嵌入式系统原理与应用 第3版 课件 第6章 嵌入式系统应用产品开发平台

1第6章嵌入式应用系统开发平台嵌入式系统应用开发平台由硬件实验开发平台和软件开发平台组成。硬件开发平台使用FL2440（或Micro2440）开发板，它为用户提供了各种开发、调试工具，提供了许多与PC机相连的通信方式，以及各种接口设备等。软件开发平台使用ADS1.2集成开发环境，可以进行源代码的编辑、编译、链接和运行调试等，单步在运行中观察各种异常模式下的寄存器内容、程序状态寄存器CPSR内容、存储器内容等，为用户调试应用程序软件提供了更多的方便。26.1硬件实验开发平台硬件实验开发平台FL2440由核心板和底板组成。本节主要介绍它们的硬件配置以及与PC机的硬件连接。另外也可以使用Macro2440开发板，与FL2440开发板有类似的功能和软硬件配置。使用时请仔细阅读它们的相关资料。36.1.1FL2440开发板硬件资源简介1.核心板资源简介●CPU：-SamsungS3C2440A，主频400MHz，最高533Mhz。●SDRAM：在板64MSDRAM，32bit数据总线，SDRAM时钟频率高达100MHz。●FlashMemory：在板256MNandFlash,掉电非易失，可根据客户要求更高为64M-1G：在板2MNorFlash，掉电非易失，已经安装BIOS。●接口和资源：1个56Pin2.0mm间距GPIO接口PA；1个50Pin2.0mm间距LCD&CMOSCAMERA接口PB；1个56Pin2.0mm间距系统总线接口PC；在板复位电路；在板10Pin2.0mm间距JTAG接口；4个用户调试灯。●系统时钟源：使用外部晶振12MHz。●实时时钟：内部实时时钟（需另接备份锂电池）。●系统供电：单一+5V。42.底板资源简介

●1个100M网络RJ-45接口，采用DM9000网卡芯片。

●3个串口接口，分别有RS232接口和TTL接口引出。●4个USBHost(使用USB1.1协议)，通过USBHUB芯片扩展。●1个USBSlave(使用USB1.1协议)。●标准音频输出接口，在板麦克风(MIC)；1个PWM控制蜂鸣器。

●1个可调电阻接W1，用于A/D转换测试。●6个用户按键，并通过排针座引出，可作为其他用途；1个标准SD卡座。

●2个LCD接口座，其中LCD1为41Pin0.5mm间距贴片接口，可直接连接本公司提供的真彩屏显示模块或者VGA转接板，另一个LCD接口适合直接连接群创7”LCD。●2个触摸屏接口，分别有2.0mm和2.54间距两种，实际它们的定义都是相同的。

●1个CMOS摄像头接口(CON4)，为20Pin2.0mm间距插针，可直接连接本公司的●CAM130摄像头模块；在板RTC备份电池。●1个电源输入口，+5V供电。56.1.2PC机与开发板的硬件连接

PC机与开发板的硬件连接主要有2部分：一是开发板的JTAG接口与PC机的并口连接，通过开发板配置的JTAG连接线进行连接，用于调试目标板的软、硬件；二是开发板的串口0与PC机的串口通过开发板配置的串口线进行连接，用以显示程序调试执行时的输出信息。即使用Windows系统的超级终端进行显示。66.2软件开发平台软件开发平台使用Sumsung公司提供的ADS1.2集成开发环境，它主要由CodeWarriorforARMDeveloperSuitev1.2和AXDDebugger两部分组成。前者完成代码的编辑、编译、链接等任务，最终形成可执行的机器码；后者完成代码的模拟运行与调试，或直接连接目标板进行在线调试等功能。76.2.1交叉开发环境简介

嵌入式系统是专用的计算机系统，它在系统的功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面都有严格的要求。

由于嵌入式系统硬件上的特殊性，一般不能安装Windows操作系统，因为它的CPU运行速度、Flash的空间等都达不到通用PC机的要求。所以在嵌入式系统上无法构建其自己的开发环境，因此，人们采用了交叉开发模式。

交叉开发就是指在一台通用计算机上进行软件的编辑、编译，然后下载到嵌入式设备中进行运行调试的开发方式。用来开发的通用计算机是PC机，运行通用的Windows操作系统。开发计算机一般称为宿主机，嵌入式设备称为目标机。在宿主机上编译好程序，下载到目标板上运行，交叉开发环境提供调试工具对目标机上的运行程序进行调试。

交叉编译是指在宿主机上使用ADS1.2集成开发环境编辑、编译好可以在ARM体系结构上运行的目标代码。之后通过宿主机到目标板的调试通道将代码下载到目标机，然后由运行于宿主机的调试控制代码在目标机上进行调试。86.2.2ADS1.2集成开发环境简介1.ADS工具包的组成ADS是ARM公司推出的集成开发工具包，是专门用于ARM相关应用开发和调试的综合性软件。

目前常用的版本是1.2，在功能和易用性上比早期的SDT都有提高，是一款功能强大又易于使用的开发工具。

ARMADS包含有编译器、链接器、CodeWarriorIDE、调试器、指令集模拟器、ARM开发包和应用库等部分，可以用ADS来开发、编译、调试采用包括C、C++和ARM汇编语言编写的程序。

9⑴编译器ADS提供多种编译器，以支持ARM和Thumb指令的编译。

armasm是ARM汇编语言与Thumb汇编语言的编译器。

armcc是ARMC编译器；

armcpp是ARMC++编译器。

tcc是ThumbARMC编译器；

tcpp是ThumbARMC++编译器。

⑵链接器

armlink（ARM链接器）可以将编译得到的一个或多个目标文件和相关的一个或多个库文件进行链接，生成一个可执行文件，也可以将多个目标文件部分链接成一个目标文件，以供进一步的链接。10⑶CodeWarriorIDE

CodeWarriorIDE（集成开发环境）包括工程管理器、代码生成接口、语法敏感编辑器、源文件和类浏览器、源代码版本控制系统接口以及文本搜索引擎等。ADS仅在其PC机版本中集成了该IDE。CodeWarriorIDE为管理和开发项目提供了简单多样化的图形用户界面，用户可以使用ADS的CodeWarriorIDE为ARM和Thumb处理器开发用C、C++或者ARM汇编语言编写的程序代码。⑷调试器ADS中包含有3个调试器，分别是ARM扩展调试器AXD（ARMeXtendedDebugger）、ADU（ARMDebuggerforUNIX）和armsd（ARMSymbolicDebugger）。

AXD是目前常用的调试器。armsd是命令行调试工具，用于辅助调试，或者用于其他操作系统平台上，能进行源代码级的程序调试。

在ARM的体系中，可以选择多种调试方式，这里主要介绍ARMulator方式和H-JTAG方式：

前者主要用于在宿主机上的模拟环境下调试程序；

后者用于连接目标板后的在线调试。11⑸ARM开发包和函数库ARM开发包由一些底层的例程和库组成，可以帮助用户快速开发基于ARM的应用程序和操作系统。

●ADS的ARM应用库完善并增强了SDT中的函数库，同时还包括一些非常有用的源码例程。

●ADS提供ANSIC函数库和C++函数库，支持被编译的C和C++代码。用户可以把C函数库中的与目标相关的函数作为自己应用程序的一部分，重新进行代码的实现。

●在C函数库中有许多函数是独立于其他函数的，并且与目标硬件没有任何依赖关系。12

2.GUI开发环境ADS1.2采用典型安装模式后，在程序栏里可以看到ADS1.2软件工具包的组成，如图6-1所示。

其中主要就是CodeWarrior编译器和AXD调试器这2个图形界面开发工具。前者CodeWarrior是用于编辑、编译和链接形成可执行代码的集成开发环境；而后者AXD则可以进行程序的单步调试、设置断点、查看变量值、观察寄存器和存储器内容等。13⑴CodeWarrior简介CodeWarriorforARMDeveloperSuite是一套完整的集成开发工具，充分发挥了ARMRISC指令系统的优势，使产品开发人员能够很好的应用尖端的片上系统技术。

该工具是专为基于ARMRISC的处理器而设计的，它可加速并简化嵌入式开发过程中的每一个环节，使得开发人员只需要通过一个集成软件开发环境就能研制出ARM产品。

在整个开发周期中，开发人员无需离开CodeWarrior开发环境，因此节省了在开发工具上花费的时间，使得开发人员有更多的精力投入到代码的编写工作中。CodeWarriorIDE为管理和开发项目提供了简单、多样化的图形用户界面GUI。

用户可以使用ADS1.2的CodeWarriorIDE为ARM微处理器使用C语言、C++语言或ARM汇编语言编写程序代码。14⑵AXD简介AXD调试器本身是一个软件，用户通过这个软件可以对包含有调试信息的、正在运行的可执行代码进行变量的查看、断点的设置、单步执行等调试操作。AXD可以在Windows和UNIX下进行程序的调试，它为用C、C++和汇编语言的源代码提供了一个全面的Windows和UNIX应用开发环境。153.实用程序ADS提供以下的实用工具来配合前面介绍的命令行开发工具的使用。

fromELF是ARM映像烧写文件类型转换工具。该工具可以将映像文件ELF格式转换为各种输出格式文件，包括PlainBinary(BIN格式映像文件)、InterHex32Format(Inter32位格式映像文件)、Motorola32BitHex文件等，以适应于各种环境的要求。它也能够为输入映像文件产生代码和数据长度等文本信息。armar是ARM库函数生成器。它可将一系列ELF格式的目标文件以库函数的形式集合在一起，用户可以把库传递给一个连接器，以替代几个ELF文件。这个工具可以用作开发库文件，以提供给应用程序员进行二次开发。

Flashdownloader。用于把二进制映像文件下载到ARM嵌入式设备上的Flash存储器中。166.2.3编写应用程序需要使用的头文件

Sumsung公司已经为用户提供了编写应用程序使用的头文件，可以到他们的网站上下载，大大地节省了开发人员的时间。本教材的附录中也列出了主要使用的头文件。常用的头文件主要有：1.INC目录下的头文件

2410addr.h头文件：它是2410A的寄存器地址宏定义头文件，方便使用，具体内容见附录。它与ARM汇编语言下使用EQU伪指令定义的2410addr.inc或2410addr.a相对应。Option.h头文件：它是ARM硬件系统重要设置的头文件，用于设置ARM系统的工作频率（时钟FCLK、HCLK和PCLK的频率），存储器配置（总线宽度、读写速度匹配等），一些重要的地址值宏定义（RAM的起始地址、中断向量存储起始地址、堆栈区起始地址等），还有其他等等。它与ARM汇编语言下使用EQU伪指令定义的Option.inc或Option.a相对应。Def.h头文件：它是基本数据类型重新定义头文件，在定义数据类型时尽量使用U32、U16、U8、S8等类型，以增强程序的可以移植性。Memcfg.inc头文件：是用ARM汇编伪指令定义的存储器参数配置文件。2410lib.h头文件：是调试时常用函数，还有一些其他的常用函数头文件。2410slib.h头文件：包含MMU相关函数的头文件。172.SRC目录下的文件

2410init.s汇编语言文件：是S3C2410A初始化启动文件，功能将在以后章节中介绍。

2410lib.c文件：是调试S3C2410A常用函数原型的C语言定义。

2410slib.s文件：是用ARM汇编语言编写的有关MMU的程序代码。Uart0.c文件：串口的常用函数原型C语言定义。183.S3C2410A常用接口函数说明voidDelay(inttime);//使用看门狗定时器定义的延时函数voidPort_Init(void);//端口初始化函数voidUart_Select(intch);//串行口选择函数voidUart_Init(intmclk,intbaud);//初始化串行口函数voidUart_Getch(void);//从串行口读取一个字符函数（阻塞）voidUart_Getkey(void);//从串行口读取一个字符函数（非阻塞）voidUart_SendByte(intdata);//从串行口发送一个字节函数voidUart_Printf(char*fmt);//从串行口输出格式字符串voidTimer_Start(intdivider);//启动看门狗函数intTimer_Stop(void);//停止看门狗函数voidChangeMPllValue(intm,intp,ints);//改变ARM系统主时钟函数voidChangeClockDivider(inthdivn,intpdivn);//改变FCLK:HCLK:PCLK比值函数voidChangeUPllValue(intm,intp,ints);//改变USB系统时钟函数阻塞：就是函数得不到返回值就等待，直到得到返回值。相当于是用程序查询。非阻塞：就是执行一次读字符操作，如果没有读到字符，继续进行其他的操作。196.2.4CodeWarriorIDE集成开发环境的使用

本节通过一个简单的具体实例，介绍如何使用ADS1.2的CodeWarriorIDE集成开发环境。包括如何创建一个新的项目工程，如何配置编译选项，并编译生成可以直接烧写到Flash中的bin格式二进制可执行文件。1.建立一个新的工程

首先通过“开始”→“程序”→“ARMDeveloperSuitev1.2”→“CodeWarriorforARMDeveloperSuite”打开CodeWarrior进入到集成开发环境窗体。在ADS集成开发环境中，点File->New，打开窗口如图6-2所示。2021

在新建的项目中首先从图6-3的下拉对话控件中选择Debug版本。这里请注意，在新建一个工程时，ADS默认的目标Debug版本是DebugRel，另外还有两个可用分别为Release和Debug，它们的含义分别为：

DebugRel：使用该目标Debug选项，在生成目标文件时，会为每一个源文件生成调试

信息。Debug：使用该目标Debug选项，在生成目标文件时，会为每一个源代码生成最完整的调试信息。

Release：使用该目标Debug选项，在生成目标文件时，不会生成任何调试信息。一般情况下选择使用默认的DebugRel选项。编译器和链接器的配置2223ARM语言处理器的选择24代码存储区与数据存储区的配置25输出目标代码的设置26编译“Make”的操作有以下内容：①编译和汇编源程序文件，产生*.o目标文件。②连接所有的目标文件和库产生可执行映像文件。③形成二进制代码。④Make之后将弹出Errors&Warnings对话框，报告错误和警告信息。编译、连接成功后显示如下页。27Make结束后产生可执行映像文件（*.axf）。这个文件可以载入AXD调试器中进行调试。也可以采用fromELF工具将其转换为二进制格式文件（*.bin）以烧录到嵌入式设备Bank0的Flash存储器中，也可以下载到嵌入式设备的SDRAM内存中调试运行。如果在编译器和链接器中配置了fromELF，就自动生成了*.bin文件。286.2.5AXD调试器的使用ADS中包含有3个调试器：

①AXD(ARMeXtendedDebugger)是ARM扩展调试器；

②armsd(ARMSymbolicDebugger)是ARM符号调试器；

③ADW/ADU(ApplicationDebuggerWindows/Unix)是与老版本兼容的Windows或Unix下的ARM调试工具。调试器能够完成以下任务：

①装载映像文件(*.axf)到目标内存；

②启动或停止程序的执行；

③显示内存，寄存器或变量的值；

④允许用户改变存储的变量值。291.启动AXD调试器

AXD调试器是ADS1.2套件中的IDE调试器。启动AXD有2种方式：

一是在CodeWarrior编译、链接成功后，选择Project菜单下的Debug或单击工程文件管理器上的“Debug”快捷键，就可以自动启动AXD，同时将.axf映像文件就自动装载到AXD进行调试。

另一种方式是通过“开始”→“程序”→“ARMDeveloperSuitev1.2”→“CodeWarriorforARMDeveloperSuite”→单击AXDDebugger项启动。在AXD主菜单File中选择LoadImage对话框，找到要装载的*.axf映像文件，选中单击“打开”按钮，就可把映像文件装载到AXD的调试环境中，进行调试。如果自动装载或“打开”成功，将会出现如图6-11的窗体，在映像文件*.axf的源文件中会有一个蓝色的箭头指示程序开始执行的位置。30AXD打开窗体说明：如果自动装载或“打开”不成功，即AXD窗口是空的，则说明AXD调试器的微处理器CPU选择不正确，CPU的默认是ARM7TDMI，应将它改为ARM920T。修改方法在后介绍。312.配置AXD调试器环境⑴软件模拟器ARMulator的配置

当仅使用软件环境来模拟调试应用程序（即不需要连接ARM开发板）时，可以按下述方法进行配置。

主菜单Options→ConfigureTarget进入ChooseTarget窗体，对目标环境TargetEnvironments进行选择，如下页图6-12所示。

选ARMUL选项，单击“Configure”按钮，进入ARMulatorConfiguration对话窗体进行配置，在Processor框架中选择ARM920T，其他使用默认值，最后单击“OK”按钮完成配置。

注意：这里的配置要与CodeWarrior中的配置相同。ARMUL选项使用的是ARMUL.dll驱动程序，在安装ADS1.2时已经安装好了，这里只需要进行选择配置。32AXD配置示意图33（2）H-JTAG带硬件调试环境的配置当需要进行软、硬件共同调试时，需要配置H-JTAG调试环境。实际上ARM公司在这里提供了2个软件工具：

其一是H-JTAG，其二是H-Flasher。前者用来调试硬件设备，后者用来将编译好的*.Bin文件烧录到ARM的Flash存储器中运行。●H-JTAG与H-Flasher简介H-JTAG

是三星公司针对ARM处理器设计的免费JTAG调试代理软件，支持大多数主流的调试软件：例如SDT2.51,ADS1.2,REALVIEW以及IAR等。使用H-JTAG,你可以轻松地通过Wiggler或者SDT-JTAG或用户自定义的JTAG小板调试所有的ARM7/ARM9处理器。H-Flasher

是一个通用的FLASH烧写软件。通过H-JTAGServer，H-Flasher可以用来烧写不同的NORFlash芯片和片内Flash。一方面，H-Flasher使用了DCC来实现快速Flash烧写。同时，H-Flasher还采用了自动校验，自动擦除和自动恢复等技术，使H-lasher变得简单易用。34●H-JTAG与H-Flasher的安装该软件位于用户光盘/实用工具下，双击H-JTAGV0.4.0.exe图标，按提示即可安装成功。●H-JTAG使用安装完毕会在桌面上生成H-JTAG和H-Flasher快捷方式，双击运行H-JTAG，程序会自动检测