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ARM嵌入式系统基础实验指导书

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2020年4月19日
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ARM嵌入式系统基础 1
实验指导书 原大明 .9
实验一 ADS 开发环境实验
一、实验目的
1、掌握 ADS 开发环境的使用；
2、了解 ADSModule 工程基本结构和内容；
3、掌握在 ADS 下建立工程进行开发的基本技巧。
二、实验内容
1、熟悉 ADS 开发环境中的各个组件；
2、建立并编译一个工程；
3、使用AXD调试仿真。
三、实验设备
1、硬件：
PC 机
2、软件：
PC 机操作系统（WINDOWS XP）；
ARM Developer Suite v1.2。
四、预备知识
1、了解 ARM 和 S3C2410 体系结构；
2、了解 ARM 和 S3C2410 汇编语言。
五、实验内容
1、实验程序
AREA EXAMPLE3,CODE,READONLY ;/*声明一段名为EXAMPLE3的CODE*/ ENTRY ;/*指定函数的入口*/
START
MOV R0,#0xFF ;/*把#0xFF传送到R0*/ MOV R1,#0xEF000000 ;/*把#0XEF000000传送到R1*/ MOV R2,#0x2F000000 ;/*把#0x2F000000传送到R2*/ MVN R3,#0Xff ;/*把#0xFF取反后传送到R3*/ ADD R4,R2,R1 ;/*把R2加R1的值传送到R4*/
ADDS R5,R2,R1 ;/*把R2加R1的值传送R5,s表示会影响cpsr*/ ADCS R6,R2,R1 ;/*把R2加R1的值,再加上carry的值后传送到R6. ;s表示值会影响cpsr*/
SUB R4,R2,R1 ;/R2减R1的值传送到R4*/
SUBS R4,R2,R1 ;/*R2减R1的值传送到R4, s表示影响cpsr*/ RSB R5,R2,R1 ;/*R1减R2的值传送到R5*/
RSBS R5,R2,R1 ;/*R1减R2的值后传送到R5,
; s表示会影响cpsr*/
SBC R6,R1,R2 ;/*R1减R2的值再减去!CARRY ;后传送到R6*/
RSC R7,R1,R2 ;/*R2减R1的值再减去!CARRY ;后传送到R7*/
stop
BL stop
END ;/*程序结束*/
2、实验步骤
1）编程
Step1: 启动 ADS
点击桌面开始程序ARM Developer Suite v1.2 CodeWarrior for ARM Developer Suite， 弹出 CodeWarrior for ARM Developer Suite 的界面。

Step2: 建立新的工程，点击 FileNew，弹出新建工程对话框。
Step3: 建立新的汇编文件，点击 FileNew，弹出新建工程对话框。
Step4: 将汇编文件添加至工程列表，编程。
Step5: 设置工程属性。

Step6：编译连接工程。点击工程管理对话框中的编译链接按钮。
2）调试
Step1：运行AXD，启动调试界面。
Step2：设置调试属性。
Step3：加载映像文件。
Step4：单步执行，观察程序的运行，寄存器值的变化。
3）保存退出。
实验二 ARM实时仿真环境建立
一、实验目的
1、熟悉 Multie-Server与 JTAG下载的方法；
2、熟悉 ADS 开发环境中“AXD Debugger”组建的使用；
3、熟悉掌握 ADS 调试程序的方法。
二、实验内容
1、正确连接实验系统硬件系统；
2、使用 Multie-Server建立主机与实验板的连接；
3、使用仿真器在线调试程序。
三、实验设备
1、硬件：
THUEA-1A实验系统；
PC 机；
JTAG 仿真器；
串口线；
并口线。
2、软件：
PC 机操作系统（WINDOWS XP）;
ARM Developer Suite v1.2；
Multi-ICE V2.2；
超级终端。
四、预备知识
1、了解 ARM 体系结构；
2、了解 ARM 汇编语言；
3、掌握 C、C++语言；
4、掌握“实验一 ADS 开发环境实验”内容。
五、基础知识
1、ARM JTAG接口电路
JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路 TAP（Test Access Port，测试访问口），经过专用的 JTAG 测试工具对内部节点进行测试。
当前大多数比较复杂的器件都支持 JTAG 协议，如 ARM、DSP、FPGA 器件等。标准的 JTAG 接口是 4 线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。

2、Multi-ICE Server 简介
Multi-ICE Server 是由 ARM 公司提供的 Windows 操作系统下 ARM JTAG 的配置程序。经过它能够使 ARM JTAG 与目标板建立通讯连接，并能够反馈目标板上 ARM 处理器的硬件信息。Multi-ICE Server 能够适应大多数 JTAG 仿真器而不需要其它特别的驱动。这个软件为主机（上位机）和实验板（下位机）之间打建了软件的桥梁（硬件的桥梁就是仿真器）。在工程的下载，调试，单步运行中这个软件要始终打开。
六、实验步骤
1、硬件连接：断电进行（串并口不支持热插拔）

2、建立超级终端：
Step1：点击“程序→开始→附件→通讯→超级终端”，进入如下画面，输入名称并选择
图标：

Step2：点击确定出现如下画面，选择 COM1，点击确定：

Step3：对端口进行如下设置，并确定：

Step4：显示超级终端界面：

3、建立实时仿真
Step1：安装Multi-ICE2.2软件
打开 Multi-ICE2.2 安装文件夹，点击 Setup.exe 可执行文件，按照软件提示选择适当路径安装 Multi-ICE2.2，假设安装路径为：C/ Program Files/ ARM/ Multi-ICE。正确安装 Multi-ICE2.2 后，打开：C/ Program Files/ ARM/ Multi-ICE，右键单击 single.cfg配置文件，选择打开方式为记事本。在 single.cfg 相同目录：C/ Program Files/ ARM/ Multi-ICE下，新建记事本文件：920t.cfg,将 single.cfg 记事本的内容复制到 920t.cfg，然后在 920t.txt 中将所有“ARM7TDMI”更改为“ARM920t”,保存。
Step2：配置Multi-ICE2.2软件
检查好实验箱仿真器和电脑并口连接，打开实验箱电源。在PC开发主机上选择开始>程序>ARM Multi-ICE v2.2>Multi-ICE Server进入Multi-ICE Server主界面

Step3：使用Multi-ICE2.2软件
点击 File/Load Configuration,查找路径为：C/ Program Files/ ARM/
Multi-ICE/920t. cfg，打开 920t. cfg 后，出现如下画面：

Step4：实时在线仿真器配置完成。
注意：并口类型是在PC的BIOS中进行设置的一般提供四种类型
□ Basic type部分BIOS提供值为Default或SPP等
□ EPP
□ ECP
□ EPP + ECP
由于ARM JTAG使用双向的并口数据总线一般ECP或EPP类型能够符合要求，但在一些比较新的BIOS版本中可能要选用基本类型而不是ECP或其它增强型，由于历史上的原因并口规范和IEEE1283协议的执行存在弹性，因此不同计算机主板厂商在并口设计上存在一些差异，当第一次使用ARM JTAG时需要对并口类型设置多作几次试验当前我们推荐用户选择EPP类型。
4、ADS编程
Step1：打开2410TEST例程。
Step2：确定 RO_Base 的地址映射在 SDRAM：0x30000000。
5、AXD仿真
Step1：运行AXD，加载映像文件。
Step2：点击“Options/Configure Target„”，选择 Multi-ICE.dll,然后点击 configure,
出现如下界面：

点击“确定”按钮，回到上一界面，点击“OK”，AXD Debugger 下实时在线仿真器 设置完成，关闭 AXD Debugger界面，再次运行，就可经过实时在线仿真器进行目标代码的下载调试。
实验三 数码管显示实验
一、实验目的
1、了解数码管的显示原理；
2、掌握数码管显示的编程方法；
3、熟悉AXD仿真调试；
4、掌握超级终端下载BIN可执行文件。
二、实验内容
1、编写程序控制数码管显示；
2、ADS软件编写程序；
3、AXD调试程序；
4、超级终端下载程序。
三、实验设备
1、硬件：
THUEA-1A实验系统；
PC 机；
JTAG 仿真器；
串口线；
并口线。
2、软件：
PC 机操作系统（WINDOWS XP）;
ARM Developer Suite v1.2；
Multi-ICE V2.2；
超级终端。
四、预备知识
1、掌握在ADS 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程；
2、了解ARM 应用程序的框架结构；
3、了解S3C2410 的I/O 口的控制。
五、基础知识
1、LED 显示原理
发光二极管数码显示器简称LED 显示器。LED 显示器具有耗电低、成本低、配置简单灵活、安装方便、耐震动、寿命长等优点，当前广泛应用于各类电子设备之中。
7 段LED 由7 个发光二极管按“日”字排列。所有发光二极管的阳极连接在一起称共阳极接法，阴极连接在一起称为共阴极接法。一般共阴极能够不需要外接电阻。

其中各二极管的排列如上图在共阳极接法中，如果显示数字“5”，需要在a、c、d、f、g 端加上高电压，其它加低电压。这样如果码表按照h、g、f、e、d、c、b、a 的顺序由高位到低位排列的话对应的码段是“6DH”。其它的字符同理能够得到。
2、数码管显示驱动
数码管的显示一般有动态显示和静态显示两大类，另外按照驱动方式又分串行驱动和并行驱动两种方式。串行驱动主要是提供串——并转换，减少控制线数量；并行驱动对每一个段提供单独的驱动，电路相对简单。
1）静态显示：
LED 数码管采用静态接口时，共阴极或共阳极节点连接在一起接地或者接高电平。每个显示位的段选线与一个8 位并行口线相连，只要在显示位上的段选位保持段码电平不变，则该位就能保持相应的显示字符。这里的8 位并行口能够直接采用并行I/O 口驱动，也能够采用串行驱动。相应的电路如下：很明显采用静态显示方式要求有较多的控制端（并行）或较复杂的电路（串行）。可是在设计中对器件的要求低。

2）动态显示
在多位LED 显示时，为了简化电路、节省端口（在很多系统中I/O 端口资源非常宝贵），将所有的段选线并联在器件上由一个8 位I/O 口控制。而共阴极（或共阳极）分别由相应的I/O 口控制，实现各位的分时选通。由于各个数码管共用一个段码输出口，分时轮流通电，从而大大简化了硬件线路。降低了成本。
可是这种方式的数码管接口电路中数码管不宜太多，一般应控制在8 个以内。否则会因为每个数码管发光时间太短而导致亮度低。若LED 位数较多，应采用增加驱动能力的方式提高显示亮度。

六、实验步骤
1、实验电路
4位共阴极并行动态数码管显示电路。ADDR20-23是位选信号引脚，DATA0-7是段码信号引脚，rGCS7和rGCS4为74HC573选通信号引脚。

2、ADS编程：led.c源程序文件

/***************************************************/
#include "2410addr.h"
#include "2410lib.h"
#include "led.h"
#define rSMG0 (*(volatile unsigned char *)0x 0000)
/****************共阴极数码管段码表*****************/
unsigned char st[16]= { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71
};
/***************************************************/ void test_led(void)
{
rGPACON=rGPACON & 0x7f7e1f; //端口A设置，位选数码管显示
//GPA5,6,7,8,15
rGPADAT=0x8000; //打开74HC573 rSMG0=st[0]; //送显示"0" rGPADAT=0x0000; //关闭74HC573 }
3、AXD调试：led.axf映像文件

4、超级终端下载：led.bin二进制文件

Xmodem协议传输BIN二进制文件。
实验四 按键数码管显示实验
一、实验目的
1、了解键盘电路原理；
2、掌握键盘电路编程方法；
3、熟悉AXD仿真调试；
4、掌握超级终端下载BIN可执行文件。
二、实验内容
1、编写程序控制数码管显示；
2、ADS软件编写程序；
3、AXD调试程序；
4、超级终端下载程序。
三、实验设备
1、硬件：
THUEA-1A实验系统；
PC 机；
JTAG 仿真器；
串口线；
并口线。
2、软件：
PC 机操作系统（WINDOWS XP）;
ARM Developer Suite v1.2；
Multi-ICE V2.2；
超级终端。
四、预备知识
1、掌握在ADS 集成开发环境中编写和调试程序的基本过程；
2、了解ARM 应用程序的框架结构；
3、了解S3C2410 的I/O 口的控制。
五、基础知识
1、LED 显示原理
发光二极管数码显示器简称LED 显示器。LED 显示器具有耗电低、成本低、配置简单灵活、安装方便、耐震动、寿命长等优点，当前广泛应用于各类电子设备之中。
7 段LED 由7 个发光二极管按“日”字排列。所有发光二极管的阳极连接在一起称共阳极接法，阴极连接在一起称为共阴极接法。一般共阴极能够不需要外接电阻。

其中各二极管的排列如上图在共阳极接法中，如果显示数字“5”，需要在a、c、d、f、g 端加上高电压，其它加低电压。这样如果码表按照h、g、f、e、d、c、b、a 的顺序由高位到低位排列的话对应的码段是“6DH”。其它的字符同理能够得到。
2、键盘驱动原理
把键盘接入嵌入式应用系统中，使系统能够感知按键状态的变化的方法有轮询和中断。 轮询方式经过把按键直接连接到系统外部I/O 总线上，使程序以访问外部端口的方式获知总 线状态，然后再读取按键所连接的位，从而判断出开关的状态。程序不断地读入外部端口的数值，如果有变化，就能够判断按键已经被按下或者被放开。
采用轮询方式效率是非常低的，它只能用于一些比较简单且功能单一的应用系统中。在大多数情况下，都是使用中断方式。
带有中断方式的矩阵键盘连接如下图：

列线经过电阻接正电源，并将行线所接的I/O 作为输出端，而列线所接的I/O 口则作为输入端。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。由于行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线（列线）就会被拉低，并经过SN74LV08，把EINT7 信号拉低，CPU 就会收到一个中断信号，这时CPU 就能够跳入中断子程序去判断哪个键被按下了。而不同于轮询方式，CPU 要不断地扫描键盘，降低了CPU 地效率。
在产生中断后就确认有键被按下，然后确认闭合键所在地位置。其方法使：依次将行线置为低电平，在逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低的行线交叉处的按键即为闭合键。
六、实验步骤
1、ADS编程：KEYBOARD.c源程序文件

/*********************按键显示程序******************/
#include <string.h>
#include "2410addr.h"
#include "2410lib.h"
#include "def.h"
/***************************************************/
void Read_value(int data); //按键显示函数
void __irq Keyboard_Int(void); //键盘扫描函数
/***************************************************/
unsigned char st[4][4]= { //共阴极数码管段码表
{0x71,0x79,0x5e,0x39},
{0x7c,0x77,0x6f,0x7f},
{0x07,0x7d,0x6d,0x66},
{0x4f,0x5b,0x06,0x3f},
};
/***************************************************/
void Test_keyboard(void) //键盘显示函数初始化
{
#define rSMG0 (*(volatile unsigned char *)0x 0000)
pISR_EINT4_7=(unsigned)Keyboard_Int;
rGPECON=rGPECON & 0xffC0157f; //端口E设置，用于连接4*4键盘
rGPECON=rGPECON | 0x1540; //GPE3~GPE6:输出;GPE7~GPE10:输入 rGPEUP=rGPEUP | 0x7f8; //GPE3~10 pull-up DISABLE rGPEDAT = rGPEDAT & 0xff87; //GPE3~GPE6:Output0
rGPACON=rGPACON & 0x7f7e1f; //端口A设置，位选数码管显示 //GPA5,6,7,8,15 IO about smg rGPADAT=0x8000; //初始显示"0"
rSMG0= 0x3f;
rGPADAT=0x0000;
rGPFCON=rGPFCON & 0x3fff; //端口F设置，外中断设置，检测键盘 rGPFCON|=(2<<14); //GPF7:INT7
rGPFUP|=(0x01<<7); //GPF7 pull-up DISABLE
rEXTINT0 &=~(0x1<<28); //
rEXTINT0 &=~(0x1<<29); //
rEXTINT0 &=~(0x1<<30); //INT7 Low level
rEINTMASK &=~(0x1<<7); //INT7 Enable 外中断开启
rSRCPND &=~(0x1<<4);
rINTMOD &=~(0x1<<4);
rINTPND &=~(0x1<<4);
rINTMSK &=~(BIT_EINT4_7);
}
/***************************************************/ void Read_value(int data) //键值显示函数
{
unsigned int keydata;
keydata=(rGPEDAT>>7) & 0xf;
switch(keydata)
{
case(0x7):
rGPADAT=0x8000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出高
rSMG0= st[data][3]; //数码管显示
rGPADAT=0x0000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出低
break;
case(0xb):
rGPADAT=0x8000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出高
rSMG0= st[data][2]; //数码管显示
rGPADAT=0x0000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出低
break;
case(0xd):
rGPADAT=0x8000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出高
rSMG0= st[data][1]; //数码管显示
rGPADAT=0x0000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出低
break;
case(0xe):
rGPADAT=0x8000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出高
rSMG0= st[data][0]; //数码管显示
rGPADAT=0x0000; //GPA5,6,7,8输出0, 15输出低
break;
}
}
/***************************************************/
void __irq Keyboard_Int(void) //扫描键值中断函数
{
int i; //定义行变量
rGPEDAT = rGPEDAT & 0xfff7;//置GPE3为低，扫描键盘第四行 rGPEDAT = rGPEDAT | 0x70; //GPE4、5、6为高
i=3;
Read_value(i); //读列键值
rGPEDAT = rGPEDAT & 0xffef;//置GPE4为低，扫描键盘第三行 rGPEDAT = rGPEDAT | 0x68; //GPE3、5、6为高
i=2;
Read_value(i); //读列键值
rGPEDAT = rGPEDAT & 0xffdf;//置GPE5为低，扫描第二行键盘 rGPEDAT = rGPEDAT | 0x58; //GPE3、4、6为高
i=1;
Read_value(i); //读列键值
rGPEDAT = rGPEDAT & 0xffbf;//置GPE6为低，扫描第一行键盘 rGPEDAT = rGPEDAT | 0x38; //GPE3、4、5为高
i=0;
Read_value(i); //读列键值
}
2、AXD调试：led.axf映像文件
4、超级终端下载：led.bin二进制文件

注意： Xmodem协议传输BIN二进制文件。VIVI采用LOAD命令加载程序。