电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书(学)

电气信息工程专业专业课综合实训指导书（嵌入式系统综合实训）适用班级：08电气71编者：陈传虎仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写实训任务一认识CVT-PXA270教学实验系统硬件资源CVT-PXA270教学实验系统硬件模块CVT-PXA270教学实验系统的硬件部分包括：基本模块、调试模块、通讯模块、人机交互模块、A/DD/A模块、工业控制模块、IDE/CF/SD/MMC接口模块、GPRS模块、GPS模块。1.基本模块：—SDRAM存储器：主板包含64MBSDRAM。由两片16位数据宽度的SDRAM存储器组成，地址从0x30000000~0x33fffffff。—FLASH存储器：主板包含32MBNORFLASH存储器和8MBNANDFLASH，NORFLASH内部存放启动代码Bootloader、Linux内核映象、IIS测试声音文件等。其数据宽度为32位，地址从：0x00000000~0x01ffffff；NANDFLASH中包含一个cramfs文件系统，在Linux中使用。—串行通讯口：主板包含3个UART接口：UART0和UART1用作RS232串行接口，UART2用作RS485接口。UART0在Bootloader、演示程序、Linux和多个实验中用于人机交互（通过超级终端）以及文件传输；—IIS录放音接口：主板有一个可以基于DMA操作的IIS总线接口，可进行立体声录放音；—I2C总线接口：与24C08芯片接口，可以存放一些固定的配置数据；—4个LED跑马灯：可独立软件编程；—6个七段数码管：6个共阳七段数码管；—外部中断测试：一个按键用于外部中断0的测试；—复位按键：按键用于CPU复位；—两通道通用DMA，两通道具有外部请求引脚的外设DMA；—五个PWM定时器和一个内部定时器；—看门狗定时器；—8通道10-bitADC。2.调试模块:—标准JTAG接口：20针标准JTAG接口，该接口用于高速仿真调试；—简易JTAG调试接口：直连标准计算机并口，调试接口，该接口用于简易仿真调试。3.通讯模块:—以太网通讯接口：10M以太网卡；—USB接口：两个USBHOST接口，可以挂接U盘、USB鼠标、USB摄像头等USB设备。遵循USB1.1标准；—标准计算机打印口（并口）。4.人机交互模块:—显示器/触摸屏：8英寸，640X480TFT16位真彩LCD显示器；—按键：4X4按键；—PS/2键盘和鼠标接口；—USB鼠标和键盘接口。5.A/DD/A模块：仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写—10bitA/D模块。6.IDE/CF/SD/MMC接口模块:—标准IDE硬盘接口；—标准CF卡接口；—SD/MMC卡接口。7.GPRS模块:—GPRS无线通讯模块。8.GPS模块:—GPS全球定位系统模块。9.扩展模块:—100M以太网卡扩展板；—DSP接口扩展板。10.标准红外接口:—标准红外接口；仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写实训任务二ADS环境下的编程训练1工程文件的建立1）安装完ADS后，就可以开始创建工程。运行“CodeWarriorforARMDeveloperSuite”，然后点击File-New菜单，出现如下的界面：2）创建一个新工程；如上图所示建立一个新的工程，保存在d:\tmp\leddemo目录下，工程名称位leddemo，工程的类型为”ARMExecutableImage”。最后点击“确定”按钮，将生成leddemo工程，界面如下所示。3）建立一个新的代码文件，输入实验代码并存盘：选择File菜单的New，并选择“File”子页面，如下图所示。输入保存的文件名称，并选择“Addtoproject”复选框。图3－7ADTIDE创建文件对话框将下面的实验代码输入到该文件中，并点击保存。实验代码如下：unsignedcharled_status=0x00;voiddelay(intcount){仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写while(count--);}/**主函数*/intMain(intargc,char*argv[]){while(1){*((unsignedchar*)0x04005000)=led_status;delay(0xffffff);led_status++;}return0;}4）添加启动代码；上面的C代码正确运行之前必须进行一定的初始化，这部分工作通常由一段汇编代码完成，我们叫做启动代码，启动代码在实验箱配套光盘的examples\asm目录下，请将examples目录下的asm目录直接拷贝到d:\tmp\leddemo目录下。如下图所示。然后选择菜单“Project”的“AddFiles”,通过文件选择对话框将D:\tmp\leddemo\asm\start.S和D:\tmp\leddemo\asm\xlli_LowLev_Init.s两个文件选择并加入到工程中。如下图所示：仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写添加C文件和启动代码后的工程结构如下图所示：2工程环境配置由于嵌入式系统的可定制性，使得嵌入式系统软件的设置变得比较复杂，通过设置我们可以明确地定义软件的代码组织、数据组织、规定程序入口等。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写在工程窗口点击“Settings”按钮，如下图所示：将打开下图所示对话框此处必须正确设置程序运行的地址，选择左边的“ARMLinker”选项，将在右边打开如下图所示对话框，在“ROBase”中输入0xa0000000。然后点击OK按钮。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写然后选择Layout页在Object/Symbol中输入start.o，在Section中输入text。点击OK按钮。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写3工程编译在工程窗口中点击Make按钮。如果成功将出现如下所示信息提示框：此时工程编译成功。4工程调试必须要求在计算机中正确安装了ADTIDE集成开发环境。此处假设ADTIDE集成开发环境的安装路径为c:\adtide。在leddemo的工程窗口点击“Debug”按钮。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写将打开AXD调试器，如下图所示：选择options菜单的Configuretarget…对硬件调试器进行配置。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写点击Add按钮选择c:\adtide\plugin\adtrdi.dll文件，添加后界面如下图所示：点击Configure按钮，出现如下所示对话框：此处必须正确设置硬件调试方式，处理器请选择Xscale，并选择LittleEndian，对于其他的选项则请按照不同的硬件连接方式进行选择，下面分别说明:仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写（1）使用标准并口仿真器连接：计算机并口连接到标准并口仿真器，标准并口仿真器然后通过20针JTAG线连接到实验箱的JTAG接口，此时实验箱左上方的拨动开关的3和4必须拨动到“OFF”状态。如果使用这种方式则此处对话框的Emulate处请选择“Standard”，Port请选择正确的计算机并行端口，一般设置为“LPT1”。（2）使用简易并口仿真器连接：计算机并口直接连接到实验箱的SimpleJTAG接口，此时实验箱左上方的拨动开关的3和4必须拨动到“ON”状态。如果使用这种方式则此处对话框的Emulate处请选择“Simple”，Port请选择正确的计算机并行端口，一般设置为“LPT1”。（3）使用USB仿真器连接计算机并口连接到标准USB仿真器，标准USB仿真器然后通过20针JTAG线连接到实验箱的JTAG接口，此时实验箱左上方的拨动开关的3和4必须拨动到“OFF”状态。如果使用这种方式则此处对话框的Emulate处请选择“USB”，Port则不用设置。设置完毕，点击OK退出。然后在点击OK退出配置窗口，此时，将自动连接实验箱（在此之前必须将实验箱和仿真器上电）如果正确将提示下面的信息。如果出现这个提示，表示目标系统正确，接下来可以下载程序，下载程序有两种方式：（1）点击File菜单的LoadImage…选项并选择“D:\tmp\leddemo\leddemo_Data\DebugRel\led.axf”文件。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写点击打开按钮将自动下载前面编译的leddemo程序，如下图所示：然后点击Execute菜单的Go子菜单两次将运行程序，程序的运行效果为实验箱的四个跑马灯闪烁。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写（2）关闭AXD窗口，并在leddemo的工程窗口点击Debug按钮，如下图所示，在前面配置正确的前提下将自动下载leddemo程序，然后点击Execute菜单的Go子菜单两次将运行程序，程序的运行效果为实验箱的四个跑马灯闪烁。仅供08电71使用-陈传虎电气信息工程专业专业课综合实训计划指导书陈传虎编写实训任务三u-boot训练1.BootLoader的概念BootLoader是系统加电后运行的第一段软件代码。回忆一下PC的体系结构我们可以知道，PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的引导程序一起组成。BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的引导程序读到系统的RAM中，然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。而在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。在基于XScale核的嵌入式系统中，系统在上电或复位时将从地址0x00000000开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。简单地说，BootLoader就是在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为昀终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境。对于一个嵌入式系统来说，可能有的包括操作系统，有的小型系统也可以只包括应用程序，但是在这之前都需要BootLoader为它准备一个正确的环境。通常，BootLoader是依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式领域，为嵌入式系统建立一个通用的BootLoader是很困难的。1)BootLoader的移植和修改每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader。除了依赖于CPU的体系结构外，BootLoader实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，比如板卡的硬件地址分配，RAM芯片的类型，其他外设的类型等。也就是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们是基于同一种CPU而构建的，如果他们的硬件资源和配置不一致的话，要想让运行在一块板子上的BootLoader程序也能运行在另一块板子上，也还是需要作一些必要的修改。2)BootLoader的安装系统加电或复位后，所有的CPU通常都从CPU制造商预先安排的地址上取指令。PXA270在复位时都从地址0x00000000取它的第一条指令。而嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备(比如：ROM、EEPROM或FLASH等)被安排这个起始地址上，并将Booloder程序存储到这段存储器上。在系统加电后，CPU将首先执行保存在该地址的BootLoader程序。3)用来控制BootLoader的设备或机制串口通讯是昀简