第一篇ARM培训实验指导书(第一版).doc

NXP大学计划指定实验教材ARM与嵌入式技术版 本：2008年1月第一版9目 录熟悉Embest IDE集成开发环境1 ARM汇编指令实验（1）4ARM汇编指令实验（2）9实验一熟悉Embest IDE集成开发环境一 实验目的：初步学会使用Embest IDE for ARM开发环境。二实验设备：硬件：PC机；软件：Embest IDE 2003集成开发环境，WindowsXP。三 实验内容1. 学会使用Embest IDE 2003集成开发环境，可参见2. 在开发环境下完成第四章课后练习。四实验操作步骤 1)新建工程：运行Embest IDE集成开发环境，选择FileNew-Workspace菜单项，弹出一个对话框，按照图2.1所示输入相关内容。 单击OK按钮，将创建一个新工程，并同时创建一个与工程名相同的工作区。此时在工作区窗口将打开该工作区和工程。 2)建立源文件：选择FileNew菜单项，弹出一个新的、没有标题的文本编辑窗口，输入光标位于窗口中第一行，按照实验参考程序编辑输入源文件代码。编辑完后，保存文件asml_a.s。 3)添加源文件：选择ProjectAdd To ProjectFiles项，或单击工程管理窗口中的相应右键快捷菜单命令，打开文件选择对话框，在工程目录下选择刚才建立的源文件asml_a.s。 4)基本设置：选择ProjectSettings菜单项，或按下快捷键Alt+F7，弹出工程设置对话框。在工程设置对话框中，选择Processor属性页，按照图2.2所示，对目标板所用处理器进行设置。图2.3新的工作区处理器设置图2.2新的工作区处理器设置5)生成目标代码：选择BuildBuild asm_a菜单项，或按下快捷键F7，生成目标代码。也可以单击工具栏上相应按钮来完成，如图2.3所示。6)调试设置：选择ProjectSettings菜单项，或按下快捷键Alt+F7，弹出工程设置对话框。在工程设置对话框中，选择Remote页面，按照图2.4所示对调试设备模块进行设置。图2.4新的工作区仿真器设置图2.4新的工作区仿真器设置选择Debug页面，按照图2.5所示进行调试模块设置。 注意：Symbol file与Download file设置应该相同，用户可以从Linker页面拷贝系统默认的输出文件配置；且该实验输入下载地址为0x8000，即为AS默认的代码段起始地址。由于图2.5新的工作区调试器设置汇编和链接选项在本实验中没有进行设置，完全使用其默认选项，所以，代码段是从0x8000开始的，下载地址应该与它保持一致。7)选择DebugRemote Connect连接软件仿真器，执行Download命令下载程序，并打开寄存器窗口。 8)打开存储器窗口，观察相关地址的内容。五 练习题在开发环境下完成第四章课后练习题。实验二 ARM汇编指令实验（1）一 实验目的 初步学会使用Embest IDE for ARM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。二实验设备 硬件：PC机； 软件：Embest IDE 2003集成开发环境，Windows 982000NTXP。三 实验内容 熟悉开发环境的使用并使用LDRSTR和MOV等指令访问寄存器或存储单元。使用ADDSUBLSLLSRANDORR等指令完成基本数学逻辑运算。熟悉开发环境的使用并完成一块存储区的拷贝。完成分支程序设计，要求判断参数，根据不同参数，调用不同的子程序。四实验原理 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。 1ARM通用寄存器 通用寄存器(R0R15)可分l3类即不分组寄存器R0R7、分组寄存器R8R14、程序计数器R15。 1)不分组寄存器R0R7 R0R7是不分组寄存器。这意味着在所有处理器模式下它们每一个都访问一样的32位寄存器。它们是真正的通用寄存器没有体系结构所隐含的特殊用途 2)分组寄存器R8R14 R8R14是分组寄存器。它们每一个访问的物理寄存器取决于当前的处理器模式。若要访问特定的物理寄存器而不依赖当前的处理器模式，则要使用规定的名字。 寄存器R8R12各有两组物理寄存器：一组为FIQ模式，另一组为除了FIQ以外的所有模式。寄存器R8R12没有任何指定的特殊用途。只是使用R8R12来简单地处理中断。寄存器R13和R14各有6个分组的物理寄存器，1个用于用户模式和系统模式，其他5个分别用于5种异常模式。寄存器R13通常用做堆栈指针，称作SP。每种异常模式都有自己的R13。寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称作LR。 3)程序计数器R15 寄存器R15用做程序计数器(PC)。 在本实验中，ARM核工作在用户模式，R0R15可用。 2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03存放第1个字，字节47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。 1)大端格式 在这种格式中，字数据的高位字节存储在低地址中，而字数据的低位字节存放在高地址中。 2)小端格式 在这种格式中，字数据的高位字节存放在高地址中，而字数据的低位字节存放在低地址中。 3ARM程序状态寄存器 在所有处理器模式下，都可以访问当前程序状态寄存器CPSR。CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其他状态和控制信息。每种异常模式都有一个程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时，SPSR用于保存CPSR的状态。4GNU基础知识Embest IDE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GNU的语法和规则。这里简单介绍几点基本知识：程序默认入口点为“start”，代码段默认起始地址为0x8000；as语法及规则：l )标号的使用标号由一个符号后跟一个冒号组成，它表示程序中当前的指令或者数据地址。如果在程序中出现两个相同的标号，汇编器会产生一个警告，同时，只有第一个标号有效。2)equequ伪操作为数字常量、基于寄存器的值和程序中的标号定义一个字符名称。语法格式equ symbol，expr其中，expr为基于寄存器的地址值、程序中的标号、32位的地址常量或者32位的常量。symbol为equ伪操作为expr定义的字符名称。示例equ Version, “0.1”3)global及globlglobal声明一个符号可以被其他文件引用，相当于声明了一个全局变量。globl与global相同。语法格式global symbol其中，symbol为声明的符号的名称。它是区分大小写的。示例global MyAsmFunc4)texttext伪操作将操作符开始的代码编译到代码段或代码段子段(Subsection)中。语法格式text subsection示例text5)end标记汇编文件的结束行，即标号后的代码不作处理。语法格式end6)LDRLDR伪指令将一个32位常数或者一个地址值读取到寄存器中。当需要读取到寄存器中的数据超过了MOV或者MVN指令可以操作的范围时，可以使用LDR伪指令将该数据读取到寄存器中。在汇编编译器处理源程序时，如果该常数没有超过MOV或者MVN可以操作的范围，则LDR指令被这两条指令中的一条所替代；否则，该常数将被放在最近的一个文字池(Literal Poo1)内，同时，本指令被一条基于PC的LDR指令替代。语法格式LDR ，=其中，expression为需要读取的32位常数。register为目标寄存器。示例LDR r1，=0xffLDR r0，=0xfff000007)1torg 1torg伪操作用于在当前段(一般是text段)的当前地址(字对准地址)产生一个文字池。语法格式1torg五 实验操作步骤 1实验A1)7)同实验一。 8)打开存储器窗口，观察地址0x80000x801F的内容，以及地址0xFF00xFFF的内容。 9)单步执行程序并观察和记录寄存器与存储器值的变化。10)结合实验内容和相关资料，观察程序运行，通过实验加深理解ARM指令的使用。11)理解和掌握实验后，完成实验练习题。2实验B1)参考实验A，建立一个工程，命名为asm1_b。2)参考实验A完成目标代码的生成与调试。 3)打开存储器窗口，观察地址0x80540x80A0的内容，以及地址0x80A40x80F0内容。4)单步执行程序并观察和记录寄存器与存储器值的变化，注意观察步骤3的地址中内容变化。当执行STMFD、LDMFD、LDMIA和STMIA指令时，注意观察其后面参数所指的地址段或寄存器段的内容变化。5)结合实验内容和相关资料，观察程序运行，通过实验加深理解ARM指令的使用。6)理解和掌握实验后，完成实验练习题。六实验参考程序1实验A参考程序.equ x, 45.equ y, 64.equ stack_top, 0x1000.global _start.text_start: MOV sp, #stack_top MOV r0, #x STR r0，sp MOV r0，#y LDR rl，sp ADD r0，r0, r1 STR r0，sp stop： B stop .end2实验B参考程序 global_start text equ num, 20 _start： LDR r0，=src LDR rl， =dst MOV r2，#num MOV sp，#0x400 blockcopy: MOVS r3，r2，LSR #3 BEQ copywords STMFD sp!，r4-r11 octcopy： LDMIA r0!，r4-r11 STMIA rl!，r4-r11) SUBS r3，r3，#1 BNE octcopy LDMFD sp!，r4-r14 copywords： ANDS r2, r2, #7 BEQ stop wordcopy： LDR r3，r0，#4 STR r3，r1，#4 SUBS r2， r2， #1 BNE wordcopy stop: B stop 1torg src： 1ong 1，2，3，4，5，6，7