嵌入式开发实验手册

嵌入式系统原理与应用实验栗华编著山东大学信息科学与工程学院二零一四年三月目录第一章实验硬件平台..........................................................................................................31.1北京博创UP-TECH三合一实验箱简介.........................................................................31.2跳线设置参考.................................................................................................................71.3资源占用情况.................................................................................................................8第二章嵌入式系统开发环境简介......................................................................................102.1ADS介绍.........................................................................................................................102.2安装ADS1.2软件：......................................................................................................112.3使用ADS1.2软件：......................................................................................................18第三章软件仿真实验......................................................................................................423.1实验一ARM汇编指令实验1—简单数据搬移实验.................................................423.2实验二ARM汇编指令实验2—字符串拷贝实验....................................................443.3实验三ARM汇编指令实验3--ARM处理器工作模式实验...................................473.4实验四ARM汇编与C混合编程实验—ARM启动过程控制实验..........................54第四章硬件接口实验......................................................................................................644.1仿真器的安装与设置...................................................................................................644.2实验五ARM硬件接口实验1—基本IO实验.......................................................714.3实验六ARM硬件接口实验2—外部中断实验.....................................................94第一章实验硬件平台1.1北京博创UP-TECH三合一实验箱简介本实验指导书所依赖的硬件平台为北京博创兴盛科技有限公司生产的一种ARM9/Xscale经典三核心教学科研平台（型号：UP-TECHS2410/S2440/P270），本平台兼容PXA270核心CPU及S3C2410、S2440核心CPU的全部功能，是北京博创多年来嵌入式教学产品开发经验的结晶。这里选配的是S3C2440核心板。图1-1UP-CUP三合一实验箱外观应用案例：※支持Linux、WinCE、Vxworks、μC/OS-Ⅱ4套操作系统；※核心板可更换，同时拥有ARM9(S3C2410和S3C2440)和XScale（PXA270）；※中国电子学会嵌入式工程师认证考试和师资培训指定平台；硬件资源：CPUS3C2410A（ARM9主频202MHz）S3C2440（ARM9主频400MHz）PXA270（XScale架构最高频率可达520MHz）内存64MSDRAMFlashS3C2410A64MNandFlashS3C24402MNorFlash、256MNandFlashPXA27016MNorFlash、64MNandFlashLCD和触摸屏4线电阻式触摸屏8寸TFT真彩色液晶屏接口资源2个RS232标准串口1个RS485接口IDE接口一个DM9000网络接口，另预留一个接口VGA接口和视频信号输出4个主USB口、1个从USB口SPI接口SD/MMC接口I2C接口（I2C存储器2片）CAN总线接口DA接口CF卡接口（PCCard模式）168针扩展接口立体声耳机、线路、MIC接口板载UP-LINKJTAG调试器其他资源AD电位器1个可产生中断的按键17键数字键盘（MEGA8扩展）3个IO控制的LED2位LED数码管（CPLD驱动）8*8点阵LED直流电机模块（闭环测速功能）实时时钟软件资源嵌入式Linux操作系统内核S3C2410ALinux2.4.18、Linux2.6.24S3C2440Linux2.6.24PXA270Linux2.6.9文件系统RAMDISKYAFFS驱动支持系统中断和系统时钟驱动串口驱动（Serialdevicedriver）块设备驱动（IDE硬盘，SD卡）NandFlash驱动AD驱动直流电机驱动板载键盘驱动网卡驱动实时时钟驱动USBHost驱动液晶（LCD）驱动，触摸屏驱动音频驱动USB设备驱动……网络协议及网络应用程序完整的TCP/IP协议WebServer图形界面支持QT4开发工具JTAG烧写Flash工具，arm-linux-gcc交叉编译器，文件系统制作工具等WinCE操作系统版本WindowsCE5.0（S3C2410和PXA270均可支持）WindowsCE6.0（PXA270支持）驱动支持系统中断驱动串口驱动（Serialdevicedriver）存储设备驱动（SD卡）NandFlash驱动以太网卡驱动（DM9000A）实时时钟驱动USBHost驱动USBSlave驱动液晶（LCD）驱动触摸屏驱动音频驱动多媒体软件mediaplayer媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV，mp3等多种媒体解码Vxworks操作系统（S3C2410和PXA270均可支持）板级支持包Vxworks5.5.1BSP开发环境支持Tornado2.2.1μC/OS-Ⅱ操作系统（S3C2410）操作系统μC/OS-IIforARM源码，应用程序源码图形用户界面自主开发的API函数库开发工具支持EWARM开发环境结构说明图1-2UP-TECH三合一实验箱实物结构图1-2UP-TECH三合一实验箱框图结构图1-3UP-TECH三合一实验箱框图结构版图1.2跳线设置参考说明：◆PCB上所有“EXPORT”丝印字符表示168Pin扩展槽◆JP1401RESET-SEL：设置复位电路，位置JTAG20插座下方。1－2：ICE的ICE-TRST复位信号可以控制系统复位信号RESET。2－3：ICE的ICE-TRST复位信号不可以控制系统复位信号RESET。◆JP1402JTAGSEL：选择JTAG电路，位置JTAG20插座下方。1－2：使能板载的UP-LINKJTAG电路。2－3：使用外部的JTAG电缆或者ARMICE仿真器。◆JP1103TXD1-SEL◆JP1104RXD1-SEL：UART1选择扩展槽或者RS232的DB9插座。1－2：UART1连接RS232-1，从DB9串口插座输出。2－3：UART1连接到扩展槽。◆JP1101TXD2-SEL◆JP1102RXD2-SEL：UART2选择跳线，分别为RS485、IrDA、扩展槽1－2：UART2连接到RS485总线上。2－3：UART2连接到扩展槽上。3－4：UART2连接到扩展槽上。4－5：UART2连接到IrDA红外线电路上。1.3资源占用情况表1-1UP-TECHS2410/S2440实验箱资源占用第二章嵌入式系统开发环境简介(ADS1.2安装及使用)2.1ADS介绍ADS全称为ARMDeveloperSuite，是ARM公司的集成开发环境软件，其功能非常强大。它的前身是SDT，SDT是ARM公司几年前的开发环境软件，目前SDT早已经不再升级。国内大部分开发者使用的ADS的版本是1.2。ARMADS由六个部分组成，分别是：代码生成工具、集成开发环境、调试器、指令集模拟器、ARM开发包和ARM应用包。1)代码生成工具代码生成工具由源程序编辑、汇编及链接工具集组成、ARM公司针对ARM系列的每一种结构都进行了专门的优化处理，其代码生成工具最终生成的可执行文件最小，可以比用其他公司工具套件生成的文件小20%。2)集成开发环境CodeWarriorforARM是一套完整的集成开发工具，充分发挥了ARMRISC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,因此节省了在操做工具上花的时间,使得开发人员有更多的精力投入到代码编写上来。3)调试器ADS中包括3个调试器，分别是ARM扩展调试器AXD、向下兼容的ADW/ADU和ARM符号调试器armsd。AXD是目前最常用的调试器，armsd作为命令行调试工具用于辅助调试，可以用于其他操作系统平台上。4)指令集模拟器ARM中的指令集模拟器可以实现在PC机上对基于内核处理器的ARM和Thumb提供精确的模拟，从而可以在没有硬件支持的情况下实现部分调试工作。5)ARM开发包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。6)ARM应用库ADS的ARM应用库完善并且增强了SDT（ADS的前身）中的函数库，同时还包括一些非常有用的源码例程。用户使用ARMADS开发应用程序与使用ARMSDT完全相同，可以选择使用Angel驻留模块或者JTAG仿真器。目前大部分JTAG仿真器都支持ARMADS。2.2安装ADS1.2软件：1.打开桌面上ADS1.2的文件夹，双击SETUP.EXE。安装界面如下图2-1，选择“Next”继续。图2-1ADS1.2安装界面12.选择“YES”，同意安装许可，如下图2-2。图2-2ADS1.2安装界面23.选择安装路径，安装到适当的地方，保证空间足够（200M左右），此处默认为C：\ProgramFiles\ARM，选择“Next”继续，如下图2-3。图2-3ADS1.2安装界面34.选择完全安装Full的方式，点击“Next”继续，如下图2-4。图2-4ADS1.2安装界面45.连续点击“Next”继续，如下图2