嵌入式系统实训总结报告走马灯.doc

《嵌入式系统技术》
实训报告

学期： 日期： 实训场合：
二级学院
信息工程学院
班级

姓名

学号

实验题目
实训五、C语言控制LED灯（走马灯）

1、实验目

z 熟悉 ADS 开发环境调试环境。
z 掌握简朴 ARM 汇编指令用法。
z 掌握 S3C2440A I/O 控制寄存器配备。
z 掌握 ARM 汇编指令和 C 语言互相调用办法

2、实验设备

z PC 机、ARM 仿真器、2440 实验箱、串口线。

3、实验内容

z 熟悉 ARM 开发环境建立。
z 使用 ARM 汇编和 C 语言设立 GPIO 口相应寄存器。
z 编写跑马灯程序。

4、实验原理

C 程序与汇编程序互相调用规则
为了使单独编译 C 语言程序和汇编程序之间可以互相调用，必要为子程序间调用规 定一定规则。ATPCS ，即 ARM ， Thumb 过程调用原则(ARM/Thumb Procedure Call Standard)，是 ARM 程序和 Thumb 程序中子程序调用基本规则，它规定了某些子程序间调用 基本规则，如子程序调用过程中寄存器使用规则，堆栈使用规则，参数传递规则 等。
下面结合实际简介几种 ATPCS 规则，如果读者想理解更多规则，可以查看有关书
籍。

1． 基本 ATPCS
基本 ATPCS 规定了在子程序调用时某些基本规则，涉及下面 3 方面内容： (1)各寄存器使用规则及其相应名称。
(2)数据栈使用规则。 (3)参数传递规则。
相对于其他类型 ATPCS，满足基本 ATPCS 程序执行速度更快，所占用内存更少。 但是它不能提供如下支持： ARM 程序和 Thumb 程序互相调用， 数据以及代码位置无关
支持，子程序可重入性，数据栈检查支持。
而派生其她几种特定 ATPCS 就是在基本 ATPCS 基本上再添加其她规则而形成 。其目就是提供上述功能。

2． 寄存器使用规则

寄存器使用必要满足下面规则：
(1) 子程序间通过寄存器 R0～R3 来传递参数。这时，寄存器 R0～R3 可以记作 A0～A3。 被调用子程序在返回前无需恢复寄存器 R0～R3 内容。
(2) 在子程序中，使用寄存器 R4～Rll 来保存局部变量。这时，寄存器 R4～R11 可以 记作 V1～V8。如果在子程序中使用到了寄存器 V1～V8 中某些寄存器，子程序进入时必要 保存这些寄存器值，在返回前必要恢复这些寄存器值；对于子程序中没有用到寄存器 则不必进行这些操作。在 Thumb 程序中，普通只能使用寄存器 R4～R7 来保存局部变量。
(3) 寄存器 R12 用作子程序间 scratch 寄存器，记作 IP。在子程序间连接代码段中 常有这种使用规则。
(4) 寄存器 R13 用作数据栈指针，记作 SP。在子程序中寄存器 R13 不能用作其她用途。 寄存器 SP 在进入子程序时值和退出子程序时值必要相等。
(5) 寄存器 R14 称为连接寄存器，记作 LR。它用于保存子程序返回地址。如果在
子程序中保存了返回地址，寄存器 R14 则可以用作其她用途。
(6) 寄存器 R15 是程序计数器，记作 PC。它不能用作其她用途。

3.参数传递规则 依照参数个数与否固定可以将子程序分为参数个数固定(nonvariadic)子程序和参数
个数可变(variadic)子程序。这两种子程序参数传递规则是不同。
（1）参数个数可变子程序参数传递规则
对于参数个数可变子程序，当参数不超过 4 个时，可以使用寄存器 R0～R3 来传递参 数；当参数超过 4 个时，还可以使用数据栈来传递参数。
在参数传递时，将所有参数看作是存储在持续内存字单元中字数据。然后，依次将 各字数据传送到寄存器 R0、R1、R2、R3 中，如果参数多于 4 个，将剩余字数据传送到数 据栈中，入栈顺序与参数顺序相反，即最后一种字数据先入栈。按照上面规则，一种浮 点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递，也也许一半通过寄存器传递，另一 半通过数据栈传递。
(2)参数个数固定子程序参数传递规则 对于参数个数固定子程序，参数传递与参数个数可变子程序参数传递规则不同。
如果系统包括浮点运算硬件部件，浮点参数将按照下面规则传递：
· 各个浮点参数按顺序解决。
· 为每个浮点参数分派 FP 寄存器。
· 分派办法是，满足该浮点参数需要且编号最小一组持续 FP 寄存器。第一 个整数参数，通过寄存器 R0～R3 来传递。其她参数通过数据栈传递。
(3)子程序成果返回规则 子程序中成果返回规则如下：
· 成果为一种 32 位整数时，可以通过寄存器 R0 返回。
· 成果为一种 64 位整数时，可以通过寄存器 R0 和 Rl 返回，依次类推。
· 成果为一种浮点数时，可以通过浮点运算部件寄存器 f0、d0 或者 s0 来返回。
· 成果为复合型浮点数(如复数)时，可以通过寄存器 f0～fN 或者 d0～dN 来返回。
· 对于位数更多成果，需要通过内存来传递。

4.C 语言函数和 ARM 汇编语言函数间互相调用 高档语言函数与汇编语言函数混合调用也要遵循 ATPCS 规则，保证程序调用时参数
对的传递。在汇编程序中使用 EXPORT 伪指令声明本子程序，使其他程序可以调用此子程 序，而在 C 语言程序中使用 extern 核心字声明外部函数(声明要调用汇编子程序)，即可调 用此汇编子程序。下面给出两个例子来简介函数互相调用。

例 C 函数中调用汇编
示例中汇编子程序 strcopy 使用两个参数，一种表达目的字符串地址，一种表达源字符 串地址，参数分别存储 R0，R1 寄存器中。

#include
extern void strcopy(char*d， const char*s) //声明外部函数。即要调用汇编子程序
int mian (void)
{
const char *srcstr= "First string-source"；//定义字符串常量
char dstsrt[] = "Second string-destination"；//定义字符串变量
printf( "Before copying： /n" )；
printf ( "'%s' \n `%s/n， " srcstr， dststr) ；//显示源字符串和目的字符串内容 strcopy(dststr， srcstr) ； //调用汇编子程序，R0=dststr，R1=srcstr
printf( "After copying： \n" )
printf ( "' %s' \n '%s\n， " srcstr， dststr) ； //显示 strcopy 复制字符串成果
return(0)；
}

被调用汇编子程序：
AREA SCopy， CODE， READONLY
EXPORT strcopy ；声明 strcopy，以便外部程序引用
strcopy
；R0 为目的字符串地址
；R1 为源字符串地址
LDRB R2， [R1]， #1 ；读取字节数据，源地址加 l
STRB R2， [R0]， #1 ；保存读取 1 字节数据，目的地址加 1
CMP r2， #0 ；判断字符串与否复制完 BNE strcopy ；没有复制完毕，继续循环 MOV pc， 1r ；返回
END

例 汇编程序调用 C 程序
汇编程序设立要遵循 ATPCS 规则，保证程序调用时参数对的传递。在汇编程序中 使用 IMPORT 伪指令声明将要调用 C 程序函数。在调用 C 程序时，要对的设立入口参数， 然后使用 BL 调用。示例程序中使用了 5 个参数，分别使用寄存器 R0 存储第 1 个参数，R1 存储第 2 个数，R2 存储第 3 个参数，R3 存储第 4 个参数，第 5 个参数运用堆栈传送。由于 运用了堆栈传递参数，在程序调用成果后要调节堆栈指针。
汇编调用 C 程序汇编程序

/*函数 sum ()返回 5 个整数和*/
int sum (int a，lit b，int c，int d，int e)
{
return(a+b+c+de)；//返回 5 个变量和
}

EXPORT CALLSUM
AREA Example，CODE，READONLY

IMPORT sum ；声明外部标号 sum5，即 C 函数 sum5() CALLSUM
STMFD SP!{LR} ；LR 寄存器堆栈
ADD R1， R0， R0 ；设立 sum 函数入口参数，R0 为参数 a
ADD R2， R1， R0 ；R1 为参数 b，R2 为参数 c
ADD R3， R1， R2，
STR R3，[SP，#-4]! ；参数 e 要通过堆栈传递
ADD R3，R1，R1 ；R3 为参数 d
BL sum ；调用 sum()，成果保存在 R0
ADD SP，SP#4 ；修正 SP 指针
LDMFD SP， PC ；子程序返回
END

5、实验有关寄存器

GPBCON――端口配备寄存器

GPBDAT――端口数据寄存器

GPBUP――端口上拉电阻使能寄存器

6、实验电路图

7、实验程序实现

7.1 运用 C 语言实现跑马灯程序

/**** led_asm_c.c ****/
/*C 语言函数*/
/* 定义端口寄存器 */
#define rGPBCON (*(volatile unsigned *)0x56000010) //Port B control
#define rGPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) //Port B data
#define rGPBUP (*(volatile unsigned *)0x56000018) //Pull-up control B

/* 延迟程序 */
extern void delay(int times);

/* 主程序 */
void xmain(void)
{

rGPBCON= (rGPBCON & ~(0xff<<10)) | (0x55<<10);//GPB5-8 set output
rGPBUP = (rGPBUP & ~(0xf<<5)) | (0xf<<5)； //disable GPB pull up

while(1)
{

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))& (~(0x1<<7));//GPB7 output 0
delay(0x5000000);//调用汇编语言编写延时程序

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))& (~(0x1<<8));//GPB8 output 0
delay(0x5000000);//调用汇编语言编写延时程序0

rGPBDAT= rGPBDAT & ~(0x3<<7);//GPB7-8 output 0
delay(0x5000000);//调用汇编语言编写延时程序

rGPBDAT= rGPBDAT|(0x3<<7);//GPB7-8 output 1
delay(0x5000000);//调用汇编语言编写延时程序
}
}

7.2 ARM 汇编指令编写延时程序

/**** delay.s ****/

EXPORT delay
AREA DELAY,CODE,READONLY ;该伪指令定义了一种代码段，段名为 Init，属性只读
;下面是延迟子程序
delay
sub r0,r0,#1 ;r0r0-1
cmp r0,#0x0 ;将 r0 值与 0 相比较
bne delay ;比较成果不为 0（r0 不为 0），继续调用 delay,否则执行下一条语句
mov pc,lr ;返回

END ;程序结束符

8、实验环节

1. 连接好实验环境，将仿真器一端通过并口连接到 PC 机，将仿真器另一端通过 JTAG
线连接到 2440 实验箱 JTAG 接口。
2. 将串口线一端接到 PC 机，另一端接到 2440 实验箱 COM1 接口，打开串 口超级终端 dnw.exe，设立串口 Baud Rate 为 115200，选取 COM1。
3. 打开 ADS CodeWarrior，在 ADS CodeWarrior 中建立实验工程LED1.mcp；并 对工程进行编译。
4. 重起 2440 实验箱，实验箱会自动执行 flash 中 BIOS 程序，打开 dnw.exe 超级终端。
5. 在 dnw 中，输入“0”，选取“USB download file”，在 PC 上安装 USB 驱动。
6. 点击“USB Port” “Transmit”选取LED1 目录下可执行映象文献LED1.bin 将该文献下载到 SDRAM。
7. 下载结束后，会提示与否要及时运营，这时输入“Y”，执行LED1.bin。
8. 在 dnw 中观测实验成果。

9、实验成果

程序运营后，LED 灯 D3、D4不断闪烁，跑马灯程序运营。

10、实训分析与总结：

11、指引教师评语：

评分： 教师签字：
日期：