北航ARM嵌入式系统实验 实验一 ARM基础知识和开发环境.docx

实验一 ARM基础知识和开发环境一、实验目的 1）掌握ARM的串行口工作原理。 2）学习编程实现ARM的UART通讯。3）掌握S3C2410寄存器配置方法。二、实验内容1）熟悉打开已有工程的步骤，掌握仿真调试的方法。2）建立一个新工程，熟练掌握编译器和链接器的设置方法。3）从串口输入字符串，将09数字在超级终端上连续显示，“Enter”键换行。4）将第三步得到的字符转换成BCD码，限制在01023，用于控制直流机。三、设计方法1）以实验一为模板，完成实验的1和2。2）将接收串口数据的数组cl1改为cl256，用cli=0x0d 回车字符作为一帧结束的条件。3）将“Exp4 电机转动控制实验” inc目录下的MotorCtrl.H 和src目录下的MotorCtrl.C拷到该工程相应目录，将MotorCtrl.C 添加到工程中。4）在main函数里包含以下头文件 #include “./inc/MotorCtrl.h”。5）在main函数里包含以下头文件 #include “inc/macro.h”，#define MOTOR_COUNT 12657 6）在Main函数里执行init_MotorPort( );7）直流电机调试的函数是 SetPWM(setspeed-512)*MOTOR_COUNT/1024)，setspeed是速度指令，取值范围01023.四、预备知识1）了解ADS集成开发环境的基本功能 2）学习串口通讯的基本知识3）熟悉S3C2410串口有关的寄存器 五、实验设备1）2410s教学实验箱2）ARM ADS1.2集成开发环境3）用于ARM920T的JTAG仿真器4）串口连接线六、实验原理及说明 1）异步串行通信 异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I/O可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。在微型计算机中大量使用异步串行I/O方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。图1-1 串行通信字符格式 图1-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”作为起始位（即双方同步信号），然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1位、1.5 位或2位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。 2）串行接口的物理层标准 只介绍EIA RS-232C标准： 这是美国电子工业协会推荐的一种标准(Electronic industries Association Recoil-mended Standard)。它在一种25针接插件(DB25)上定义了串行通信的有关信号。这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的I/O接口中。在信号连线上大量采用9针接插件(DB9)来担当此任，几个主要信号包括： TXDRXD：是一对数据线，TXD称发送数据输出，RXD称接收数据输入。当两台微机以全双工方式直接通信(无MODEM方式)时，双方的这两根线应交叉联接(扭接)。 信号地：所有的信号都要通过信号地线构成耦合回路。 通信线有以上三条(TXD、RXD和信号地)就能工作了。其余信号主要用于双方设备通信过程中的联络(握手信号)，而且有些信号仅用于和MODEM的联络。若采取微型机对微型机直接通信，且双方可直接对异步串行通信电路芯片编程，若设置成不要任何联络信号，则其它线都可不接。信号电平规定为：双极性的信号逻辑电平（-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。+3V到+25V 之间的电平表示逻辑“0”），是一套负逻辑定义。RS-232C接口通信的两种基本连接方式如图1-2所示。 图1-2 RS-232C接口通信的两种基本连接方式3）信号电平规定 （1）EIA电平：双极性信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”，+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”（2）TTL电平：计算机内部(S3C2410)使用LVTTL电平（3）电平转换电路：常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在LVTTL电平和EIA电平之间实现相互转换。4）相关寄存器（1）线路控制寄存器ULCONn （2）控制寄存器 UCONn（3）状态寄存器UTRSTAT （4）发送寄存器UTXH和接收寄存器URXH七、实验步骤1）程序设计：子程序包括发送数据和接受数据，流程见图2图2 发送及接收子程序流程（左为发送、右为接收）主程序流程见图3图3 主程序流程图2）相关函数：初始化：s3c2410_cpu_init();/CPU时钟设置发送数据：void Uart_SendByten(int Uartnum, U8 data) /往串口发送数据WrUTXH0(data); /往串口数据寄存器写数据接收数据：char Uart_Getchn(char* Revdata, int Uartnum, int timeout)/接收数据RdURXH0(); /读取串口数据寄存器数据3）具体程序（只包含main.c，其余头文件及外设配置文件略）#include ./inc/drivers.h/ xin xiu gai#include “./inc/MotorCtrl.h”#include ./inc/macro.h /xin jia#include ./uhal/isr.h /xin jia#define U8 unsigned char#define MOTOR_COUNT 12657 #include #include #define TRUE 1#define FALSE 0#define rUTRSTAT0(*(volatile unsigned *)0x50000010)#define rUTRSTAT1(*(volatile unsigned *)0x50004010)#define WrUTXH0(ch)(*(volatile unsigned char *)0x50000020)=(unsigned char)(ch)#define WrUTXH1(ch)(*(volatile unsigned char *)0x50004020)=(unsigned char)(ch)#define RdURXH0()(*(volatile unsigned char *)0x50000024)#define RdURXH1()(*(volatile unsigned char *)0x50004024)void Uart_SendByten(int,U8);char Uart_Getchn(char* Revdata, int Uartnum, int timeout);void ARMTargetInit(void);void hudelay(int time);int main(void) char c1256; char err;ARMTargetInit(); / do target (uHAL based ARM system) initialisation init_MotorPort();while(1) err=Uart_Getchn(c1,0,0);/从串口采集数据 if (err=TRUE & c10=0x30 & c10=0x39 ) Uart_SendByten(0,c10);/显示采集的数据 if (c10=0xd) Uart_SendByten(0,0xa);/换行 Uart_SendByten(0,0xd);/回车Uart_Printf(0,nBegin control DC motor.ttPress any key to control step motor.n);for(;) for(int i=0;i3;i+) ADDatai=GetADresult(i);Uart_Printf(0,addata%d=%d ,i,ADDatai);hudelay(10);SetPWM(ADDatai-512)*MOTOR_CONT/1024);hudelay(10); void Uart_SendByten(int Uartnum, U8 data)/ok eric rong /int i;if(Uartnum=0) while(!(rUTRSTAT0 & 0x4); /Wait until THR is empty.hudelay(10);WrUTXH0(data); else while(!(rUTRSTAT1 & 0x4); /Wait until THR is empty.hudelay(10);WrUTXH1(data); char Uart_Getchn(char* Revdata, int Uartnum, int timeout)if(Uartnum=0)while(!(rUTRSTAT0 & 0x1); /Receive data read*Revdata=RdURXH0();return TRUE;elsewhile(!(rUTRSTAT1 & 0x1);/Receive data read*Revdata=RdURXH1();return TRUE;void init_MotorPort() rGPBCON=rGPBCON&0x3ffff0|0xa; /Dead Zone=24, PreScalero1=2;rTCFG0=(016)|2;/divider timer0=1/2;rTCFG1=0;rTCNTB0= MOTOR_CONT;rTCMPB0= MOTOR_MID;rTCON=0x2;/update mode for TCNTB0 and TCMPB0.rTCON=0x19;/timer0 = auto reload, start. Dead Zonevoid SetPWM(int value)rTCMPB0= MOTOR_MID+value;八、思考题1）232串行通讯的数据格式是什么？答：串行通信字符格式如下图所示： 在一次数据传输中包含1个起始位，7-9个数据位，0-1个校验位，1个停止位。在开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5 位、6 位、7 位或8 位，一般采用ASCII 编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1 位、1.5 位或2 位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为50，95，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。 2）串行通讯最少需要几根线，分别如何连接？答：最少需要3根线，分别为RXD、TXD、信号地。两计算机通信的时候A的RXD接B的TXD，B的RXD接到A的TXD上，两者信号地相连。3）ARM的串行口有几个，相应的寄存器是什么？答：ARM自带三个UART端口，每个UART通道都有16字节的FIFO（先入先出寄存器）用于接受和发送。用系统时钟最大波特率可达230.4K，如果用外部时钟(UCLK)UART 可以以更高的波特率运行。UART线控制寄存器包括ULCON0，ULCON1和ULCON2，主要用来选择每帧数据位数、停止位数，奇偶校验模式及是否使用红外模式。UART控制寄存器包括UCON0, UCON1 and UCON2，主要用来选择时钟，接收和发送中断类型（即电平还是脉冲触发类型），接收超时使能，接收错误状态中断使能，回环模式，发送接收模式等。UART错误状态寄存器包括UERSTAT0, UERSTAT1 and UERSTAT2，此状态寄存器的相关位表明是否有帧错误或溢出错误发生。UART 模块中有三个接收/发送状态寄存