嵌入式系统及应用实验内容

嵌入式系统及应用实验嵌入式系统及应用实验以SmartARM2300工控开发平台及PC机为主要硬件设备。SmartARM2300工控开发平台采用NXP公司生产的芯片LPC2378(ARM7TDMI-S核)，具有JTAG调试等功能，除了本身的GPIO、TIMER、PWM、SPI、A/D、D/A功能外，还提供4个UART串口、IrDA接口、USBDevice接口、CAN总线、SD/MMC卡、MODEM接口、以太网接口等功能。1．相关的硬件电路⑴系统电源电路图3.1系统电源电路⑵键盘、蜂鸣器及LED电路图3.27个独立按键电路图3.3直流蜂鸣器电路图3.4SPI驱动8个LED指示灯⑶串行口接口电路图3.5UART0＆UART2＆UART3串行口接口电路⑷IrDA（红外）通讯接口电路图3.6IrDA（红外）通讯接口电路⑸JTAG调试接口、RST复位键及ISP选择电路图3.7JTAG调试接口电路图3.8RST复位键及ISP选择电路2．跳线器说明SmartARM2300工控开发平台跳线器说明如表3.1所列。JP1跳线布局如图3-9所示。图3.9JP1跳线布局表3.1SmartARM2300跳线器一览表跳线器标号I/O功能说明I/O复用情况JP1JP1-1RXD3P4.29UART3接口，至SP3232E输入端，短接时有效JP1-5的IR＿R，做UART3实验时，必须将JP1-5的IR＿R跳线断开TXD3P4.28JP1-5的IR＿T，做UART3实验时，必须将JP1-5的IR＿T跳线断开JP1-2RXD0P0.3UART0接口，至SP3232E输入端，短接时有效TXD0P0.2JP1-3RXD2P0.11UART2接口，至SP3232E输入端，短接时有效TXD2P0.10JP1-4MDCDP2.3UART1接口，至SP3232E输入端，具有MODEM接口功能，短接时有效MDSRP2.4MRXDP2.1JP24接口MCTSP2.2MRIP2.6MDTRP2.5MTXDP2.0JP24接口MRTSP2.7JP1-5IR＿ENP3.26模式选择，短接时有效IR＿RP4.29IrDA收发器数据输出，短接时有效JP1-1的RXD3，做IrDA实验时，必须将JP1-1的RXD3跳线断开IR＿TP4.28IrDA收发器数据输入，短接时有效JP1-1的TXD3，做IrDA实验时，必须将JP1-1的TXD3跳线断开JP1-64线，CAN控制器发送/接收线JP1-79线，SD/MMC卡控制及数据线JP1-8KEY1P0.6独立按键1，短接时有效KEY2P0.7独立按键2，短接时有效KEY3P0.8独立按键3，短接时有效KEY4P0.9独立按键4，短接时有效KEY5P0.10独立按键5，短接时有效KEY6P0.11独立按键6，短接时有效KEY7P0.25独立按键7，短接时有效JP1-9BEEPP1.27蜂鸣器驱动输入，短接时有效JP1-10MOSIP1.2474HC595与SPI接口连接的跳线，短接时有效/CSP1.21SCLKP1.20MISOP1.23JP4V-TESTP1.31LPC2378片内A/D的AD0.5通道电压输入，短接时有效JP5ISPP2.10ISP功能使能，短接时有效实验一ADS集成开发环境使用与仿真调试一．实验目的熟悉ADS集成开发环境与仿真调试的使用方法。二．实验设备及器件PC机一台SmartARM2300工控开发平台一台三．实验内容与实验步骤ADS集成开发环境是ARM公司推出的ARM核微控制器集成开发工具式，ADS(ARMDeveloperSuite)成熟版本为ADS1.2。ADS1.2支持ARM10之前的所有ARM系列微控制器，支持软件调试及JTAG硬件仿真调试，支持汇编、C、C++源程序。ADS1.2由代码生成工具、CodeWarriorIDE集成开发环境、AXD调试器、指令模拟器、ARM开发包和ARM应用库6个部分组成，用户一般直接操作的是CodeWarriorIDE集成开发环境和AXD调试器。ADS1.2使用了CodeWarriorIDE集成开发环境，并集成了ARM汇编器、ARM的C/C++编译器、Thumb的C/C++编译器、ARM连接器，包含工程管理器、代码生成接口中、语法敏感编辑器、源文件和类浏览器等等。AXD调试器为ARM扩展调试器（即ARMExtendedDebugger），包括ADW/ADU的所有特性，支持硬件仿真和软件仿真（ARMulator），AXD能够装载映像文件到目标内存，具有单步、全速和断点等调试功能，可以观察变量，寄存器和内存的数据等等。1．工程的编辑⑴建立工程点击windows操作系统【开始】-【程序】-【ARMDeveloperSuitev1.2】-【CodeWarriorforARMDeveloperSuite】启动MetrowerksCodeWarrior，或者双击“CodeWarriorforARMDeveloperSuite”快捷方式启动。启动ADS1.2IDE，如图3.10所示。图3.10ADS1.2IDE界面点击【File】菜单，选择【New...】即弹出New对话框，如图3.11所示。图3.11New对话框选择工程模块为ARM可执行映像（ARMExecutableImage），在其它场合也可能选ARMExecutaleImageforLPC2300，或Thumb可执行印象（ThumbExecutableImage），或Thumb，ARM交至映像（ThumbARMInterworkingImage）等，然后在【location】项选择工程存放路径（请建立自己的文件夹），并在【projectname】项输入工程名称（后缀名自动设置，为mcp），点击【确认】按钮即可建立相应工程（下文有时也把工程称为项目）。在集成环境中会弹出工程窗口如图3.12所示，此时工程中还没有任何源文件。图3.12集成环境中的工程窗口系统自动为每个工程建立三个目标（默认的名称为DebugRel,Release,Debug），主要是方便同一个工程在调试应用不同场合对应不同目标（可在后续的设置中为每个目标建立不同的参数）；对简单应用可不考虑目标之间的区别，只对其中的一个默认目标(DebugRel)进行操作即可。⑵建立文件建立一个文本，以便输入用户程序，点击“NewTextFile”图标按钮，如图3.13所示。图3.13“NewTextFile”图标按钮然后在新建文件（untiled）中，根据需要完成的任务，编写合适的程序，程序编写结束后，点击“save”图标按钮将文件存盘（或从【File】菜单选择【save】，要求输入文件全名（汇编程序后缀名为.S；C语言程序后缀名为.C），如TEST1.S（汇编程序），TEST1.C(C语言程序)。注意，请将文件保存到步骤⑴中建立的工程目录下，以便于管理和查找。当然，也可以New对话框选着【File】页来建立源文件，如图3.11所示，或使用其他文本编辑器建立或编辑源文件。⑶添加文件到工程在工程窗口中【File】页空白处点击鼠标右键，弹出浮动菜单，如图3.14所示。选着“addFlie...”即可弹出“Sslectfiletoadd...”对话框，如图3.15所示，选择相应工程需要的源文件（可按着Ctrl键一次选择多个文件），点击【打开】按钮；弹出“AddFiles”对话框,如图3.16所示,点击【OK】按钮,为工程中的三个目标均添加文件即可。C语言中的头文件（.h）及汇编语言中的包含文件(.INC)编译系统会自动添加，但这些文件必须在相应的目录下，编译系统才能找到并确定。另外，用户也可以在【Project】菜单中选择【AddFile...】来添加源文件，或使用New对话框选择【File】页来建立源文件时选择加入工程（即选中“AddtoProject”项）。图3.14在工程窗口中添加源程序图3.15Selectfilestoadd...对话框图3.16Addfilestotargets窗口⑷编辑连接工程工程窗口中的图标按钮如图3.17所示，通过这些图标按钮，可以快速地可对目标DebugRel进行工程设置，编译连接，启动调试等等（在不同的菜单项上可以分别找到相应的菜单命令）。6个图标按钮，它们从左至右分别为：DebugRelSettings...工程设置，如地址设置，输出文件设置，编译选项灯，其中DebugRel为当前的生成目标（targetsystem）；SynchronizeModificationDates同步修改日期，检查工程中每个文件的修改日期，若发现有更新（如使用其它编辑器编辑源文件），则在Touch栏标记“√”；Make编译连接（快捷键为F7）；Debug启动AXD进行调试（快捷键为F5）；Run启动AXD进行调试，并直接运行程序；ProjectInspector工程检查，查看和配置工程中源文件的信息。图3.17工程窗口中的图标按钮点击“DebugRelSettings...”图标按钮，即可对目标DebugRel进行工程的地址设置、输出文件设置、编辑选项等。在“TargetSettings”对话框，将Post-linker选择为ARMformELF（ARM可执行格式），如图3.18所示。图3.18DebugRelSettings窗口在“ARMLinker”对话框设置连接地址，由汇编语言编写的软件，在Linktype单选项选择Simple，设置连接地址为0x40000000（LPC2300SRAM的地扯），如图3.19所示。若由C语言编写的软件，在Linktype单选项选择Scattered，由分散加载文件设置连接地址，如实验三及实验三以后的程序。图3.19连接地址设置窗口其余DebugRelSettings采用默认设置即可，设置结束后直接点击工程窗口的“Make”图标按钮，即可完成编译连接。若编译出错，会有相应的出错提示，双击出错提示行信息，编辑窗即会使用光标指出当前出错的源代码，编辑连接输出窗口如3.20图所示。同样可在【Project】菜单中找到相应的命令。图3.20编译连接输出窗口Touch栏用于标记文件是否已编译，若打上“√”则表明对应文件需要重新编译，如图3.21所示，。可以通过单击该栏位置来设置/取消符号“√”。图3.21工程窗口中Make操作重新编译之前，建议将原来生成的目标文件都删除，方法如下，点选“project”下拉菜单的“RemoveObjectcode”-“AllTargets”，如图3.22所示，删除了旧目标文件后，所有文件都被“touch”上了，此时可对整个工程进行重新编译。图3.22删除旧的目标文件⑸打开旧工程点击【Flie】菜单，选择【Open】即弹出“打开”对话框，找到相应的工程文件（*.mcp），单击【打开】即可。在工程窗口的【files】页中，双击源程序的文件名即可打开该文件进行编辑。2．工程的调试⑴选择调试的方式当工程编译连接通过后，在工程窗口中点击“Debug”图标按钮（或者使用快捷F5），即可启动AXD（也可以通过【开始】菜单启动AXD）。点击菜单【options】选择【ConfigureTarget...】，即弹出ChooseTarget窗口，如图3.23所示。Target项中的前两项，分别为ADP(JTAG硬件仿真)和ARMUL(软件仿真)，为ADS1.2自带；Target项中的第三项H-JTAG为EasyJTAG-H仿真器驱动，参见稍后的描述。图3.23ChooseTarget窗口选择仿真驱动程序后，点击【File】选择【LoadImage...】加载ELF格式的可执行文件，即*.axf文件。（说明：当工程编译连接通过后，在“工程名\工程名_Data\当前的生成目标”目录下就会生成一个*.axf调试文件。比如工程TEST，当前的生成目标Debug，编译连接通过后，则在...\TEST\TEST_Data\Debug目录下生成TEST.axf文件。）⑵调试工具条AXD运行调试工具条如图3.24所示，调试观