ARM专业课程设计.doc

Arm课程实践
参考文件
1． 张蛤．32位嵌入式系统硬件设计和调试【M]．北京：机械工业出版社，．
2．孙天泽，袁文菊，张海峰．嵌入式设计及Linux驱动开发设计——基于ARM9处理器[M]．北京：电子工业出版社。．
3．Corbet J，Rubini A，et a1．Linux设备驱动程序(第二版)[M]．魏永明，骆刚，等译．北京：中国电力出版社，．
4． 唐泽圣，周嘉玉，李新友．计算机图形学基础[M]．北京:清华大学出版社，1995

设计目标

1. 学习4X4键盘和CPU接口原理；
2. 掌握键盘芯片HD7279使用，及8位数码管显示方法；

一． 设计思绪
本试验为模拟输入输出接口试验，其基础原理就是使用一片缓冲芯片74LS244来把CPU外面输入数据写入CPU并行总线上，以后，并行总线上数据被一片数据锁存芯片74LS273保留，CPU经过选中锁存芯片，并读取预先设给锁存器地址内内容，就能够把数据读出，来确定外面数据高低。本试验输入是用8个带锁按键按下和未按下两种工作状态来表示输入接口高低状态，然后，再经过8个LED灯亮和灭两种工作状态，和LCD上用数据值来清楚反应各状态输出显示，从而完成模拟输入输出接口实现。

二． 关键技术
1．ARM9处理器：
EL-ARM-830型教学试验系统属于一个综合教学试验系统，该系统采取了现在在中国普遍认同ARM920T核，32位微处理器，实现了多模块应用试验。它是集学习、应用编程、开发研究于一体ARM试验教学系统。用户可依据自己需求选择不一样类型CPU适配板，兼容ARM7和ARM9，而不需要改变任何配置，同时，试验系统上Tech_V总线能够拓展较为丰富试验接口板。用户在了解Tech_V标准后，更能研发出不一样用途试验接口板。除此之外，在试验板上有丰富外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO输入输出，语音编解码、人机接口等单元），能够完成ARM基础试验、算法试验和数据通信试验、以太网试验。

图1-1-1 EL-ARM-830试验教学系统功效框图
2．ARM C语言程序基础规则
在ARM程序开发中，需要大量读写硬件寄存器，而且尽可能缩短程序实施时间代码通常使用汇编语言来编写，比如ARM开启代码，ARM操作系统移植代码等，除此之外，绝大多数代码能够使用C语言来完成。
C语言使用是标准C语言，ARM开发环境实际上就是嵌入了一个C语言集成开发环境，只不过这个开发环境和ARM硬件紧密相关。
在使用C语言时，要用到和汇编语言混合编程。当汇编代码较为简练，则可使用直接内嵌汇编方法，不然，使用将汇编文件以文件形式加入项目当中，经过ATPCS要求和C程序相互调用和访问。
ATPCS，就是ARM、Thumb过程调用标准（ARM/Thumb Procedure Call Standard），它要求了部分子程序间调用基础规则。如寄存器使用规则，堆栈使用规则，参数传输规则等。
在C程序和ARM汇编程序之间相互调用必需遵守ATPCS。而使用ADSC语言编译器编译C语言子程序满足用户指定ATPCS规则。不过，对于汇编语言来说，完全要依靠用户确保各个子程序遵照ATPCS规则。具体来说，汇编语言子程序应满足下面3个条件：
● 在子程序编写时，必需遵守对应ATPCS规则；
● 堆栈使用要遵守对应ATPCS规则；
● 在汇编编译器中使用-atpcs选项。
汇编程序调用C程序
汇编程序设置要遵照ATPCS规则，确保程序调用时参数正确传输。
在汇编程序中使用IMPORT伪指令申明将要调用C程序函数。
在调用C程序时，要正确设置入口参数，然后使用BL调用。
C程序调用汇编程序
汇编程序设置要遵照ATPCS规则，确保程序调用时参数正确传输。
在汇编程序中使用EXPORT伪指令申明本子程序，使其它程序能够调用此子程序。
在C语言中使用extern关键字申明外部函数（申明要调用汇编子程序）。
在C语言环境内开发应用程序，通常需要一个汇编开启程序，从汇编开启程序，跳到C语言下主程序，然后，实施C程序，在C环境下读写硬件寄存器，通常是经过宏调用，在每个项目文件Startup2410/INC目录下全部有一个2410addr.h头文件，那里面定义了 全部相关2410硬件寄存器宏，对宏读写，就能操作2410硬件。具体编程规则同标准C语言。
3．ADS1.2开发环境：
a.ADS1.2下建立工程
1.运行ADS1.2集成开发环境（CodeWarrior for ARM Developer Suite），点击File|New,在New对话框中，选择Project栏，其中共有7项，ARM Executable Image是ARM通用模板。选中它即可生成ARM实施文件。同时，图2-1-1

图2-1-1
还要在，Project name栏中输入项目标名称，和在Location中输入其存放位置。按确定保留项目。
2.在新建工程中，选择Debug版本，图2-1-2，使用Edit|Debug Settings菜单对Debug版本进行参数设置。

图2-1-2
3.在图2-1-3中，点击Debug Setting 按钮，弹出2-1-4图，选中Target Setting项，在Post-linker栏中选中ARM fromELF项。按OK确定。这是为生成可实施代码初始开关。

图2-1-3

图2-1-4
4. 在图2-1-5中，点击ARM Assembler ，在Architecture or Processer栏中选ARM920T。这是要编译CPU核。

图2-1-5
5.在图2-1-6中，点击ARM C Compliler ，在Architecture or Processer栏中选ARM920T。这是要编译CPU核。

图2-1-6
6. 在图2-1-7中，点击ARM linker ，在outpur栏中设定程序代码段地址，和数据使用地址。图中RO Base栏中填写程序代码存放起始地址，RW Base栏中填写程序数据存放起始地址。该地址是属于SDRAM地址。

图2-1-7

图2-1-8
在options栏中，图2-1-8，Image entry point要填写程序代码入口地址，其它保持不变，假如是在SDRAM中运行，则可在0x30000000—0x33ffffff中选值，这是64M SDRAM地址，不过这里用是起始地址，所以必需把你程序空间给留出来，而且还要留出足够程序使用数据空间，而且还必需是4字节对齐地址（ARM状态）。通常入口点Image entry point 为0x30000000,ro_base也为0x30000000。
在Layout栏中，图2-1-9，在Place at beginning of image框内，需要填写项目标入口程序目标文件名，如，整个工程项目标入口程序是2410init.s，那么应在Object/Symbol处填写其目标文件名2410init.o，在Section处填写程序入口起始段标号。它作用是通知编译器，整个项目标开始运行，是从该段开始。

图2-1-9
7. 在图2-1-10中，即在Debug Setting对话框中点击左栏ARM fromELF项，在Output file name栏中设置输出文件名*.bin，前缀名能够自己取，在Output format 栏中选择Plain binary,这是设置要下载到flash中二进制文件。图2-1-10中使用是test.bin.

图2-1-10
8. 到此，在ADS1.2中基础设置已经完成，能够将该新建空项目文件作为模板保留起来。首先，要将该项目工程文件改一个适宜名字，如S3C2410 ARM.mcp等，然后，在ADS1.2软件安装目录下Stationary 目录下新建一个适宜模板目录名，如，S3C2410 ARM Executable Image,再将刚刚设置完S3c2410 ARM.mcp项目文件存放到该目录下即可。这么，就能在图2-1-10中看到该模板。
9.新建项目工程后，就能够实施菜单Project|Add Files把和工程全部相关文件加入，ADS1.2不能自动进行文件分类，用户必需经过Project|Create Group来创建文件夹，然后把加入文件选中，移入文件夹。或鼠标放在文件填加区，右键点击，即出！图2-1-11

图2-1-11
先选Add Files，加入文件，再选Create Group，创建文件夹，然后把文件移入文件夹内。读者可依据自己习惯，更改Edit|Preference窗口内相关文本编辑颜色、字体大小，形状，变量、函数颜色等等设置。图2-1-12。

图2-1-12
2. ADS1.2下仿真、调试
在ADS1.2下进行仿真调试，首先需要一根仿真调试电缆。其驱动程序安装和使用在光盘中\试验软件\ARM9_RDI中，里面有相关文档。在连上调试电缆后，给试验箱上电，打开调试软件AXD Debugger。点击File|load image 加载文件ADS.axf(\试验程序\HARDWARE\ADS\试验一\ADS\ADS_data目录下)。打开超级终端，设置其参数为：波特率为115200,数据位数8，奇偶校验无，停止位无1，数据流控无。点击全速运行，出现图2-1-13界面：

图2-1-13
在最终介绍调试按钮
上图，左起第一个是全速运行，第二个是停止运行，第三个跳入函数内部，第四个单步实施，第五个跳出函数。
4．模拟输入输出接口单元
8bit数字量输入（由八个带自锁开关产生），经过74LS244缓冲；8bit数字量输出（经过八个LED灯显示），经过74LS273锁存。数字量输入输出全部映射到CPUIO空间。数字值显示经过八个LED灯和LCD屏，按下一个键，表示输入一个十进制“0”值，8个键全部不按下，则数字量十进制数值为255，8个键全部按下，则数字量十进制数值为0，经过LED灯，和LCD显示能够清楚看到试验结果。

三． 程序步骤
1．本试验使用试验教学系统CPU板，LCD单元。在进行本试验时，音频左右声道开关、触摸屏中止选择开关、AD通道选择开关等均应处于关闭状态。2．在PC机并口和试验箱CPU板上JTAG接口之间，连接仿真调试电缆，和串口间连接公/母接头串口线。3．检验连接是否可靠，可靠后，接入电源线，系统上电。按下LCD电源开关。4．打开ADS1.2开发环境，从里面打开\试验程序\HARDWARE\ADS\试验十\IO_SIM.mcp项目文件，进行编译。5．编译经过后，进入ADS1.2调试界面，加载试验程序\HARDWARE\ADS\试验十\IO_SIM_Data\Debug中映象文件程序映像IO_SIM.axf。6．在ADS调试环境下全速运行映象文件。LCD上有图形显示后，按下试验箱下部一排中任一模拟输入带锁键值，观察8位数码管上方8个LED灯亮灭情况，和LCD上显示情况。每个按键代表1个数字位，按键均不按下，代表数字量为255，全按下为0，每个按键全部是2权值，在不按下时，最靠近键盘按键代表1，以后依次是2；4；8；16；32；64；128。按下时均代表0。该试验是从数据总线上把检测到数据改变，锁存到锁存器中，然后又从总线上读出数据，显示到LCD上，来模拟I/O实现。
四． 关键源代码
#include <string.h>
#include "2410addr.h"
#include "2410lib.h"
#include "def.h"
#include "..\inc\lcdlib.h"
U32 (*frameBuffer16BitTft640480)[SCR_XSIZE_TFT_640480/2];
unsigned long Lcd_Init(int type)
{
switch(type)
{
case MODE_TFT_16BIT_640480:
//frameBuffer16BitTft640480=(U32 (*)[SCR_XSIZE_TFT_640480/2])LCDFRAMEBUFFER;
rLCDCON1=(CLKVAL_TFT_640480<<8)|(MVAL_USED<<7)|(3<<5)|(12<<1)|0;
// TFT LCD panel,16bpp TFT,ENVID=off
rLCDCON2=(VBPD_640480<<24)|(LINEVAL_TFT_640480<<14)|(VFPD_640480<<6)|(VSPW_640480);
rLCDCON3=(HBPD_640480<<19)|(HOZVAL_TFT_640480<<8)|(HFPD_640480);
rLCDCON4=(MVAL<<8)|(HSPW_640480);
rLCDCON5=(1<<11)|(1<<9)|(1<<8)|(1); //FRM5:6:5,HSYNC and VSYNC are inverted
//rLCDSADDR1=(((U32)frameBuffer16BitTft640480>>22)<<21)|M5D((U32)frameBuffer16BitTft640480>>1);
rLCDSADDR1=((LCDFRAMEBUFFER>>22)<<21)|M5D(LCDFRAMEBUFFER>>1);
//rLCDSADDR2=M5D( ((U32)frameBuffer16BitTft640480+(SCR_XSIZE_TFT_640480*LCD_YSIZE_TFT_640480*2))>>1 );
rLCDSADDR2=M5D( ((U8)LCDFRAMEBUFFER+(640*480*2))>>1 );
//rLCDSADDR3=((0)<<11)|(480);
rLCDSADDR3= 0x0;
rLCDINTMSK|=(3); // MASK LCD Sub Interrupt
rLPCSEL&=(~7); // Disable LPC3600
rTPAL=0; // Disable Temp Palette
break;
default:
break;
}
return 0;
}
void Lcd_CstnOnOff(int onoff)
{
// 1:CSTN Panel on 0:CSTN Panel off //
if(onoff==1)
rLCDCON1|=1; // ENVID=ON
else
rLCDCON1 =rLCDCON1 & 0x3fffe; // ENVID Off
rGPBUP=rGPBUP|(1<<5); // Pull-up disable
rGPBDAT=rGPBDAT&(~(1<<5))|(onoff<<5); // GPB5=On or Off
rGPBCON=rGPBCON&(~(3<<10))|(1<<10); //GPD9=output
}
void Lcd_EnvidOnOff(int onoff)
{
if(onoff==1)
rLCDCON1|=1; // ENVID=ON
else
rLCDCON1 =rLCDCON1 & 0x3fffe; // ENVID Off
}
void Lcd_Lpc3600Enable(void)
{
rLPCSEL&=~(7);
// rLPCSEL|=(7); // 240320,Enable LPC3600 : LTS350Q1-PD1
rLPCSEL =(0); // 240320,disable LPC3600 : LTS350Q1-PE2
}
void Lcd_PowerEnable(int invpwren,int pwren)
{
//GPG4 is setted as LCD_PWREN
rGPGUP=rGPGUP&(~(1<<4))|(1<<4); // Pull-up disable
rGPGCON=rGPGCON&(~(3<<8))|(3<<8); //GPG4=LCD_PWREN
//Enable LCD POWER ENABLE Function
rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<3))|(pwren<<3); // PWREN
rLCDCON5=rLCDCON5&(~(1<<5))|(invpwren<<5); // INVPWREN
}
#include "..\..\Startup2410\inc\2410addr.h"
#include "..\..\Startup2410\inc\2410lib.h"
#include "..\..\Startup2410\inc\option.h"
#include "..\inc\Uart_driver.h"
#include "..\..\Startup2410\inc\def.h"

#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
static int whichUart=0;
void Uart_Init(int pclk,int baud)
{
int i;
if(pclk == 0)
pclk = PCLK;
rUFCON0 = 0x0; //UART channel 0 FIFO control register, FIFO disable
rUFCON1 = 0x0; //UART channel 1 FIFO control register, FIFO disable
rUFCON2 = 0x0; //UART channel 2 FIFO control register, FIFO disable
rUMCON0 = 0x0; //UART chaneel 0 MODEM control register, AFC disable
rUMCON1 = 0x0; //UART chaneel 1 MODEM control register, AFC disable
//UART0
rULCON0 = 0x3; //Line control register : Normal,No parity,1 stop,8 bits
// [10] [9] [8] [7] [6] [5] [4] [3:2] [1:0]
// Clock Sel, Tx Int, Rx Int, Rx Time Out, Rx err, Loop-back, Send break, Transmit Mode, Receive Mode
// 0 1 0 , 0 1 0 0 , 01 01
// PCLK Level Pulse Disable Generate Normal Normal Interrupt or Polling
rUCON0 = 0x245; // Control register
// rUBRDIV0=( (int)(pclk/16./baud) -1 ); //Baud rate divisior register 0
rUBRDIV0=( (int)(pclk/16./baud+0.5) -1 ); //Baud rate divisior register 0

//UART1
rULCON1 = 0x3;
rUCON1 = 0x245;
rUBRDIV1=( (int)(pclk/16./baud) -1 );

//UART2
rULCON2 = 0x3;
rUCON2 = 0x245;
rUBRDIV2=( (int)(pclk/16./baud) -1 );

for(i=0;i<100;i++);
}

void Uart_Select(int ch)
{
whichUart = ch;
}
void Uart_TxEmpty(int ch)
{
if(ch==0)
while(!(rUTRSTAT0 & 0x4)); //Wait until tx shifter is empty.
else if(ch==1)
while(!(rUTRSTAT1 & 0x4)); //Wait until tx shifter is empty.
else if(ch==2)
while(!(rUTRSTAT2 & 0x4)); //Wait until tx shifter is empty.
}
char Uart_Getch(void)
{
if(whichUart==0)
{
while(!(rUTRSTAT0 & 0x1)); //Receive data ready
return RdURXH0();
}
else if(whichUart==1)
{
while(!(rUTRSTAT1 & 0x1)); //Receive data ready
return RdURXH1();
}
else if(whichUart==2)
{
while(!(rUTRSTAT2 & 0x1)); //Receive data ready
return RdURXH2();
}
else
return 0;
}
char Uart_GetKey(void)
{
if(whichUart==0)
{
if(rUTRSTAT0 & 0x1) //Receive data ready
return RdURXH0();
else
return 0;
}
else if(whichUart==1)
{
if(rUTRSTAT1 & 0x1) //Receive data ready
return RdURXH1();
else
return 0;
}
else if(whichUart==2)
{
if(rUTRSTAT2 & 0x1) //Receive data ready
return RdURXH2();
else
return 0;
}else
return 0;
}
void Uart_GetString(char *string)
{
char *string2 = string;
char c;
while((c = Uart_Getch())!='\r')
{
if(c=='\b')
{
if( (int)string2 < (int)string )
{
Uart_Printf("\b \b");
string--;
}
}
else
{
*string++ = c;
Uart_SendByte(c);
}
}
*string='\0';
Uart_SendByte('\n');
}
int Uart_GetIntNum(void)
{
char str[30];
char *string = str;
int base = 10;
int minus = 0;
int result = 0;
int lastIndex;
int i;

Uart_GetString(string);

if(string[0]=='-')
{
minus = 1;
string++;
}
if(string[0]=='0' && (string[1]=='x' || string[1]=='X'))
{
base = 16;
string += 2;
}
lastIndex = strlen(string) - 1;
if(lastIndex<0)
return -1;

if(string[lastIndex]=='h' || string[lastIndex]=='H' )
{
base = 16;
string[lastIndex] = 0;
lastIndex--;
}

if(base==10)
{
result = atoi(string);
result = minus ? (-1*result):result;
}
else
{
for(i=0;i<=lastIndex;i++)
{
if(isalpha(string[i]))
{
if(isupper(string[i]))
result = (result<<4) + string[i] - 'A' + 10;
else
result = (result<<4) + string[i] - 'a' + 10;
}
else
result = (result<<4) + string[i] - '0';
}
result = minus ? (-1*result):result;
}
return result;
}

void Uart_SendByte(int data)
{
if(whichUart==0)
{
if(data=='\n')
{
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2));
Delay(10); //because the slow response of hyper_terminal
WrUTXH0('\r');
}
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)); //Wait until THR is empty.
Delay(10);
WrUTXH0(data);
}
else if(whichUart==1)
{
if(data=='\n')
{
while(!(rUTRSTAT1 & 0x2));
Delay(10); //because the slow response of hyper_terminal
rUTXH1 = '\r';
}
while(!(rUTRSTAT1 & 0x2)); //Wait until THR is empty.
Delay(10);
rUTXH1 = data;
}
else if(whichUart==2)
{
if(data=='\n')
{
while(!(rUTRSTAT2 & 0x2));
Delay(10); //because the slow response of hyper_terminal
rUTXH2 = '\r';
}
while(!(rUTRSTAT2 & 0x2)); //Wait until THR is empty.
Delay(10);
rUTXH2 = data;
}
}

void Uart_SendString(char *pt)
{
while(*pt)
Uart_SendByte(*pt++);
}
//If you don't use vsprintf(), the code size is reduced very much.
void Uart_Printf(char *fmt,...)
{
va_list ap;
char string[256];

va_start(ap,fmt);
vsprintf(string,fmt,ap);
Uart_SendString(string);
va_end(ap);
}

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "2410addr.h"
#include "2410lib.h"
#include "mmu.h"
//#include "touch2410.h"
void HaltUndef(void)
{
Uart_Printf("Undefined instruction exception.\n");
while(1);
}
void HaltSwi(void)
{
Uart_Printf("SWI exception.\n");
while(1);
}
void HaltPabort(void)
{
Uart_Printf("Pabort exception.\n");
while(1);
}

void HaltDabort(void)
{
Uart_Printf("Dabort exception.\n");
while(1);
}

void Isr_Init(void)
{
pISR_UNDEF = (unsigned)HaltUndef;
pISR_SWI = (unsigned)HaltSwi;
pISR_PABORT = (unsigned)HaltPabort;
pISR_DABORT = (unsigned)HaltDabort;

rINTMOD = 0x0; //All=IRQ mode
rINTMSK = BIT_ALLMSK; //All interrupt is masked.
rINTSUBMSK = BIT_SUB_ALLMSK; //All sub-interrupt is masked. <- April 01, SOP
}
void Target_Init(void)
{
MMU_Init();
//ChangeMPllValue(0xa1,0x3,0x1); // FCLK=202.8MHz
ChangeMPllValue(0x52,0x1,0x1); // FCLK=180.0MHz
// ChangeMPllValue(0x70,0x2,0x2); // FCLK=90.0MHz
ChangeClockDivider(1,1); // 1:2:4
Port_Init();
Isr_Init();
Uart_Init(0,19200);
//Uart_Init(0,115200);
//Uart_Init(0,230400);
Uart_Select(0);

//Touch_Init();
//TouchINT_Init();
}

void Main()
{

Target_Init();
GUI_Init();
Delay(0);
Delay(10000);
Set_Color(GUI_MAGENTA);
Fill_Rect(0,0,639,50);
Set_Col