的是什么寻址方式？作为基址的寄存器PC的值是多少？作为指令指针的PC又指向哪条指令？这个指令与流水线执行的关系是什么？（选做）6通过运行及观察“使用BX指令切换处理器状态”汇编程序实验，回答ARM指令与Thumb指令之间是如何实现状态切换的？AXD Debugger调试环境中的哪个寄存器指示了ARM微处理器当前的指令状态？同时，在程序中添加从Thumb指令切换到ARM指令的代码。（选做）7观察“微处理器工作模式切换”程序的运行，按顺序写出ARM工作模式切换过程中依次出现的工作模式，同时，通过观察回答ARM微处理器是否能从用户模式切换到特权模式？（选做）六、遇到的问题及解决方法实验二VMWARE虚拟机与Linux环境的建立一、实验目的熟悉嵌入式系统开发环境的建立，掌握VMWARE-Linux环境的安装步骤；能够配置Samba服务、设置VMWARE虚拟机共享功能，学会Windows系统环境与Linux系统环境共享资源的基本方法。二、实验内容1在Windows系统环境中安装VMWARE7.0虚拟机软件；2在VMWARE7.0虚拟机中安装Linux RHEL AS4操作系统；3设置VMWARE虚拟机提供的共享功能；4在Linux系统中建立Samba服务；三、预备知识了解VMWARE、VirtualBox、Virtual PC等虚拟机软件的相关知识；了解Linux操作系统的安装方法及基本操作方法。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验分析1查看实验设备中配备的PC机，将下列硬件型号填写正确：l CPU型号： l 内存大小： l 硬盘空间： 根据实验的实际操作，将下列软件版本号填写正确：l VMWARE： l Linux系统： l Windows系统： 2在VMWARE软件中安装RHEL4虚拟机时，出现网络连接方式的设置界面，如下图，提供了四个选项：桥接（bridged networking）、NAT（Network Address Translation）、host-only及无需连接。应该选择哪种方式？并解释其他方式的特点。图 设置网络连接方式3根据在Linux系统中的实际操作方法，按实验步骤简要说明Samba服务的设置与测试过程。4参考教材中的实践指导部分，在Linux系统环境中安装VMWARE Tools软件，观察安装过程中的交互提示。安装成功后，系统给出了什么提示信息？怎样从VMWARE的VM菜单中设置Windows-Linux共享功能？六、遇到的问题及解决办法实验三Linux RHEL AS4开发基础一、实验目的熟悉Linux操作系统开发环境，掌握Linux操作系统中的基本操作命令；掌握Vi编辑器的使用；掌握GCC工具的使用；掌握make及Makefile文件的使用。掌握建立嵌入式交叉编译环境的方法。二、实验内容1. 在Linux操作系统中执行常用的文件命令、目录命令、多用户命令与安全性命令以及其它常用命令；2. 使用Vi编辑器建立一个hello.c源文件，并存放在指定目录中；3. 使用GCC工具编译hello.c源文件，并在计算机上执行得到的hello可执行程序；4. 使用Vi编辑器建立一个Makefile文件，存放在指定目录中。使用make命令重新编译hello.c源文件；5. 建立嵌入式交叉编译环境；6. 使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件，并使用readelf命令查看得到的hello可执行程序的文件头信息；三、预备知识了解Linux操作系统的基本操作方法；了解嵌入式系统基本的开发方法。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验步骤1Shell指令练习打开Terminal窗口，使用su指令切换到root用户，使用echo指令在屏幕上显示“Experiment 1 on my ARM Course from dztx, zzia.n Now, Go Go Go!”。使用pwd指令查看当前路径，使用cd指令切换到/home目录下，再使用ls指令浏览该目录，使用mkdir指令在当前路径下建立zcnet目录及zzia目录，随即使用rmdir指令删除zzia目录。将当前路径下的readme.txt使用cp指令复制到/home/zcnet目录中，然后，使用cd指令切换进入/home/zcnet目录中，使用ls指令查看readme.txt是否存在。使用mv指令将readme.txt重命名为demo.txt，再使用cat指令查看，然后，使用rm指令将demo.txt删除。使用who指令、finger指令查看当前用户的登陆信息，使用time指令、data指令显示系统的时间、日期。将上面指令练习中用到的指令进行分类。文件命令：目录命令：多用户命令与安全性命令：其它常用命令：2使用VI编辑器编写hello.c源代码，并存放在/home/zcnet目录中。然后，使用GCC编译hello.c源代码，并在计算机上运行得到的相应可执行程序。hello.c源代码用到的相关操作指令#3使用VI编辑器编写编译上述hello.c的Makefile源代码，并存放在/home/zcnet目录中。然后，使用make指令编译hello.c源代码，并在计算机上运行得到的相应可执行程序。Makefile源代码用到的相关操作指令#4用Shell指令依次列出实验中嵌入式交叉编译环境的建立步骤，并写出测试安装效果的指令。使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件，并使用readelf命令查看得到的hello可执行程序的文件头信息。使用chmod指令设置hello为可执行程序，在PC机上再次运行hello程序，观察执行情况，并给出相关的分析。六、遇到的问题及解决办法实验四嵌入式系统仿真软件SKYEYE的应用一、实验目的熟悉使用嵌入式系统仿真软件SKYEYE开发嵌入式系统的方法。二、实验内容1. 安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE1.2.4版本；2. 安装SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2；3. 使用SKYEYE的配置文件skyeye.conf并测试SKYEYE的执行；三、预备知识了解电路专业相关的仿真软件；了解SKYEYE软件基本的应用方法。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验步骤1根据实际的实验操作过程，列出在安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE1.2.4时用到的各个指令。2使用tar指令解压SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2，再使用相关指令进入ARM S3C2410A的测试目录，使用cat指令查看skyeye.conf的内容。列出上述实验过程的具体指令。3运行skyeye.exe程序，使用帮助查看常用的参数及相应的格式，在下面写出运行的指令及skyeye.exe的命令行参数格式。4在skyeye-testsuite-2.3测试包提供了测试ARM S3C2410A的测试目录，配置文件选用提供的skyeye.conf，使用skyeye.exe程序仿真运行U-Boot程序及Linux内核的运行。写出实验时的测试步骤，并简单描述U-Boot程序及Linux内核的运行效果。六、遇到的问题及解决办法实验五 U-Boot的编译与仿真 一、实验目的掌握U-Boot的编译，掌握在Skyeye环境下调试U-Boot的方法二、实验内容1. 编译引导程序U-Boot；2. 在Skyeye环境下调试U-Boot；3. 练习U-Boot的常用命令；三、预备知识了解Bootloader程序的原理；了解U-Boot的常用命令。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验步骤1根据实际的实验操作过程，编译U-Boot，并列出编译U-Boot时用到的各个指令。2分析U-Boot编译完成后生成的映像文件，共有几种，分别是哪种格式。3编写Skyeye的配置文件，在Skyeye环境下对U-Boot进行仿真，写出仿真U-Boot所使用的指令。4练习U-Boot的常用命令，列出三个U-Boot的常用命令并对其功能进行描述。六、遇到的问题及解决办法实验六 Linux内核的配置、编译与调试 一、实验目的掌握Linux内核的配置、编译，掌握在Skyeye环境下调试Linux内核的方法二、实验内容1. 配置Linux内核；2. 编译Linux内核；3. 在Skyeye环境下调试Linux内核；三、预备知识了解Linux2.6版本内核；了解Linux内核的配置过程。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验步骤1启动内核配置菜单，选择make menuconfig方式进行配置。列出linux内核的配置方式及每种配置方式的特点，列出启动内核配置菜单所使用的指令。2配置linux2.6版本内核，列出基本的配置项目都有哪些。3编译Linux内核，列出编译Linux内核所使用的指令，列出编译之后生成的文件及每个文件的用途。4编写Skyeye的配置文件，在Skyeye环境下对linux内核进行仿真，列出仿真所使用的指令及所需要的文件。六、遇到的问题及解决办法实验七 根文件系统的制作 一、实验目的掌握BusyBox的编译与安装，掌握根文件系统的制作过程，掌握在Skyeye环境下调试根文件系统的方法二、实验内容1. 编译安装BusyBox；2. 制作根文件系统；3. 在Skyeye环境下调试根文件系统；三、预备知识了解BusyBox；了解根文件系统的相关知识。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虚拟机：VMware WorkStation 7Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)五、实验步骤1配置BusyBox。列出配置BusyBox所使用的指令及配置的内容。2编译与安装BusyBox，列出编译与安装BusyBox所使用的指令。3制作根文件系统，列出根文件系统的制作过程。4在Skyeye环境下对根文件系统进行仿真，观察输出的提示信息是否与文件etc/motd的内容相符。六、遇到的问题及解决办法实验八 嵌入式系统基础应用实作 一、实验目的掌握向嵌入式开发板中下载U-Boot的方法，掌握Linux内核及根文件系统的烧写方法二、实验内容1. 向嵌入式开发平台下载U-Boot；2. 向嵌入式开发平台烧写Linux内核；3. 向嵌入式开发平台烧写根文件系统；三、预备知识了解U-Boot下载过程中所用到的工具；了解内核及根文件系统的烧写过程，。四、实验设备1. 硬件环境配置计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上内存：1GB及以上实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，J-Link V8仿真器2. 软件环境配置操作系统