实验指导手册

实验1ADS开发工具介绍

1.1ARM开发环境的介绍

1.2ARMADS开发环境的安装

1.3ARMADS开发环境的组成

ARMADS2的默认安装目录：C:\ProgramFiles\ARM\ADSvl_2»

ARMADS2安装目录包含文件介绍：

Bin可执行文件，armasm.exe,arm汇编器

Armcc.exe,armc编译器

Armcpp.exe,armc++编译器

Armlink.exe,armelf影像连接器

Armsd.ee,arm符号调试器

Axd.exe,arm调试器

IDE.exe,CodeWarrior应用程序界面

其它各种各样的卜一述应用程序使用的动态连接库文件

CodeWarriorHelp--CodeWarriorIEDE使用指南

Examples---各种各样的程序例子

Inclu加一Arm支持C语言的系统头文件

Lib--编写ARM程序时C语言可以使用的库文件的目录

PDF--各种各样的手册使用指南、帮助文档，是学习使用ADS集成开发环境的

第一手数据。

具体如下：

ADS_GettingStarted_D：ADS快速使用指南

ADS_DeveloperGuide_D：ADS开发者指南

ADSCodeWarriorlDEGuide:CodeWarriorlDE使用指南

ADS_AssemblerGuide_B：Arm?匚编2岸使用■}■旨南

ADS_CompilerGuide_D：ARM编译器使用指南

ADS_LinkerGuide_A：ARM连接器使用指南

ADS_AXDarmsdGuide_D：ARM符号调试器指南

ADSDebugTargetGuideD：ARM调试目标指南

1.4ARMADS2开发环境的基本使用

1）建立工作目录：在电脑的D盘创建“my_project”目录，以后我们的实验程序都放在这

个目录下。

2）建立工程：运行"CodeWarriorfbrARMDeveloperSuite"（以下简称ADS）。然后选择

File->New,弹出属性为"New"的窗口，选中"ArmExecutableImagen选项，并在右

面的“Location”文本框选择D盘的my_project目录，并输入项目名称"asm”,如图1

所示。

图1

在图1中点击“保存”按钮，保存项目，结果如下图2所示。

图2

在图2中点击“确定”按钮，该动作将创建一个新的工程asm.mcp,该工程所在

目录是D:\my_project\asm文件夹（可去该目录下看新生成的一些文件）。同时在ADS中

创建了一个与工程名相同的工作区，在工作区窗口将显示该工作区和工程，如图3所示。

图3

3）建立源文件：选择File->New菜单项，在弹出的标题为“New”的窗口中选择“File”选

项卡，再选中“TextFile”选项，并在右面的文本框中输入如图所示内容。之后点击确

定，建立asm.s汇编文件。如图4所示。

图4

在该文件中输入如下汇编程序代码，并保存asm.s汇编源程序。

AREAINIT,CODE,READONLY;namethisblockofcode

numEQU20;Setnumberofwordstobecopied

ENTRY;markthefirstinstructiontocall

start

LDRrO,=src;rO=pointertosourceblock

LDRrl,=dst;rl=pointertodestinationblock

MOVr2,#num;r2=numberofwordstocopy

wordcopy

LDRr3,[r0],#4;awordfromthesource

STRr3,[rl],#4;storeawordtothedestination

SUBSr2,r2,#1;decrementthecounter

BNEwordcopy;...copymore

stop

MOVrO,#0x18;angelSWIreasonReportException

LDRrl,=0x20026;ADPStoppedApplicationExit

SWI0x123456;ARMsemihostingSWI

AREABlockData,DATA,READWRITE

srcDCD123,4,5,6,7,8,123,4,5,6,7,8,1,2,3,4

dstDCD0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

END

注：也可以使用你所喜欢的编辑工具编写源文件，然后再拷贝到项目目录。

该程序包括•个数据段和一个代码段，在数据段定义了两个缓冲区：src和dst。代码段

程序的主要功能是以字为单位把src缓冲区的存储内容依次拷贝到dst缓冲区。

4）添加源文件：在ADS中选择“Project”->“AddFiles”，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asms。

5）开发工具设置：在工作区窗口中的下拉列表中选择“Debug”条目，然后双击“target”

选项卡下的"Debug”条目,弹出“DebugSettings”窗口。分别见图5〜图7。

^DebugRel

^Release

图5

注意：图5中，Debug、Release>DebugRel其实代表了三种不同的编译选项，选择每

一种选项都可以编译生成ARM可执行映象。不同的是，Dcbgu选项所产生的映象包含了

比较多的调试信息，主要用于调试阶段；而Release的映象则不包含任何调试信息，主要用

于程序发布阶段。DebugRell选项产生的映象介于两者之间。

@DebugRel

④Release

图6

图7

选择该图7窗口左面树型列表里面的“TargetSettings"选项。在右面的Linker下拉菜单

处选择ARMLinker作为程序连接器。Pre-Linker选项选择None,Post-linker选项选择ARM

fromELFo这里ARMfVomELF是ADS提供的一个小工具，用于在连接之后，把映象从ELF

格式转换成bin格式。

选择图7窗口左面树型列表里面的"LanguageSettings”条目下面的"ARMAssembler”

选项，然后在右边的“ArchitectureorProcessor”列表中选择“ARM920T"；uFloatingPoint

列表中选择"NoFloatingPoint”。如图8所示。

图8

解释：在图8中，所做的设置其实是培植IDE调用汇编器时传递的命令行参数。每选选中

一项或取消一项都会对命令行参数进行调整，在"EauivalentCommandLine”编辑框内放映

了全部的命令行参数。至于每一个命令行参数代表什么意义请查阅

**ADSAssemblerGuideB",。

下面，选择图7窗口左面树型列表里面的“LanguageSettings"条目下面的“ARMC

Compiler",设置C编译器，如图9所示。

j*pebugSettings01区］

gTargetSettingsFanels®ARfflCCompiler

Ff-Target

TargetandSourceATPCS!Waitings|Errors|Debug/Opt|PreprocessI

TargetSettings

AccessPathsArchitectureorProcessorFloatingPoint

BuildExtras|kRM920T|Pure-endiansoftfp

RuntimeSettings

FileMappings

SourceTrees

ARMTargetByteOrderSourceLanguage

•一LanguageSettingsGLittleEndi

(AHSI/ISOStandardC

LARMAssemblerr*BigEndiai

…MRMCCompiler

H

LARMC++Compiler

…ThumbCCompilerEquivalentCommandLine

一ThumbC++Com.-00-才-cpuARM920T

Linker

ABMLinker

ARMfromELF

一Editor

RevertImportPanel.|ExportPanel...

图9

解释：在此窗U中，可点击其它选项卡，并进行设置。这些设置会反映到C编译器的命令

参数中，多代表的具体意义请参见"ADS_CompilerGuide_D”文档。

接下来，设置程序连接器，点击“Linker”目录下的ARMLinker,并做如图10所示设置（采

用默认设置即可）：

•■DebugSettings

factorySetting^EevertImportPanel.ExportPanel..

Apply

图10

在图10中点击OK按钮，开发环境设置完毕。

解释：在此窗口的设置中，ROBASE和RWBASE其实分别指定了程序影像代码段和数据

段的不同连接地址，当RWBASE空着不填时，默认数据段根在代码段的后面。在我们这个

例子中，我们选择ROBASE的默认地址。以后，编写在实验板的SDRAM中运行的程序时,

ROBASE将会指定一个SDRAM中的地址。关于连接器的详细设置，请参见

“ADS_LinkerGuide_A”文档。

6)编译生成目标代码：选择“Project”->“Make”或者按下快捷键“F7”，生成目标代码。

也可以单击工具栏或者工作区窗口中的相应按钮来完成，分别如图11、图12所示。

图11

图12

此时，到项目所在文件夹D:\my_project\asm\asm_Data\Debug目录下可以看到编译生成

的可执行目标文件asm(armexecutablefile)。

注意：此时生成的文件是ELF格式的映像文件，借助于ADS集成的AXD软件，我们可以

把此影响下在到软件模拟器或者正式系统中单步或全速运行。但若把此程序直接烧写到0

地址的FLASH中，启动上电从0地址开始执行程序时，我们烧写的程序是没办法正常运行

的。原因是，此文件是ELF格式的文件，包含了除去我们所编写指令外的其他很多用于调

试以及ELF格式本身所要求的信息。借助于AXD下载运行时，AXD会解释这些附加的信

息；而烧写到flash中去时，此程序没法正常运行。必须向Hash中烧写一个.bin格式的只包

含程序指令和数据的文件，才能正常运行。

下面利用软件仿真器(Armulator)的方式调试该程序。

解释：Armulaotr相当于用软件实现的一个arm处理器，可仿真多个系列的arm处理器，我

们可借助其仿真运行、调试arm可执行程序。

7)软件仿真器设置：运行AXD,选择“Option”->“ConfigureTarget",在弹出来的对话

框中选择开头字母为"ARMUL”的选项。如下图13所示:

图13

该界面用于选择程序运行的目标系统，当选择ARMUL时，即设定程序运行目标是

ARMULATOR仿真器，该仿真器是一个在程序，以dll文件的形式存在，可模拟多个系列的

ARM处理器。这种调试方式也即常说的“软件模拟器调试”的方式。其它方式以后再讲。

点击窗口右边的“Configure”按钮，在弹出的对话框中做如图14所示的设置。

ARBulatorConfiguration0E

图14

然后点击“OK”按钮，再在“choosetarget”窗口中点击“OK”按钮。这样我们就选

择了实现arm920t处理器内核的armulator作为我们的目标执行系统。

8）下载映象，准备用软件仿真器调试：在AXD中选择“File”->“LoadImage”，弹出文

件选择对话框，选择"myprotect\asm\asm_Data\Debug”目录下的asm.axf文件，然后点

击“打开”按钮，下载映象。常用方式是关掉AXD,在ADS的工具栏或者工作去窗口

中点击对应于Debug的按钮，或者选择Project->Debug,或者按下快捷键F5,都可以完

成映象文件的下裁。下载完毕后，AXD如图15所示。

r'AXD-[ARI920T-D:\ayproject\asa\asa.s]□0®

图15

在图15中，第八行处的蓝色箭头表示下一条要执行的指令。

9)调试环境的基本使用

(1)ProcessorViews菜单，如图16所示

八AXD(ARB920TDa、”project\nsM\ns*««]

tFree、nrV«i»w««mVi«w«Fu*mi«•0『aion・宣tedewHelp

・dCtrliR

照1喧Ia中0时］.四曝］刖四向」|厄回旧画回副鬼」|

世3chCtrl+K

ARM9RTn«cisl<AREAINTT.CODE,READONLY;noiH”t：

1abl«aClrliF

・工

numEQUjOec.ntuabee

由Cucnentfii*cktr«c«CtrifT

M«moryCtrlIM

田UHMK/SyfffLMMENTRY;mtiEkthet

tfl-FIQl^owL«v«lSymbolsAll+Z

CDIRQQe»mm«ChannelCtrl+H

fff3VCCtvl+N

田AboutLDR£□t-ozajcO-point

QiCtrl+llLDRvl,-dac;cl-point:

05必r

Sourfl•CO1.+SMOVc2/"nun;t2"numbe

CPIS

田c*chnbrairdcopy

HITLDoperacicFLDRt3,[EO]/#4:awocdEco：

田DrbuaComing(...)isJJTRE3/[EI]/4t43storeawo

i，3UB9K2,H2,fl:dacrftmAnt:

178NEwocdoopy;«.(copya

IB三

ID

200tOp

Z1MOVE0<4(OxlD3anael_SUIr

T<r<0tjimnc«|File*|C1*BK)22LDRtri,-0x20026:ADP_9spM

S5WI0x129456;APM-seniho

9拚ARM92OT-23

24

25AREABlGQMDetut,DATA.RKADWRTTK

26

273ECDCD1,2/3/4/5,6,7,0,1,2,3,5,6,

2BDCD0,0,0,0,0,0t0,0,0,0,0,0,0,0,

END

4I

图16

在图16中，当选择“Register”菜单时，界面左侧出现浮动窗口“ARM920T-Registers”,

在此窗口内可察看ARM920T处理器内的所有寄存器。其中“Current”树状目录下反应了当

前模式下程序可以访问的寄存器。其中，PC寄存器存放即将执行指令的地址，CPSR寄存

器放映了当前程序运行的状态。根据CPSR的值可计算出当前处理器所处的工作模式。如图

所17示。

■'AXD-[ARJI920T-D:\ay_project\asM\asB.s

FileSearchProcessorViewsSystemViewsExecute

囹诩■周■HIH.I0

ARM920T-Registers1

RegisterValueA2

S

B-Current{…}4

FrO0x000080345

l-rl0x000080846

h-120x000000007

卜工30x000000008

9"工40x000000009

410

i-r50x00000000

11

I-r6

0x00000000工

;2

Ir70x0000000013

Fr80x0000000014

I-1：90x0000000015

|rrl00x0000000016

Hr110x0000000017

18

?-rl20x00000000

19

rr130x0000000020

”114

0x0000000021

iPC0x0000800422

cpsrnzcvqIFt_SVC23

spsrnzcvqift_Res24

©User/System{…}25

0-FIQ26

27

国IRQ

{…}28

0SVC{…}29

©Abort{…}

0TTnrtpfV

图17

在图16中，当选择“Memory”菜单时，弹出“ARM920T-Memory”的浮动窗口，从

此窗口内可察看系统任意地址处存储器内的内容。在本手册中，显示了从0地址开始的一段

存储器内的内容。每一行显示了16个字节的存储器内容。在该窗口上点击鼠标右键，可探

出浮动菜单栏，从“size”菜单内可选择以字节、半字或者字的方式显示存储器内容。从

“fbrmat”菜单内可选择具体的8进制、16进制、二进制、ASCH码等显示格式。其它菜单

的使用请参见CodeWarriorIDE使用手册。

Aimmr•««wy八6…g

T«M-J*«»-•«R«<««11♦乂~Aw〃|«*fu|T»t3-tka->•pi•£>•।T«Mr*“i*|

AWIff__0"□

ixODocoooamOQG

IMOOOOOOIDIOFkF00nnEjrm«»ry

hODOOOO^l10Wrr&，414b，

UOOOOOO>U10Mrrn

hrOCOOQ04a10FrMrr

FrTMCI»lr・，，》AN

irOGOOoaM10"MTTrr

_一TfC«l«fit

(>avy«aMttfr

皿51n»H<LM：

XafrM&b

L»<filt

T，pp»r・t・K

|A/W92DT|W，BIcKtetUlO-cacre(Fh/pcdffrnnayflUILitteenAnFl««(■ri»A*»

iSwithMtinQDstKACarnnCh«r»l4GliMwrtoTirmProiiHT&

£7c^d*tajnAutraWkCMti*c«.kllevdck»M

R(llC<>>irauw*4wia・8

IAFMRDI15IA，YNCRC*PwiccdCCEE心vl2IB&rwte9051匚QDHEk<AFMUT«VO2001

图18

在图16种，当选择"source"菜单时，可弹出"opensource”窗口，从中可以选择把项目中

的任一个选文件显示在当前窗口。如下图19所示：

图19

(2)"execute”菜单

g。-全速运行程序，直到结束或断点处。Stop-停止程序运行

StepIn-在子函数调用语句处，用“stepin”执行语句，可跟踪进入子函数

Step-单步执行一条指令，若是子函数调用语句，不尽如子函数。

Stepout-当子函数内执行时，点击此菜单，子函数剩余未执行语句全部执行完毕，并

返回到调用子函数指令的下一条指令处。

ToggleBreakpoint-设置断点/去处断点

♦.、AXDIAKVP2OT

£11«&・&ruhEr9tfMkMorVl«wv口「幺，Mtindow

但订臃f|a|cat]J

ARM92OT-―

VAIUSIn

OCurrent1・.・)

xooxoooaea34Qut

­•rl0x00008064Cursor

EZoxooooaooo

gx«cutionCont«>：<■

-K3DxOClOOOOOO

E4OXOOOOOOOO.«R*«mlkpolnt

••KSoxooaooooo

IEQuxuauuuooo

卜.七7

Dxonnooooo«AllBr«alcpointM

I'r©oxaooooooo"r^V[EJ,*4

,—»：90x00000000STRU3・[ri]/，4

-E10OxODOOOUUO3UD5£2/r2r"JI

I£110X00000000DNEwordeopy

图20

10)根据上述调试工具的描述，单步运行程序，并观察处理器寄存器的变化。

实验2Arm处理器工作模式实验

2.1实验目的

1.掌握Arm处理器的几种不同的工作模式

2.掌握使用MSR/MRS指令实现Arm处理器工作模式的切换，观察不同模式下的寄存器,

加深对CPU结构的理解

3.理解状态寄存器的具体作用和使用

2.2实验设备

1.硬件:PC机

2.软件:ARMADS2集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP

2.3实验内容

通过Arm汇编指令，在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别；掌握

ARM不同处理器模式的进入和退出

2.4预备知识

1.ArmAds2集成开发环境的启动和基本使用（请参见系统说明手册第四章）

2.Arm体系结构及汇编编程基本知识（请参见Arm体系结构及编程一书）

2.5实验原理

1.Arm处理器的运行模式

>ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：

用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态

快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理

外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理

管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式

数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储

及存储保护。

系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。

未定义指令中止模式（und）：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件

协处理器的软件仿真。

>ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。大

多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统

资源是不能被访问的。

>除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式

（PrivilegedModes）；其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式

（ExceptionModes）,常用于处理中断或异常，及需要访问受保护的系统资源等情况。

>ARM体系结构包含一个当前程序状态寄存器（CPSR）和五个备份的程序状态寄存器

（SPSRs）o备份的程序状态寄存器用来进行异常处理，其功能包括：

保存ALU中的当前操作信息

控制允许和禁止中断

设置处理器的运行模式

＞程序状态寄存器的每一位的安排如图2.6所示:

枭件用标志保W抒制位

11II1

3130202s272635Xa76543Zf0

丁丁「1丁T夕…「「•一「丁「一|•

NZCV../Z.If1M4M3M2MlMO

Dita

CairyBarturtE»endStaletil

ZuioFtOifisaM

IRUdg汕Im

图2.6程序状态寄存器格式

（1）条件码标志（ConditionCodeFlags）

N、Z、C、V均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变，并且

可以决定某条指令是否被执行。

在ARM状态下，绝大多数的指令都是有条件执行的。

在Thumb状态下，仅有分支指令是有条件执行的。

条件码标志各位的具体含义如表2-1所示：

表2-1条件码标志的具体含义

标志位含义

N当用两个补码表示的带符号数进行运算时.W表示运算的结果为负数：N=0表示运算的结

果为正数或零：

ZZ=1表示运算的结祟为零:z=o表示运算的洽奥为非零；

C可以有4种方法设置C的值：

—加法运算（包拈比较指令CMX）：当运算结果产生了进位时（无符号数就出）.C=l.否则

c=o.

-战法运算（包括比较指令CMP）：当运算时产生了借位（无符号数溢出），C=0,否则C=1

—对于包含移位操作的非加/减运算指令，C为移出值的最后•位.

-对于其他的非加依运算指令，C的值通常不改变.

V可以有2种方法设置¥的值：

一支可」：」，性制的补码表示的带符号数时・丫=1」

符号位潜出.

一对手其他的非加/诚运算指令.C的值通常不改变。

Q4ARiIv5及以上版本的E系列处理器中.用Q标志位指小增强的DSP运算指令是否发生了溢

出.在其他版本的处理器中,Q标志位无定义.

（2）控制位

PSR的低8位（包括I、F、T和M[4：0]）称为控制位，当发生异常时这些位可以被改变。

如果处理器运行特权模式，这些位也可以由程序修改。

（3）中断禁止位I、F：

1=1禁止IRQ中断;

F=1禁止FIQ中断。

(4)T标志位：该位反映处理器的运行状态。

对于ARM体系结构v5及以上的版本的T系列处理器，当该位为1时，程序运行于Thumb

状态，否则运行于ARM状态。

对于ARM体系结构v5及以上的版本的非T系列处理器，当该位为1时，执行下一条指令

以引起为定义的指令异常；当该位为0时，表示运行于ARM状态。

(5)运行模式位M［4：0］：MO,Ml、M2、M3、M4是模式位。这些位决定了处理器的运行

模式。具体含义如表2-2所示：

表2-2运行模式位0］的具体含义

M[4：0]处理器模式可访问的寄存器

Obi0000用户模式PC.