嵌入式系统实验指导书

1、嵌入式系统实验指导书EFLAGARM-S3C44B0北京工业大学电控学院DSP与嵌入式系统研究室二零零四年十月嵌入式系统实验指导书实验一 ARM处理器指令系统实验实验目的 熟悉ARM指令系统，熟悉ARM SDT编辑，编译，连接ARM Project Manager和ARM Debugger的设置和使用。实验条件 Windows平台的ARM SDT 2.51软件：ARM Project Manager 和 ARM Debugger。实验内容 学习使用ARM Project Manager建立项目文件，编辑汇编文件，并加入项目。 学习ARM编译器和汇编器的设置。 通过编程熟悉ARM指令，包括跳转指

2、令，数据处理指令，状态寄存器传送指令，load/store指令，中断异常产生指令。 学习ARM调试起的使用方法，包括程序的导入，单步执行，断点设置等。实验要点 工程文件的建立，在ARM Project Manager中点击File->New选择Project，点击确定。项目如上图设置。 连接器的设定，需要设置代码和数据段的起始地址，如下图点击图标，选择不进行远程调试，即可打开调试器。按下CtrlF，即可显示源代码，使用工具栏提供的工具即可进行单步调试。一段最简单的ARM程序： AREA test, CODE, READONLY ENTRYStart B Start END实验二 JTAG

3、调试器的使用实验目的 熟悉JTAG调试器的原理。熟悉ARM SDT ARM Debugger JTAG调试的设置和使用。 实验条件 Windows平台的ARM SDT 2.51软件：ARM Project Manager 和 ARM Debugger；jtag.exe; EFLAGARMS3C44.B0实验箱。实验内容 学习使用JTAG调试器的设置。 PC机同实验箱的连接。 启动调试器服务程序DebugServer.exe。 配置ARM调试器参数，完成同实验箱的连接。 通过调试器配置实现箱上的ARM处理器SDRAM参数。 实验要点 在调试软件目录中启动DebugServer.exe,调试起服务

4、程序。启动SDT调试软件ARM Debugger。首先打开DebugServer.exe调试器服务程序首次使用SDT调试软件时，要对SDT进行配置，如下图。点击菜单中Options选项，点击Configure Debugger选项。点击Configure选项，选择Ethernet，输入IP地址为：127.0.0.1即本机缺省IP回环地址。打开SDT菜单中的File选项中的Load image菜单，调入编译好的要调试的映像文件，可按照单步、全速、设置断点等方式进行调试。选择Remote_A在Windows2000和WindowsXP下使用并行口需要驱动程序，在本实验系统中使GiveIOInsta

5、ller来安装并口驱动程序。在GiveIO目录下点击GiveIOInstaller.exe即可。将下面代码使用文本文件编辑器（如notepad等）保存为sdram.ini, 并copy到ARM251/bin/目录下。|*SDRAM_CONFIG*let $vector_catch = 0x00let psr=%IF_SVC32let 0x1d80000=(0x34<<12)+(0x3<<4)+0x1)let 0x1c80000=0x11111190let 0x1c80004=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<&

6、lt;6)+(3<<4)+(3<<2)+0)let 0x1c80008=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<<6)+(3<<4)+(3<<2)+0)let 0x1c8000c=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<<6)+(3<<4)+(3<<2)+0)let 0x1c80010=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<<6)+(3<

7、<4)+(3<<2)+0)let 0x1c80014=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<<6)+(3<<4)+(3<<2)+0)let 0x1c80018=(3<<13)+(3<<11)+(7<<8)+(3<<6)+(3<<4)+(3<<2)+0)let 0x1c8001c=(3<<15)+(0<<2)+0)let 0x1c80020=(3<<15)+(0<<2)+0)

8、let 0x1c80024=(1<<23)+(0<<22)+(1<<20)+(1<<18)+(2<<16)+1019)let 0x1c80028=0x0let 0x1c8002c=0x20let 0x1c80030=0x20打开ARM调试器 ARM Debugger for Windows，在View中选择Command，在Command窗口键入obey sdram.ini注：以上步骤是为了配置SDRAM控制寄存器，使得SDRAM能够作为系统的主存，能够被调试器读写。实验三 S3C44B0 GPIO的使用实验目的 熟悉JTAG调试器的

9、原理。熟悉ARM SDT ARM Debugger JTAG调试的设置和使用。掌握S3C44B0 GPIO的配置和使用。实验条件 Windows平台的ARM SDT 2.51软件：ARM Project Manager 和 ARM Debugger；jtag.exe; EFLAGARMS3C44B0实验箱实验内容 复习实验二的内容。 编写代码，将GPIO配置成为所需要的输出模式。 在调试器上仿真软件的执行。 在实验箱上，调试软件，并观察软件的执行结果。 实验要点 在调试软件目录中启动DebugServer.exe,调试器服务程序。启动SDT调试软件ARM Debugger。首次使用SDT调试软

10、件时，要对SDT进行配置，如下图。点击菜单中Options选项，点击Configure Debugger选项。点击Configure选项，选择Ethernet，输入IP地址为：127.0.0.1即本机缺省IP回环地址。打开SDT菜单中的File选项中的Load image菜单，调入编译好的要调试的映像文件，可按照单步、全速、设置断点等方式进行调试。 实验箱上GPG3， GPE5， GPE6， GPE7上分别连接了LED，通过学习S3C44B0通用IO的使用方法。以GPG3为例，如果想要使用output功能的话，就需要首先将PCONG的对应的7:6比特字段设为01，如果需要点亮GPG3对应的LE

11、D的话，可以直接控制PDATG的比特3。程序示例： AREA GPIO， CODE， READONLY ENTRY B Start B . B . B . B . B . B . B .Start Bl gpg_init1 Bl led_on Bl delay Bl led_off Bl delay B %B1Gpg_init Ldr r0, =0x1d20040 ;PCONG Ldr r1, =0x40 Str r1, r0 Mov Pc, lrLed_off Ldr r0, =0x1d20044 ;PDATG Ldr r1, =0x00 Str r1, r0 Mov Pc, lr Led_

12、on Ldr r0, =0x1d20044 ;PDATG Ldr r1, =0x08 Str r1, r0 Mov Pc, lrDelay Mov r3, =1000001 subs r3, r3, 1 beq %B1 mov pc, lr END编译链接的设定：输出文件格式设为elf，文件名为*.axf调试时，首先启动arm调试器，选择远程调试（remote debugging），调试器设置如“JTAG调试器的使用” 实验。在File中选择 Load Image，找到所需的*.axf文件，双击，即可。实验四 汇编语言编程练习实验目的 熟悉ARM SDT 软件开发方法和技能；学习和巩固ARM

13、指令集；学习和巩固汇编语言程序设计 实验条件 Windows 平台的ARM SDT 2.51 软件：ARM Project Manager 和 ARMDebugger；DebugServer.exe; EFLAGARMS3C44B0 实验箱实验内容 目录ARM251EXAMPLESASM 下的汇编程序，学习和调试代码，分析所得结果。在调试器上仿真软件的执行。在实验箱上，调试软件，并观察软件的执行结果。实验要点 在调试软件目录中启动DebugServer.exe,调试器服务程序。启动SDT 调试软件ARM Debugger。实验报告要求 给出adrlabel.apj，blocks.apj，ldr

14、label.apj，strcopy.apj，tblock.apj五个项目的源代码分析和调试记录（存储器和寄存器的内容变化）。实验五 S3C44B0 键盘驱动实验实验目的 学习键盘驱动的原理。掌握通过CPU的I/O扩展键盘的方法。 实验条件 Windows平台的ARM SDT 2.51软件：ARM Project Manager 和 ARM Debugger；jtag.exe; EFLAGARMS3C44B0实验箱。实验内容 通过ARM的rPDATC（低四位）和rPDATE（47位）扩展4*4键盘，编写实现键盘的驱动，通过按键可以在超级终端和液晶屏上显示相应的键值（若无操作系统只要求在超级终端上

15、显示）。实现键盘扫描一般有两种方法：用现有的一些I/O扩展芯片实现键盘的硬扫描。用软件实现键盘的扫描。使用硬件的办法实现键盘扫描，在程序的编写上固然比较方便，但多用一个芯片无疑会增加成本。软件扫描键盘有助于成本的降低，并且只需要级很少的程序开销，其性能是和硬件扫描的办法完全相同的。嵌入式控制器的功能强大，可以充分利用嵌入式控制器的强大功能，下面就介绍一下软件键盘扫描的实现方法。简单的键盘是接在处理器I/O口上的一个瞬时接触开关，处理器通过I/O口上的电平高低来确定当前按键的状态。当开关打开时，处理器通过上拉电阻接到电源上的I/O口将得到高逻辑电平；开关一旦关闭，该I/O口将被被拉成逻辑低电平。

16、但这只是原理上的分析。事实上，瞬时开关的接触并不是原理中分析的那样，在运行速度很快的处理器看来，瞬时开关的一次按下和抬起的动作是一连串的脉宽不等的脉冲序列，这个脉冲序列大概要持续5ms30ms左右。我们称之为键盘抖动。可以想象，如果对这样的抖动不做任何处理，那么当开关完成一次开启和闭合的动作后，处理器则会认为这个键进行了多次开启和闭合的操作，我们得到的结果肯定不会正确。我们可以在软件中解决这个问题，使一次按键只获得一次按键的结果。这叫做键盘消抖。具体办法将在程序中做详细的描述。当我们需要很多的按键时，如果还利用上面的办法，那么处理器为我们提供的I/O口资源将很快被用完。我们在设计系统时，尤其是

17、较复杂的系统时，经常会感觉薪片的I/O资源不够用，让键盘占用了过多的I/O资源是很不经济的。解决这个问题最有效的办法是使用键盘阵列。键盘阵列实际上是一个由瞬时开关组成的二维矩阵。当行数和列数一样多时，也就是方阵时，将获得最优的补阵方式。瞬时开关位于每一行和每一列的交叉点上。每一行由一个I/O口做输出驱动，而每一列则又一个上拉电阻接到一个做输入的I/O口。实验要点 键盘的扫描是由以下的方法实现的。在每一个相等的时间间隔后，做行扫描的输出端口发出一个逻辑低的行扫描信号，此时其他行扫描线保持逻辑高。接着，从处理器读列扫描线，如果有键被按下，则会在该键所在的列上读到一个逻辑低电平，结合当前的行扫描值，

18、就可以确定是哪个键被按下，这里需要注意的是，回读时一定要在程序中进行消抖，原理已经在上面介绍过了。显然，处在键盘阵列中的每一个瞬时开关都唯一对应一个确定的键值，因为矩阵中每一个元素都有其唯一对应的行号和列号。而这里所说的键值就是我们通过扫描得到的扫描码。在我们通常使用PC机时，有时会同时按下多个键来完成一个功能（如Ctrl+Alt+Del）。这种在有n-1个键已被按下同时能正确判断第n个键被按下的情况叫键盘转滚。在实验时我们不要求键盘具有这种n键转滚能力。本系统使用一个4*4键盘阵列，GPG7GPG4输出扫描信号，GPF8GPF5回读扫描值。在键盘扫描时，分别将GPG7GPG5置为逻辑低，如果

19、有键按下，则可从所对应GPF8GPF5读到一个逻辑低电平。键盘的消抖由软件实现，在处理器发现有键按下后，延迟一段时间在读一次键值，如果两次得到的键值相同则认为该键被按下一次，若不同，则认为得到的键值是由于抖动引起的。键盘允许键值的自动重复，即按住一个键不放会多次得到相同的键值并多次进行相应的操作。程序示例：void _irq keyboard(void) char x,y,xrecord,yrecord,temp, key_val; rI_ISPC=BIT_EINT0;/clear pending_bit Delay(400); if(rPDATF&0x1E0)=0x1E0) retu

20、rn; else x=1; y=1; xrecord=(rPDATF&0x1E0)>>1); xrecord=xrecord>>4; while(xrecord!=0x1) x=x+1; xrecord=xrecord>>1; if(xrecord=0) rPDATG=0X0F; return; rPDATG=0XEF; while(rPDATF&0x1E0)=0x1E0) rPDATG=rPDATG<<1; temp=rPDATG; if(temp&0xf0)=0XF0) rPDATG=0X0F; return; yre

21、cord=(rPDATG&0xF0)>>4)&0x0F; while(yrecord!=0x1) y=y+1; yrecord=yrecord>>1; if(yrecord=0) rPDATG=0X0F; return; key_val = x+(y-1)*4-1; Uart_Printf("nKey Pressed! Value: %d n", x+(y-1)*4-1); switch (key_val) case 10 : if (lcd_updown < 120) lcd_updown += 10; break; case 11 : i