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嵌入式系统实验指导书 Page 38 of 40 嵌入式系统实验指导书计算机科学与技术学院实验教学中心2007-9-1目 录实验一 JediView调试环境及软件编程 3实验二 系统初始化和存储器实验 8实验三 键盘和中断实验 12实验四 S3C44B0X定时器实验 19实验五 LCD显示实验 22实验六、uclinux文件系统实验 26实验一 JediView调试环境及软件编程一、实验目的 1. 了解调试软件JediView，掌握在JediView环境中新建工程，及其编译，调试工程的方法。2. 掌握在JediView环境下arm系统中C语言编程及调试方法3. 掌握arm汇编语言编程及调试方法。二、实验内容 1.学习使用JediView集成开发环境：新建一个工程arm1_1，设置并编译该工程，通过JEDI仿真器下载已经编译好的文件到实验仪中运行。观察实验仪上的执行结果。掌握调试程序方法，为下面调试应用程序打下基础。2. 建立工程arm1_2，编写C语言程序arm1_2.c实现 1+2+3+N（arm1_2.c写在预习报告上）。3. 建立工程arm1_3，用arm汇编语言编写程序arm1_3.s，实现带参数的子程序调用（用程序跳转表实现），调用参数r0=0,做r1+r2=r0；r0=1,做r1-r2=r0（arm1_3.s写在预习报告上）。三、预备知识1.关于JediView调试环境基本使用方法。JediView具备一个标准调试软件的绝大部分功能，主要由以下模块组成： 源程序编辑器（Editor）：用来完成源程序的编辑、修改等任务。编译器（Build System）：把源程序（包括C,C+,汇编）编译生成机器码和可调试代码。调试器（Debugger）：对编译成功的源程序进行调试，如走单步，设断点，全速运行等。项目管理器（Project Manager）：管理项目设置，包括运程序路径，编译选项等。2.ARM指令系统，汇编语言编程知识。3.C语言编程能力。四、实验设备及工具（包括软件调试工具） 硬件：Micetek 44B0 实验系统，PowerProbe JTAG仿真器，PC机 Pentumn100以上 软件：PC机操作系统win98、win2000、winXP，JediView集成开发环境 五、实验步骤 1.学习使用JediView集成开发环境，建立一个工程，添加源程序、编译、下载、调试。系统配置：在桌面点击图标Configuration for ARM 打开窗口如图1所示，其中Protocol：选择与JediView连接的仿真器协议类型：如果调试软件没有与目标板连接，进行软件仿真选择Simulator通过计算机并口和Powerprobe与目标板连接，选择PowerProbe通过JDEI以太网口仿真器连接，选择JEDICpuCore：选择CPU内核类型CpuName：选择具体CPU型号Endian：选择Memory大小模式Initial_File：选择CPU初始化文件Semihosting： Semihosting功能开关SWI_Vector_Address：SWI异常向量地址Top_Memory： 当使用Semihosting功能时，设置Momeory的上限地址Cache_Memory： 如果目标CPU为ARM940T/920T，设置仿真器预留Memory空间Reset_Option： 选择是否采用硬件复位请参照图1_1所示进行配置。一旦配置好后，所有在 for ARM 环境下运行的工程都可沿用此配置，无需再重复配置。 图1_1 Configuration for ARM配置图在桌面建立一个文件夹arm1_1，将：Init.s , arm1_1.c拷贝到该文件夹中。双击桌面JediView图标，进入JediView，新建一个工程文件arm1_1，工程内包括两个源文件：Init.s , arm1_1.c。设置工程；编辑源文件，将源文件加入到工程中。编译工程。下载。 运行。观察实验仪上的运行结果。2. 按步骤1的建立工程arm1_2,用C语言编程序arm1_2.c,实现 1+2+3+N。下载后设置断点，连续或单步执行程序，参见附录1，设置观察点，调试程序。3.按步骤2建立工程arm1_3，用arm汇编语言编写程序arm1_3.s，实现带参数的子程序调用（用程序跳转表实现），调用参数r0，若r0=0,做32位加法；r0=1,则做32位减法。参见附录1，设置观察点，调试程序。六、参考程序/*arm1_1.c */#define led_Address 0x6000000void Led_Display(unsigned char data);void Main(void) int i,j; while(1) for (i=0x0a;i=0xf;i+) Led_Display(i); for (j=0;j0xc01000-0xc01003ldr r3,=0x11223344 / r2=0x0c010000str r3,r2ldr r3,=0x0 /字读ldr r3,r2,#4ldrh r3,r2 /半字读：0x0c010004-0xc010005-r3 / r2=0x0c010004 ldr r3,=0x5566 / 半字写 0x5566-0xc01004,0xc01005strh r3,r2,#2 / 后变址r2=0xc01006ldr r3,=0x7788strh r3,r2,#-2 / 半字写 0x7788-0xc01006,0xc01007 / r2=0x0c010004 ldrh r3,r2,#2 /半字读：0x0c010004-0xc010005-r3 ldrh r3,r2,#2 /半字读：0x0c010006-0xc010007-r3 ldrb r3,=0x99 strb r3,r2,#1 /字节写：0x99-0xc01008,r2=0x0c010009 ldrb r3,=0xaastrb r3,r2 /字节写：0xaa-0xc01009,r2=0x0c010009ldrb r3,r2,#-1 /字节读：0x0c010008-r3 ldrb r3,r2 /字节读：0x0c010009-r3 stop: nop b stop.end /*arm2_2.s*/.global Main.text.equ num, 20 /复制字数Main:ldr r0,=src /源数据区指针ldr r1,=dst /目的数据区指针 mov r2,#numBcopy: movsr3,r2,lsr #3 /以8个字为单位的复制次数 beq Cword /不足8个字的数据，以字为单位拷贝 stmfdsp!,r4-r11 /保护工作寄存器（SVCstack栈底0xc7ffb00，见44binit.s）Ocopy: ldmiar0!,r4-r11 /将源数据区8个字数据=目的数据区，并更新地址指针(!) stmiar1!,r4-r11 / subs r3,r3,#1 /块(8个字)复制次数减一 bne Ocopy ldmfd sp!,r4-r11 /以8个字为一块复制结束，恢复工作寄存器Cword: andsr2,r2,#7 /取余下的不足8个字的字数(=r2)，为零则结束stop beqstopWcopy: ldrr3,r0,#4 /否则，每次拷贝一个字数据，直至 r2=0 str r3,r1,#4 subs r2,r2,#1 bneWcopystop: nop bstop/.datasrc: .word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f,0x010,0x011,0x012,0x013,0x014dst: .word 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.end 七、附录2initial.s完成的操作内容示意图见图2_1.图2_1 initial.s完成的操作内容示意图实验三 键盘和中断实验一、实验目的1. 了解ARM处理器的中断机制。2. 掌握S3C44B0X 中断的编程方法。3. 学习用中断和查询两种方式实现键盘扫描功能。二、实验内容 1. 编写程序arm3_1.c按中断方式扫描实验仪上的4*4键盘，并在实验仪数码管上显示键码。（预习：将arm3_1.c 写在预习报告上。结合教材有关S3C44B0X的中断、I/O端口的章节，阅读参考程序 keyboard.c 中的几个函数，掌握中断和键盘扫描的编程方法。main() / keyboard_ISR() /键盘中断服务（键盘扫描/译码） Port_Init() / 对 I/O 端口初始化Isr_Init() / IRQ 中断初始化Led_Display(char data) / 数码管显示）2. 编写程序arm3_2.c按查询方式扫描实验仪上的4*4键盘，并在实验仪数码管上显示键码。（将arm3_2.c 写在预习报告上）。 三、预备知识1. ARM处理器的中断机制。2. S3C44B0X的I/O控制寄存器、中断控制寄存器。3. 键盘扫描知识。4. C语言编程能力。四、实验设备及工具（包括软件调试工具） 硬件：Micetek 44B0 实验系统，PowerProbe JTAG仿真器，PC机 Pentumn100以上 软件：PC机操作系统win98、win2000、winXP，JediView集成开发环境 五、实验步骤 1. 实现按中断方式扫描实验仪上的4*4键盘，并在实验仪数码管上显示键码。 建立子目录arm3_1,将44binit.s、keyboard.c（或arm3_1.c） 复制到该目录下。建立工程arm3_1,将44init.s、keyboard.c 添加到该工程下，编译、下载、运行，运行中，按4*4键盘上的任一键，应在数码管上显示该键码。2. 编写程序arm3_2.c，实现按查询方式扫描实验仪上的4*4键盘，并在实验仪数码管上显示键码。建立子目录arm3_2,将44init.s、arm3_2.c 复制到该目录下。建立工程 arm3_2，将44init.s、arm3_2.c 添加到该工程下，编译、下载、运行，运行中，按4*4键盘上的任一键，应在数码管上显示该键码。六、键盘硬件电路及arm3_1参考程序keyboard.c1. 键盘硬件电路实验仪的键盘电路由 S3C44B0 的I/O口和外部中断构成,见图3_1 实验仪的键盘电路图, S3C44B0X 处理器G口的PG7PG4 四位作输出，F口的PF8PF5 四位作输入，构成4行4列的 4*4 键盘。无键按下时，PF8PF5 四列被上拉为高电平，按键按下将会使行、列连成通路。扫描键盘时，首先向PG7PG4 四行输出“0”，然后从PF8PF5读入，若读入的4位列值为全“1”，说明无键按下。当任一键按下时，从PF8PF5读入的列值将不是全“1”，此时可向PG7PG4逐行输出“0”，然后从PF8PF5读入列值，以判别哪一个键被按下。F口的PF8PF5位经负或门接至 外部中断 EXINT0，没有键按下时，PF8PF5被上拉至高电平；当F口的PF8PF5任一列有键按下时，将引发 EXINT0 键盘中断。图3_1实验仪键盘电路图2.参考程序/*keyboard.c*/#include #include .incoption.h#include .inc44b.h#include .inc44blib.h#include .incdef.h#include .inckb.hvoid Isr_Init(void);void HaltUndef(void);void HaltSwi(void);void HaltPabort(void); void HaltDabort(void);void Delay(int time);/void Port_Init(void);void Led_Display(unsigned char data);void keyboard_ISR(void) ;void Test_Kb(void);void main(void) rSYSCFG=SYSCFG_8KB; /(0x6) speed faster Isr_Init(); Port_Init(); pISR_EINT0=(unsigned)keyboard_ISR; rINTMSK =(BIT_GLOBAL|BIT_EINT0); while(1); void keyboard_ISR(void) char x,y,xrecord,yrecord,temp; rI_ISPC=BIT_EINT0;/clear pending_bit Delay(400);/delay 40ms if(rPDATF&0x1E0)=0x1E0) return 0;/no keyboard press,return else x=1; y=1; xrecord=(rPDATF&0x1E0)1); xrecord=xrecord4; while(xrecord!=0x1)/judge row x=x+1; xrecord=xrecord1; if(xrecord=0) rPDATG=0X0F;/ no ,return return 0; Delay(200);/delay 20ms rPDATG=0XEF; /input high while(rPDATF&0x1E0)=0x1E0) rPDATG=rPDATG4)&0x0F; while(yrecord!=0x1)/ judge line y=y+1; yrecord=yrecord1; if(yrecord=0) rPDATG=0X0F;/no board press,return return 0; Led_Display(x+(y-1)*4-1); Delay(1200);/delay 40ms rPDATG=0X0F; void Isr_Init(void) U32 i; pISR_UNDEF=(unsigned)HaltUndef; pISR_SWI =(unsigned)HaltSwi; pISR_PABORT=(unsigned)HaltPabort; pISR_DABORT=(unsigned)HaltDabort; for(i=_RAM_STARTADDRESS;i0;time-)for(i=0;idelayLoopCount;i+);/* PORTS */void Port_Init(void) /PORT A GROUP /GPA9 ADDR23 ADDR22 ADDR21 ADDR20 ADDR19 ADDR18 ADDR17 ADDR16 ADDR0 / 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 rPCONA=0x1ff; rPDATA=0x0; /PORT B GROUP /GPB10 GPB9 nGCS3 nGCS2 nGCS1 GPB5 GPB4 nSRAS nSCAS SCLK SCKE / 0, 0, 1,1, 1, 0, 0,1, 1, 1, 1 rPCONB=0x1Cf; /PORT C GROUP /IISLRCK IISD0 IISDI IISCLK VD7 VD6 VD5 VD4 nXDACK1 nXDREQ1 GPC10 GPC11 TXD1 RXD1 GPC14 GPC15 /All input / 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 0101 11 11 01 01 rPDATC=0x8400; rPCONC=0x5F5FFFFF; rPUPC=0x33ff;/should be enabled /PORT D GROUP /VFRAME VM VLINE VCLK VD3 VD2 VD1 VD0 / 10,10, 10,10, 10,10, 10,10 rPCOND=0xaaaa; rPUPD=0xff; /PORT E GROUP /PE0:FOUT, PE1:TxD0, PE2:RxD0, GPE3, GPE4, GPE5,GPE6,GPE7, CODECLK / 10 10, 10, 01 , 01, 01, 01, 01, 10 rPCONE=0x2552b; rPUPE=0x0; rPDATE=0X60; /PORT F GROUP /IICSCL IICSDA nWAIT nXBACK0 nXDREQ0 GPF5 GPF6 GPF7 GPF8 / 10 10 10 10 10 0 0 0 0 rPCONF=0x2A; rPUPF=0x0; /PORT G GROUP /EINT0 EINT1 EINT2 EINT3 GPG4 GPG5 GPG6 GPG7 / 0x0 / 11 11 11 11 01 01 01 01 rPDATG=0x0; rPCONG=0x55FF; rPUPG=0x0; rSPUCR=0x7; /pull-up disable rEXTINT=0x22222022; /All EINT7:0 will be falling edge triggered.void Led_Display(unsigned char data) /略，在arm1_1.c 中已给出。 七、附录3 S3C44B0X的中断机制:1.S3C44B0X的中断机制44B0的中断分两种模式：向量模式和向量模式:非向量模式: 是标准的ARM内核中断机制,不管任何中断请求,CPU首先跳转到0x18(IRQ)或00x1c(FIQ) , 然后再跳转到中断源判断和具体中断处理程序.向量模式: 是44B0特有的中断机制,在向量模式下,任何中断都有自己单独的中断向量入口,当中断到来时,程序直接跳到具体的向量表中,具体向量表的地址在0x20 -0xc0.在本实验采用非向量模式的IRQ中断,图3_3是非向量模式的IRQ中断流程图:图3_3非向量模式的IRQ中断流程示意图实验四 S3C44B0X定时器实验一、实验目的1. 学习掌握44B0X定时器查询方式工作、定时器中断方式工作原理和使用方法。2. 了解arm系统初始化的方法。二、实验内容 1. 使用定时器Timer5，设定44B0定时器Timer5工作在查询方式,在实验仪的led上依次循环显示16进制数1，2，,f,每隔1秒,更新显示一个数字（将arm4_1.c 写在预习报告上）。2. 使用定时器Timer5，设定44B0定时器Timer5工作在中断方式,在Micetek板的led上依次循环显示10进制数0，, 8, 9；每隔1秒,更新显示一个数字（将arm4_2.c 写在预习报告上）。3. 基本接口初始化及定时器实验。阅读44blib.c，了解s3c44b0x基本接口的初始化及定时器实验。三、预备知识1. 3c44b0x处理器的timer定时器工作原理及使用方法。2. 3c44b0x处理器基本接口初始化方法3. C语言编程能力。四、实验设备及工具（包括软件调试工具） 硬件：Micetek 44B0 实验系统，PowerProbe JTAG仿真器，PC机 Pentumn100以上 软件：PC机操作系统win98、win2000、winXP，JediView集成开发环境 五、实验步骤 1. 使用定时器Timer5，设定44B0定时器Timer5工作在查询方式,在实验仪的led上依次循环显示16进制数。建立子目录arm4_1，将44binit.s和arm4_1.c拷贝到该目录。在JEDIView下, 建立工程arm4_1,并加入2个源文件，编译;加载目标文件，运行。观察板上led 显示的数字、以及每个数字显示时间。修改源程序，实现每隔两秒更新一次显示、每隔0.5秒更新一次显示。2. 使用定时器Timer5，设定44B0定时器Timer5工作在中断方式,在实验仪的led上依次循环显示10进制数。建立子目录arm4_2，将44binit.s和arm4_2.c拷贝到该目录。在JEDIView下, 建立工程arm4_2 并加入2个源文件，编译，下载，复位，运行。观察实验仪上led 显示的十进制数字顺序、每个数字显示时间。3.了解板上基本接口的初始化。建立子目录arm4_3,将timer.c,test.c,44blib.c,44binit.s拷贝到该目录下。 建立工程arm4_3，将timer.c,test.c,44blib.c,44binit.s加入到该工程，编译，下载，打开超级终端，建立通信连接；复位，在test.c 中的Port_Init()处设置断点;全速执行程序，在断点处停下来后，跟踪进44blib.c的函数Port_Init()，单步跟踪执行，了解复位初始化（44binit.s）之后，对接口的初始化（Port_Init()），调用函数Port_Init()之后，再全速执行程序，观察超级终端提示及实验仪上数码管显示。六、参考程序/*arm4_1.c Timer 实验（查询方式） 在led上循环显示 0, . f，间隔时间： 1s.*/#include #include .incoption.h#include .inc44b.h#include .inc44blib.h#include .incdef.h#include .inctimer.h/*Timer5 初始化入口参数：Timing_count=定时时间常数，定时时间=定时时间常数*0.02 ms T5_int_Enable=1,T5 中断方式，T5_int_Enable=0，T5 查询方式*/ void Timer_Init(U16 timing_count,U8 T5_int_Enable)rINTMSK=BIT_GLOBAL|BIT_TIMER5; rTCFG0=0X0c70101;/prescaler=199 rTCFG0=0X010101;prescaler=1rTCFG1=0X0100000; / DIV=4 rTCNTB5=timing_count;/rTCMPB5=(timing_count/2); havnt rTCMPB5! but T0-T4 have.rTCON=0X2000000;rTCON=0X5000000;if(T5_int_Enable) rINTCON=0X05;rINTMOD=0X0;rINTMSK=(BIT_GLOBAL|BIT_TIMER5);void Led_Display(unsigned char data) /略，在arm1_1.c 中已给出。 /*在led上循环显示 0, . f，间隔时间： 1s.*/void main(void) U8 i; while(1) for(i=0; i16; i+) Timer_Init(50000,0);/定时常数=50000，查询方式，延时时间=1swhile(rTCNTO5); /查询，到 1s？ 等待。Led_Display(i);/显示 i (i=0,1, . ,f.) 实验五 LCD显示实验一、实验目的1. 了解S3C44B0X处理器的LCD控制器的工作原理和使用方法。2. 通过实验掌握液晶显示程序设计方法。二、实验内容 1. 学习对LCD控制器编程方法，实现在LCD上显示图片、汉字、ASCII字符、数字、变量、常量等的方法。（预习：1.学习教材中有关S3C44B0X LCD控制器存器的工作原理，LCD控制寄存器的特殊功能寄存器各位的定义；2.读懂实验参考程序：44btest.c， 44blcd.c中的几个函数：Lcd_Init()，clrscreen()，Bmp1_320_240_C256.c, 和几个头文件lcdlib.h，44blcd.h中与之相关的定义）。 2. 独立编写程序arm5_2.c 实现在LCD上显示一幅人机交互（包含：汉字字符，英文字符，数字变量和常量）界面（将arm5_2.c写在预习报告上）。三、预备知识1.ARM处理器JEDIView 调试环境的使用方法。2.S3C44B0X 的LCD控制器工作原理，S3C44B0XD LCD控制寄存器特殊功能寄存器的定义。3.C语言编程能力。四、实验设备及工具（包括软件调试工具） 硬件：Micetek 44B0 实验系统，PowerProbe JTAG仿真器，PC机 Pentumn100以上 软件：PC机操作系统win98、win2000、winXP，JediView集成开发环境 五、实验步骤 1. 学习对LCD控制器编程方法新建目录arm5_1, 将44binit.s,44btest.c,44blib.c和44blcd.c拷贝到该目录下。建立工程arm5_1,包含该4个文件，编译、下载、运行该工程，在LCD上观察执行结果。2. 独立设计并在LCD上显示一幅人机交互界面读懂实验参考程序，在arm5_1基础上，新建工程arm5_2，实现在LCD上显示一幅自行设计的人机交互界面（包含：汉字字符，英文字母、数字变量和常量）。六、参考程序及函数参考程序见44btest.c,44blcd.c中的函数Lcd_Init()，clrscreen()，DisStr8*16()，DisStrhzk(),Bmp1_320_240_C256.c等。/* 44btest.c 中的主函数 */int main(void)char mystring200;char *p_char6;char welcome=Welcome to Hrbust LCD world!n;/*初始化*/ rSYSCFG=SYSCFG_8KB; Isr_Init(); Port_Init(); Uart_Init(0,115200); LcdInit(); /to avoid LCD damage. Uart_Select(0); rPDATB =rPDATB|0x400; / Delay(1); /calibrate Delay() while(1) Lcd_C256_Bmp( 0, 0, 320, 240, acBmp3_320_240_C256 ) ; Delay(2000); Lcd_C256_Bmp( 0, 0, 320, 240, acBmp2_320_240_C256 ) ; Delay(2000