嵌入式系統(tǒng)ARM實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)一 基于ADS開發(fā)環(huán)境的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二嵌入式Linux交叉開發(fā)環(huán)境的建立 實(shí)驗(yàn)三 嵌入式 Linux 環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)課程名稱嵌入式系統(tǒng)B班級(jí)學(xué)號(hào)B13010711姓 名馬俊民開課時(shí)間2015/2016學(xué)年 第1學(xué)期實(shí)驗(yàn)一 基于 ADS 開發(fā)環(huán)境的程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí) ADS 開發(fā)環(huán)境的使用；2、學(xué)習(xí)和掌握 ADS 環(huán)境下的匯編語(yǔ)言及 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；3、學(xué)習(xí)和掌握匯編語(yǔ)言及 C 語(yǔ)言的混合編程方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、編寫和調(diào)試匯編語(yǔ)言程序；2、編寫和調(diào)試 C 語(yǔ)言程序；3、編寫和調(diào)試匯編語(yǔ)言及 C 語(yǔ)言的混合程序；4、編寫程序測(cè)試多寄存

2、器傳送指令的用法。三、實(shí)驗(yàn)原理ADS全稱為ARM Developer Suite，是ARh公司推出的新一代 ARM集成開發(fā) 工具。現(xiàn)在常用的ADS版本是ADS1.2,它取代了早期的ADS1.1和ADS1QADS用于無操作系統(tǒng)的ARM系統(tǒng)開發(fā)，是對(duì)裸機(jī)（可理解成一個(gè)高級(jí)單片機(jī)） 的開發(fā)。ADS具有極佳的測(cè)試環(huán)境和良好的偵錯(cuò)功能，它可使硬件開發(fā)工作者更 深入地從底層去理解 ARM處理器的工作原理和操作方法，為日后自行設(shè)計(jì)打基 礎(chǔ)，為 BootLoader 的編寫和調(diào)試打基礎(chǔ)。1. ADS軟件的組成ADS由命令行開發(fā)工具、ARM!行時(shí)庫(kù)、GUI開發(fā)環(huán)境（CodeWarrior和AXD、 實(shí)用程序、支

3、持軟件等組成。2. GUI 開發(fā)環(huán)境ADS GUI開發(fā)環(huán)境包含 CodeWarrior和AXD兩種，其中Code Warrior是集 成開發(fā)工具，而AXD是調(diào)試工具。使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程簡(jiǎn)單、方便，適用于初始化硬件代碼、啟動(dòng)代碼等。 匯編語(yǔ)言具有一些相同的基本特征：1. 一條指令一行。2. 使用標(biāo)號(hào)（ label 、給內(nèi)存單元提供名稱，從第一列開始書寫。3. 指令必須從第二列或能區(qū)分標(biāo)號(hào)的地方開始書寫。4. 注釋必須跟在指定的注釋字符后面，一直書寫到行尾。在ARME編程序中，每個(gè)段必須以AREA乍為段的開始，以碰到下一個(gè)AREA 作為該段的結(jié)束，段名必須唯一。程序的開始和結(jié)束需以ENTR郴EN

4、D來標(biāo)識(shí)。嵌入式C語(yǔ)言設(shè)計(jì)是利用基本的C語(yǔ)言知識(shí)，面向嵌入式工程實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行 程序設(shè)計(jì)。為了使單獨(dú)編譯的C語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用，必須為 子程序之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。 ATPCSft是ARM程序和Thumb程序中子程序 調(diào)用的基本規(guī)則。四、實(shí)驗(yàn)過程與關(guān)鍵代碼分析1. 創(chuàng)建項(xiàng)目工程在File菜單中選擇New命令，打開一個(gè)新建工程對(duì)話框。 在Project選 項(xiàng)卡下，選擇 ARM Executable Image, 然后在 Project name 文本框里輸入項(xiàng)目名稱，點(diǎn)擊確定。彈出工程窗口。選擇File菜單中的New命令，選擇File 中輸入要?jiǎng)?chuàng)建的文件名。 匯編程序以 .s

5、結(jié)尾， 文本框中指定文件的存放位置，選中 Add to標(biāo)簽頁(yè)，在 File name 文本框 c 程序以 .c 結(jié)尾。 在 LocationProject ，在 Targets 中選中DebugRel,單擊確定關(guān)閉窗口。2. 用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn) 10 的階乘AREA EXAMPLE, CODE, READONLYENTRY startMOV R0, #10MOV R1, #1LOOPMUL R0, R0, R1SUB R0, R0, 1CMP R0, #1BHI LOOPEND在這個(gè)程序中，我們首先對(duì)R0和R1賦值，將R0作為一個(gè)變量，而R1作為一個(gè)存貯階乘值的寄存器。在每進(jìn)行一次乘法之后

6、，將R0減1。同時(shí)在做完減法后進(jìn)行判斷，如果此時(shí)R0大于1,貝U返回繼續(xù)乘法，否則結(jié)束程序，輸出結(jié)果3. 用調(diào)用子程序的方法實(shí)現(xiàn)1!+2!+3!+10!，代碼如下：asmp.sAREA JC, CODE, READONLYEXPORT JCPENTRYJCPADDR3, R0, #1MOVR2, #1MOVR1, #1LOOP MULR0, R1, R2MOVR1, R0ADDR2, R2, #1CMPR2, R3 BNELOOP NOPNOP MOVPC, LRENDPROGC.c#include Extern int JCP(int N) int main()int res=0;int m

7、=10;int i;for (i=1;iTEXT2=“OLLEH” AREA invstring, CODE, READONLY startADRR1，TEXT1ADRR2，TEXT2MOVR3,#0LOOPLDRBR0， R1, #1ADDR3，R3， #1CMPR0， #0BNELOOPSUBR1，R1，#2LOOP1LDRB R0，R1, #-1STRB R0，R2, #1SUBR3，R3,#1CMPR3，#1BNELOOP1MOVR5，#&55TEXT1=“HELLO”， 0ALIGNTEXT2=“OELLH”END五、實(shí)驗(yàn)小結(jié) 在這次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會(huì)了如何使用匯編程序進(jìn)行編程。對(duì)匯編程序

8、編程一些 基本的要求有了一定的了解，學(xué)習(xí)了 C 語(yǔ)言的語(yǔ)法和在其中調(diào)用匯編程序的方 法。學(xué)會(huì)了利用CodeWarrior IDE開發(fā)C和ARM匚編代碼。學(xué)會(huì)了在AXD中進(jìn)行 代碼調(diào)試的方法和過程，對(duì)AXD的調(diào)試有初步的了解。實(shí)驗(yàn)二 嵌入式 Linux 交叉開發(fā)環(huán)境的建立一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握嵌入式 Linux 交叉開發(fā)環(huán)境的建立方法2、學(xué)習(xí)和掌握 Linux 常用命令3、學(xué)習(xí)和掌握 vi 編輯器的使用二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、搭建嵌入式 Linux 交叉開發(fā)環(huán)境2、熟悉 Linux 的常用命令3、熟悉 vi 編輯器的常用命令 三、實(shí)驗(yàn)原理Linux系統(tǒng)是UNIX系統(tǒng)的分支，是UNIX的微機(jī)版。Linux具

9、有異常豐富的 驅(qū)動(dòng)程序資源，支持各種主流的硬件設(shè)備與技術(shù)。Linux包含了現(xiàn)代的UNIX操作系統(tǒng)的所有功能特性，這些功能包括多任務(wù)、虛擬內(nèi)存、虛擬文件系統(tǒng)、進(jìn)程 間通信、對(duì)稱所處理器、多用戶支持等。Vi編輯器是所有UNIX和 Linux下的標(biāo)準(zhǔn)編輯器。它包含 3種工作模式。 嵌入式系統(tǒng)是專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它對(duì)系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積、 功耗等有嚴(yán)格的要求。 大部分嵌入式系統(tǒng)沒有大容量存儲(chǔ)設(shè)備， 一般不能安裝大 型開發(fā)軟件，系統(tǒng)的開發(fā)需要采用交叉開發(fā)模式。四、實(shí)驗(yàn)過程與關(guān)鍵代碼分析實(shí)驗(yàn)用的是UP-NetARM2410-S試驗(yàn)箱，里面配有三星的芯片 S3c2410X 打開電腦上VMWar軟件

10、，在 Windows系統(tǒng)下啟動(dòng)虛擬機(jī)里的 Linux系統(tǒng)。接著需要1. 宿主機(jī)的環(huán)境搭建下載并運(yùn)行 VMWar，e 根據(jù)向?qū)?chuàng)建一臺(tái)新虛擬機(jī)并選擇 Linux 作為客戶操 作系統(tǒng)，再根據(jù)向?qū)О惭b RedHat Linux 9.0 。2. 虛擬機(jī)中啟動(dòng) Linux 操作系統(tǒng)使用 root 登陸，用戶名為 root ，密碼為 123456。之后對(duì)共享文件設(shè)置進(jìn) 行調(diào)整：打開 settings 界面，打開 shared folders 功能，同時(shí)將路徑設(shè)置到有課前下載的軟件的目錄下3. 開發(fā)工具軟件的安裝( 1)安裝 gcc打開 Linux 后，打開終端窗口，在共享的目錄下找到 install.sh

11、 并運(yùn)行， 命令如下：ls. / install.sh安裝程序?qū)⒆詣?dòng)建立 /arm2410s 目錄，并將所有的開發(fā)軟件包安裝到 /arm2410s 目錄下， 同時(shí)自動(dòng)配置編譯環(huán)境， 建立合適的符號(hào)鏈接。 安裝完 成后在目錄 /opt/host/armv4l/bin/ 下應(yīng)該能看到主編譯器。(2)配置PATH路徑vi .file將里面 PATH變量改為 PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv41/bin/;存盤后執(zhí)行source .bash_profile以后 armv4l-unknown-linux-gcc 將被自動(dòng)搜索到4. 宿主機(jī)上的開發(fā)環(huán)境

12、配置( 1 )配置 IP 地址ifconfig eth0 21命令配置了宿主機(jī)的IP地址。然后打開網(wǎng)絡(luò)配置窗口，重新探測(cè)MAC地址。重新激活。( 2)關(guān)閉防火墻單擊“ Red菜單一“系統(tǒng)設(shè)置安全級(jí)別” 一打開“安全級(jí)別配置”窗 口，選擇“無防火墻選項(xiàng)。 ”( 3)配置 NFS。單擊“ Red菜單一“系統(tǒng)設(shè)置服務(wù)器設(shè)置服務(wù)”，在“服務(wù)配 置”窗口中勾選 nfs ，單擊“開始”(4) NFS設(shè)置單擊“ Red菜單一“系統(tǒng)設(shè)置服務(wù)器設(shè)置NFS服務(wù)器”,打開 “ NFS服務(wù)器配置”窗口，設(shè)置 NFS共享。然后在NFS服務(wù)器中增加主機(jī)IP地址的鏈接許可和目錄。完成配置。5. 目標(biāo)機(jī)

13、的信息輸出Windows系統(tǒng)下，“開始所有程序附件通訊超級(jí) 終端，新建一個(gè)通信終端。區(qū)號(hào)、電話號(hào)碼隨意輸入。設(shè)置每秒位數(shù)為 “115200，數(shù)據(jù)位為“ 8，無奇偶校驗(yàn)，停止位為“ 1，無數(shù)據(jù)流控制。單 擊“確定。6. 程序的運(yùn)行 打開超級(jí)終端，啟動(dòng) Linux ，屏幕顯示：/mnt/yaffs在超級(jí)終端上執(zhí)行掛載命令：/mnt mount - t nfs 21:/arm2410s /mnt/nfs 掛載成功后可執(zhí)行程序。五、實(shí)驗(yàn)小結(jié)在這次實(shí)驗(yàn)中， 學(xué)會(huì)建立 Linux 交叉開發(fā)環(huán)境， 學(xué)會(huì)了 ls 和 vi ，cd 等常用 的 Linux 命令，并掌握了 Vi 編輯器的使

14、用方法。同時(shí)知道了如何在搭建失敗時(shí) 尋找錯(cuò)誤進(jìn)行排錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)三 嵌入式 Linux 環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握嵌入式 Linux 環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)方法2、學(xué)會(huì)編寫 Makefile 文件 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、熟悉嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的使用 2、編寫 C 程序和 Makefile 文件3、編譯程序產(chǎn)生可執(zhí)行程序4、完成主機(jī)的掛載和程序的執(zhí)行 三、實(shí)驗(yàn)原理在嵌入式 Linux 環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)方法有一下幾個(gè)步驟： 1. 編寫源程序2. 編寫 Makefile 文件3. 編譯程序4. 運(yùn)行和調(diào)試程序5. 將生產(chǎn)的可執(zhí)行文件加入文件系統(tǒng)。 前三個(gè)步驟在宿主機(jī)上完成，后面的步驟在目標(biāo)機(jī)上完成四、實(shí)驗(yàn)過

15、程與關(guān)鍵代碼分析1. 建立工作目錄 mkdir hello cd hello2. 編寫源程序用 vi 編輯器編輯 Hello.c 文件 vi Hello.c在 Vi 中輸入源程序如下： #include main()printf( “hello world n” );3編寫 Makefile 文件vi Makefile在 vi 中編輯 Makefile 文件如下：CC= armv4l-unknown-linux-gccEXEC = helloOBJS = hello.o CFLAGS += LDFLAGS+= -static all: $(EXEC) $(EXEC): (OBJS)$(CC)

16、$(LDFLAGS) - o $ $(OBJS)clean ：-rm f $(EXEC) *.elf *gdb *.o4. 編譯程序在hello目錄下運(yùn)行“ make來編譯程序。make cleanmake編譯成功后，生成可執(zhí)行文件 Hello.o 。5. 下載調(diào)試在宿主機(jī)上啟動(dòng) nfs 服務(wù)，并將 /arms2410s 設(shè)置為共享目錄。 接下來啟動(dòng)超 級(jí)終端，建立通訊，掛載。/mnt mount - t nfs 21:/arm2410s /mnt/nfs掛載成功后，進(jìn)入/mnt/nfs ,再進(jìn)入/mnt/nfs/hello,直接運(yùn)行剛剛編譯生成的可執(zhí)行文件 Hello.o ，查看運(yùn)行結(jié)果cd hello . /hello可以看見“ Hello world 只需要掛載一次便可，只要實(shí)驗(yàn)箱沒有重啟，就可以一直保持連接。反復(fù)修 改、編譯、調(diào)試，直至程序調(diào)試通過。6. 可