基于ARM9-S3C2410嵌入式MDK开发实验报告 嵌入式实验报告 MDK ARM9.doc

学校代码： 10128 学 号： 20101105 嵌入式实验报告题 目：基于ARM9-S3C2410嵌入式MDK开发实验报告学生姓名：刁玉贤学 院：电力学院专 业：检测技术与自动化装置学 号：20101105指导教师：刘志强二 一 一 年 七 月1实验目的本次实验是在上完ARM理论课后进行的，主要目的有以下几个方面：1、了解EduKit-IV开发平台，掌握其硬件连接和使用方法，初步熟悉MDK；2、掌握有关矩阵LED的原理，以及对常用矩阵LED控制方法；4、通过实验掌握基于S3C2410X MDK程序设计；5、通过实验掌握对处理器S3C2410X中GPIO模块电路的控制方法；2实验设备1 硬件：Embest EduKit-IV平台，ULINK2仿真器套件，PC机；2 软件：Vision IDE for ARM集成开发环境，Windows 98/2000/NT/XP。3实验内容1、观察演示程序，了解在MDK环境下开发的例程：（1）设置超级终端；运行PC机上Windows XP系统自带的超级终端软件，“开始 - 所有程序 - 附件 - 通讯 - 超级终端”，设置每秒位数115200、数据位8、奇偶校验无、停止位1、数据流控制 无 图4-1 超级终端配置（2）将EduKit-IV实验平台的电源的拨动开关拨向向上端的加电状态，给实验平台上电，1-2秒后将会在EduKit-IV实验平台的LCD屏上显示出DEMO起始界面，同时在超级终端上也可以看到串口打印的启动信息。（3）根据提示，对固化在存储器上的程序进行演示。2、熟悉RealView开发环境，参见实验指导书“第三章 RealView MDK开发基础”3、学习实验“5. 2 LED控制实验（179页）”，参照本实验，自己创建一个类似的工程。通过新建一个简单的工程文件，并编译这个工程文件。学习ARM 仿真器的使用和开发环境的设置。学会在程序中设置断点，观察系统内存和变量，为调试应用程序打下基础。4 实验内容4.1寄存器的设置S3C2410X芯片上共有71个多功能的输入/输出引脚，它们分为7组I/O端口： （1）1个23位的输出端口（端口A）。 （2）2个11位的输入/输出端口（端口B、H）。 （3）4个16位的输入/输出端口（端口C、D、E、G）。 （4）1个8位的输入/输出端口（端口F）在运行程序之前必须对每个用到的引脚功能进行设置，如果某些引脚的复用功能没有使用，可以先将该引脚设置为I/O端口。4.1.1S3C2410X I/O口常用的控制寄存器（1）端口控制寄存器（GPACON-GPHCON）。（2）端口数据寄存器（GPADAT-GPHDAT）。（3）端口上拉寄存器（GPBUP-GPHUP）。（4）外部中断控制寄存器（EXTINTN）。表6-1 端口F控制寄存器寄存器地 址读/写描 述复位值GPFCON0x56000050R/W端口F配置寄存器0x0GPFDAT0x56000054R/W端口F数据寄存器未定义GPFUP0x56000058R/W端口F上拉控制寄存器0x0Reserved0x5600005C保留未定义表6-2 GPFCON寄存器GPFCON位描 述GPF715:1400=Input 01=Output10=EINT7 11=ReservedGPF613:1200=Input 01=Output10=EINT6 11=ReservedGPF511:1000=Input 01=Output10=EINT5 11=ReservedGPF49:800=Input 01=Output10=EINT4 11=ReservedGPF37:600=Input 01=Output10=EINT3 11=ReservedGPF25:400=Input 01=Output10=EINT2 11=ReservedGPF13:200=Input 01=Output10=EINT1 11=ReservedGPF01:000=Input 01=Output10=EINT0 11=Reserved表6-3 GPFDAT寄存器GPFDAT位描 述GPF7:07:0当端口被配置成输入时，外部数据可以从对应的端口中读出；当端口被配置成输出时，写入该寄存器的数据会被送到对应的引脚上；当端口被配置成功能脚时，此寄存器未定义4.1.2电路设计图6-1 LED接线原理图4.2硬件设置1) 处理器处理器是三星公司的Samsung公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410A，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。为了降低整个系统的成本，S3C2410提供了以下丰富的内部设备：分开的16KB的指令Cache和16KB数据Cache，MMU虚拟存储器管理，LCD控制器（支持STN&TFT），支持NAND Flash系统引导，系统管理器（片选逻辑和SDRAM控制器），3通道UART，4通道DMA，4通道PWM定时器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC和触摸屏接口，IIC-BUS接口，IIC-BUS接口，USB主机，USB设备，SD主卡&MMC卡接口，2通道的SPI以及内部PLL时钟倍频器。2) 电源部分电源是核心部分，其好坏直接关系到整个电路的正常工作， 由于CPU的核心电压是1.8V，IO口需要3.3V，因此该部分主要作用是将输入的5V电源，经过防反二极管后进入低压差芯片变成3.3V和1.8V直流电压，以供cpu的电源。该部分主要是注意滤波的处理以及对电流的满足。由原理图知实验板对EMI和EMC方面考虑的并不周全。3) 时钟部分时钟部分原理图如下：该部分由两路晶振提供震荡信号。12MHz的晶振提供的信号供CPU进行倍频和锁相用，以得到系统工作的主频及其他部分的时钟信号。32.768K主要提供给CPU内部的RTC时钟用。4) OM1:0BANK0（nGCS0）的数据总线宽度可以配置为16位或32位。因为BANK0为启动ROM（映射地址为0X00000000）所在的空间，所以必须在第一次访问ROM前设置BANK0数据宽度，该数据宽度是由复位后OM1:0的逻辑电平决定的。由原理图可看出，不连接BOOT短接块时，启动后OM1:0是10，即BANK0存储器是32位。5) SDRAM的连接该部分原理图如下:该部分由两片HY57V561620构成32位的SDRAM。HY57V561620是由4BANK4M BITS16的DRAM，其中地址为A0A12，而着地址总线由分为行地址RA0RA12，列地址总线CA0CA8，可由/RAS，/CAS选择，因此只需将ADDR02ADDR14接入A0A12。BANK的选择由地址最高位ADDR25和ADDR26决定。其在S3C2410中分配为第BANK6，地址从0x30000000开始。6) UART该部分原理图如下图所示。由于CPU输出的电平与RS232电平不匹配，需要在中间加入RS232驱动芯片。MAX232就是这样一款芯片。7) 矩阵LED该部分原理图如下：实验平台使用的1616点阵屏上，每一行16个LED，它们采用共阳极的接法；每一列16个LED，它们采用共阴极的接法。如上图中，QL1QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行；LR1LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现汉字、图形的显示。为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将CPU的串行数据转化为并行数据输出。 行（列）扫描信号分别采用了两片CD4094级连的方式来构成，第一片的数据溢出信号LQS连接到第二片的串行数据输入口。当CPU通过DATA引脚串行输入16位的行扫描信号时，第一片CD4094（标号U1101）存储先输入的8位数据，后输入的8位数据通过引脚LQS溢出，然后输入并存储到第二片CD4094（标号U1102）。CLK信号是时钟信号，当时钟信号为高电平时，CD4094允许串行输入的数据发生变化。LL1LL8是并行输出信号。LOE为全局输出使能信号，当LOE输入高电平时，CD4094上锁存的并行数据全部输出。列线扫描信号也是同样的方式。 2. 软件设计 本实验要求编写点阵屏驱动程序以及点阵屏应用程序。驱动程序要求实现字符、图形显示；应用程序可以调用驱动接口，在点阵屏中显示字符与图形。 要在点阵屏上显示字符、图形，只需要按照字符/图形的编码，点亮矩阵屏上相应的LED即可。在本实验平台上，矩阵屏为1616点阵，每屏显示两个字符，只需要把168点阵的字库码送到可容纳两个字符字库码（216字节）的显示缓冲区，然后根据显示缓冲区的内容控制点阵屏上LED灯的亮灭。字库码表明了显示某个字符时点阵屏上的LED的亮灭布局，每一个LED灯的状态用一位二进制表示，1表示该LED亮，0表示该LED灭，对于168点阵的字库码，每个字符的字库码所占用的存储容量为16*8/8 = 16 Byte。 在点阵屏显示驱动程序中，开辟一个显示缓冲区用来接受字库码，（字库码是由应用程序传递过来的），然后采用动态扫描的方法来实现字符、图形的显示。每次扫描一行，这样依次循环扫描16行，经过一定的延时处理，就可以实现字符、图片的静态显示。 为了实现字符和图片的动态流动显示，还需要一个大小为可容纳3个字符字库码（316字节）的缓冲区，该缓冲区中每次保存3个字符的字库码。在显示过程中，为了达到流动效果，每次将该缓冲区中的前两个字符字库码的各字节左移i位与其后第16字节右移8-i位相或的结果复制到显示缓冲区中显示，直到第一个字符完全移出、第三个字符完全移入时，更新缓冲区。如此循环即可实现字符的流动显示。 在显示时，根据字库码，对点阵屏逐行动态扫描。扫描时，行线的数据与列线的数据都通过CD4094锁存起来，然后经过片选使能再同时输出。 在本实验中，使用到的通用端口有GPIOB4/5，GPIOC0/7，GPIOD10，GPIOG8，因此对它们的工作模式应配置为输出模式。5 实验步骤：1) 准备实验环境使用ULINK2仿真器连接Embest EduKit-IV实验平台的主板JTAG接口；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的交叉串口线，连接实验平台主板上的COM2和PC机的串口；使用Embest EduKit-IV实验平台附带的电源适配器，连接实验平台主板上的电源接口。2) 串口接收设置在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序，或者使用实验平台附带光盘内设置好了的超级终端，设置超级终端：波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制，或者使用其它串口通信程序。（注：超级终端串口的选择根据用户的PC串口硬件不同，请自行选择，如果PC机只有一个串口，一般是COM1）3) 打开实验例程a) 运行Vision IDE for ARM软件，点击菜单栏“Project”，选择“Open Project”，在弹出的对话框选择实验例程目录8.1_DotLed_Test子目录下的DotLed_Test.Uv2工程。b) 默认打开的工程在源码编辑窗口会显示实验例程的说明文件readme.txt，详细阅读并理解实验内容。c) 工程提供了两种运行方式：一是下载到SDRAM中调试运行，二是固化到Nor Flash中运行。用户可以在工具栏Select Target下拉框中选择在RAM中调试运行还是固化Flash中运行。在本次实验中，选择SDRAM中调试运行。d) 接下来开始编译链接工程，在菜单栏“Projiet”选择“Build target”或者“Rebuild all target files”编译整个工程，用户也可以在工具栏单击“或者”进行编译。e) 编译完成后，在输出窗口可以看到编译提示信息，比如“.SDRAMDotLed_Test.axf - 0 Error(s), 0 Warning(s).”，如果显示“0 Error(s)”即表示编译成功。4) 拨动实验平台电源开关，给实验平台上电，单击菜单栏Debug-Start/Stop Debug Session项将编译出来的映像文件下载到SDRAM中。5) 下载完成后，单击菜单栏Debug-Run项运行程序。用户也可以使用进行单步调试程序。6) 全速运行后，用户可以在超级终端看到程序运行的信息，出现“Please Look At The 1616 LEDS”，查看矩阵LED上显示的信息。7) 用户可以Stop程序运行，使用Vision IDE for ARM的一些调试窗口跟踪查看程序运行的信息。6实验结果6.1 原始程序int main(void) sys_init();/ Initial systemuart_printf(n Please Look At The 16X16 LEDSn);led_init(); / Initial led diplayfor(;)char_out(0, WELCOME TO EMBEST EDUKIT IV );char_out(0,_);/* name:led_update* func:refresh the led display* para:none* ret:none* modify:* comment:*/static void led_update(void)int j = 20;while(j-)led_char_disp();/* name:l_display_scroll* func:shift the display* para:bits:the position str:point the buffer* ret:none* modify:* comment:*/static void refresh_l_display_array(u8 bits, u8 *str)u32 i;u32 remaining_bits = 8-bits; for(i=0;i16;i+)l_display_array2*i = (*strremaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1 = (*(str+16)remaining_bits);str+;6.2 程序运行结果程序执行后，在PC上通过超级终端看到如下信息：“Please Look At The 1616 LEDS”；在1616矩阵LED能够看到“WELCOME TO EMBEST EDUKIT IV ”上，并随时间流逝而向从右向左不断循环流动显示。6.2 程序修改1) 程序运行结果程序执行后，在PC上通过超级终端看到如下信息：“Please Look At The 1616 LEDS 专业：检测技术与自动化装置 姓名：刁玉贤 学号：20101105” ；在1616矩阵LED能够看到“Detection Technology and Automatic Equipment”上，并随时间流逝而向从左向右不断循环流动显示。2) 改动部分int main(void) sys_init();/ Initial systemuart_printf(n Please Look At The 16X16 LEDSn);uart_printf (n专业：检测技术与自动化装置 姓名：刁玉贤 学号：20101105n);led_init(); / Initial led diplayfor(;)char_out(0, Detection Technology and Automatic Equipment );char_out(0,_);/* name:l_display_scroll* func:shift the display* para:bits:the position str:point the buffer* ret:none* modify:* comment:*/static void refresh_l_display_array(u8 bits, u8 *str)u32 i;u32 remaining_bits = 8-bits; for(i=0;i16;i+)l_display_array2*i = (*strremaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1 = (*(str+16)remaining_bits);str+; 7 实验心得以前只做过8051的开发实验，对于ARM9还是第一次接触，自己只能边看英蓓特公司的PDF教程，边做实验，这个教程写得很详细，硬件连接及相关的参数设置，当然还有实验步骤、实验结果等，一应俱全！由于内容太多只能大致看一下，以后有时间慢慢研究了。 刚开始只是瞎倒腾，熟悉一下MDK开发环境，开发软件。很长时间没有用过C语言编程序， Main函数也看不懂了，C语言也该好好补补了。一些设置还要看datasheet，我是看了2、3遍，要设置哪个寄存器就看哪一章。第一遍很吃力，其实还有很多不懂。但知道怎么用。通过以后的实验，慢慢理解。有时看不懂，过一段时间在来看，也许就能豁然开朗。通过本次实验对ARM9嵌入式系统设计有了更深一步的了解，知道了如何使用UVision MDK软件进行编程编译，并下载到实验箱中，使图像、声音、文字得以显示；了解了新的显示设备矩阵LED；对S3C2410有了一定的了解，外围电路的设计有了认识。更重要的是学会了如何解决在实习中遇到的各种问题并很好的解决，为以后使用该软件进行编程打下了坚实的基础，也培养了自己对该软件的兴趣，目前的学生正面临找工作的压力，通过这次实习积累了经验，对找工作也起到了辅助的作用，希望能够有机会对该软件进行进一步的学习研究。最后感谢指导老师和同学们的细心帮助。参考文献：1 熊茂华、杨震伦编著. ARM嵌入式系统设计与开发应用，清华大学出版社,2008.1 2 于明等，ARM9嵌入式系统设计与开发教程，北京：电子工业出版社，2006.53 范书瑞等编著，ARM处理器与C语言应用开发，北京：北京航空航天大学出版社 ,2008,14 嵌入式教学平台EduKit-IV实验丛书, 英蓓特信息技术有限公司附： 程序int main(void) sys_init();/ Initial systemuart_printf(n Please Look At The 16X16 LEDSn);led_init(); / Initial led diplayfor(;)char_out(0, WELCOME TO EMBEST EDUKIT IV );char_out(0,_);/* File:Dotled.c* Author:embest* Desc:DotLed_Test * History:*/*-*/* include files */*-*/#include #include 2410lib.h#include fonts.h#include led16x16.h/*-*/* function declare */*-*/extern void led_char_disp(void);/*-*/* global variables */*-*/u8 l_display_array2*16;u8 assic_buffer3*16;/*=l_display_array:+-+-+| | | | D | E | | | | +-+-+A buffer data and B buffer data -D buffer dataB buffer data and C buffer data -E buffer dataassic_buffer:+-+-+-+| | | | A | B | C |- update the C buffer and move the B buffer data to the A buffer| | | | and move the C buffer data to the B buffer data+-+-+-+=*/* name:led_update* func:refresh the led display* para:none* ret:none* modify:* comment:*/static void led_update(void)int j = 20;while(j-)led_char_disp();/* name:l_display_scroll* func:shift the display* para:bits:the position str:point the buffer* ret:none* modify:* comment:*/static void refresh_l_display_array(u8 bits, u8 *str)u32 i;u32 remaining_bits = 8-bits; for(i=0;i16;i+)l_display_array2*i = (*strremaining_bits);l_display_array2*(i+1)-1 = (*(str+16)remaining_bits);str+;/* name:l_display_scroll* func:scroll the display* para:str:point the buffer* ret:none* modify:* comment:*/static void l_display_scroll ( u8 *str )int i;for(i=0;i8;i+)refresh_l_display_array(i, str);led_update();/* name:copy_data* func:copy data* para:dst:point the dest data src:points the source data* ret:none* modify:* comment:*/static void copy_data(u8 *dst, u8 *src, u32 size)while(size-)*(dst+) = *(src+);/* name:refresh_assic_buffer* func:refresh buffer* para:str:points the new char* ret:none* modify:* comment:*/static void refresh_assic_buffer(u8 *str)copy_data(&assic_buffer0, &assic_buffer16,16);copy_data(&assic_buffer16, &assic_buffer32,16);copy_data(&assic_buffer32, str,16);l_display_scroll(assic_buffer);/* name:char_out* func:display the chars* para:font:0 str:points of the chars* ret:none* modify:* comment:*/void char_out(u8 font, u8 *str)u8 *str_ptr;u8 glyph;glyph = ( u8 )*str;while(glyph != 0 )str_ptr = fontsfont.ascii_code + ( glyph - fontsfont.ascii_beg) * fontsfont.ascii_height;refresh_assic_buffer