嵌入式實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書專業(yè)班級(jí)計(jì)132學(xué) 號(hào)139074059姓 名冉慶寒指導(dǎo)教師陶陶安徽工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)一 熟悉實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)環(huán)境一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜?ADS1.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境，學(xué)會(huì) ARM 仿真器的使用。使用 ADS 編譯、下載、調(diào)試并跟蹤一段已有的程序，了解嵌入式開(kāi)發(fā)的基本思想和過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)使用 ADS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。新建一個(gè)簡(jiǎn)單的工程文件，并編譯這個(gè)工程文件。學(xué)習(xí) ARM 仿真器的使用和開(kāi)發(fā)環(huán)境的設(shè)置。 下載已經(jīng)編譯好的文件到嵌入式控制器中運(yùn)行。學(xué)會(huì)在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，觀察系統(tǒng)內(nèi)存和變量，為調(diào)試應(yīng)用程序打下基礎(chǔ)。三、預(yù)備知識(shí)C 語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)、程序調(diào)試的基礎(chǔ)知識(shí)

2、和方法。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具（包括軟件調(diào)試工具）硬件：ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 機(jī) Pentium100 以上、串口線。軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) win98、Win2000 或 WinXP、ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。五、實(shí)驗(yàn)步驟1）建立工程（1）運(yùn)行 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（CodeWarrior for ARM Developer Suite） 。選擇 FileNew菜單，在對(duì)話框中選擇 Project，如圖 1B-1 所示，新建一個(gè)工程文件。圖中示例的工程名為 Exp6.mc

3、p。點(diǎn) set按鈕可為該工程選擇路徑如圖 1B-2 所示，選中 CreatFolder 選項(xiàng)后將以圖 1B-1 中的 ProjectName 或圖 1B-2 中的文件名為名創(chuàng)建目錄，這樣可以將所有與該工程相關(guān)的文件放到該工程目錄下，便于管理工程。在圖1B-1中工程模板列表中的44B0 ARM Executable Image是專為本嵌入式開(kāi)發(fā)板設(shè)置的工程模板，后文有具體說(shuō)明。在此也可選擇 ARM Executable Image 通用模板。（2）在新建的工程中，如圖 1B-3 所示，選擇 Debug 版本，使用 Edit | Debug Settings菜單對(duì) Debug 版本進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。（

4、3） 在 Debug Settings 對(duì)話框中選擇 Target Settings 項(xiàng)， 如圖 1B-4 所示。 在 Post-linker一欄中選擇 ARM fromELF。（4）在 Debug Settings 對(duì)話框中選擇 ARM Linker 項(xiàng)，如圖 1B-5。在 Output 選項(xiàng)卡的Simple image 框中設(shè)置連接的 Read-Only （只讀） 和 Read-Write （讀寫） 地址。 地址 0x0c080000是開(kāi)發(fā)板上 SDRAM 的真實(shí)地址， 是由系統(tǒng)的硬件決定的； 0x0c200000 指的是系統(tǒng)可讀寫的內(nèi)存地址。也就是說(shuō)，在 0x0c0800000xC1ff

5、fff 之間是只讀區(qū)域，存放程序的代碼段，在0xC200000 開(kāi)始是程序的數(shù)據(jù)段。2） 進(jìn)行程序的在線仿真、調(diào)試（1）回到圖 1B-12 所示的工程窗口選中 Debug 版本，執(zhí)行菜單 Project | Make 對(duì)工程進(jìn)行編譯連接。在出現(xiàn)的錯(cuò)誤/警告窗口中選擇某錯(cuò)誤/警告信息，ADS 會(huì)自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)源文件并用箭頭指向出錯(cuò)的文本行。如果某個(gè)源文件被修改，重新編譯時(shí) ADS 會(huì)自動(dòng)同步各文件的日期信息。（2）在 ADS 中執(zhí)行菜單 Project | Debug 啟動(dòng) ADS1.2 的調(diào)試工具 AXD。（3） 在 AXD 中執(zhí)行菜單 Options | Configure Target 對(duì)

6、AXD 進(jìn)行設(shè)置。 如圖 1B-13 所示。選擇 ADP 即遠(yuǎn)程調(diào)試，點(diǎn) Configure 按鈕進(jìn)一步設(shè)置具體參數(shù)，如圖 1B-14 所示。（4）在圖 1B-14 中點(diǎn) Select 按鈕選擇遠(yuǎn)程連接為 ARM ethernet driver，點(diǎn) Configure 按鈕輸入仿真器的 IP 地址。如果用戶使用的是并行口仿真器，請(qǐng)輸入 127.0.0.1 即可。（5）等待程序裝載完畢以后，通過(guò) Execute | Go 菜單以及 Execute | Stop（或者工具欄中的相應(yīng)按鈕）運(yùn)行或暫停程序。程序暫停后在窗口中將顯示出程序暫停的位置。（6）通過(guò) Execute | Step 菜單（或者工

7、具欄中的相應(yīng)按鈕）可以單步運(yùn)行程序。也可以使用 Step In、Step Out 菜單命令進(jìn)入或者跳出函數(shù)的調(diào)用。Run To Cursor 命令運(yùn)行到光標(biāo)位置。（7）程序停止后可以通過(guò) Processor Views | Sources 菜單查看源文件，并可在適當(dāng)位置按 F9 設(shè)置端點(diǎn)。（8）使用在 Processor View 菜單下的 Registers、Variables 和 Memory 命令可以查看工作寄存器或者內(nèi)存變量。讀者可以逐一地嘗試，為以后調(diào)試程序打下基礎(chǔ)。注意：在進(jìn)行調(diào)試時(shí)在 ADS 中必須選擇當(dāng)前工程的 Debug 版本， 如果選擇 Release 版本則無(wú)法正常調(diào)試程

8、序。但在調(diào)試通過(guò)后就必須選擇 Release 版本進(jìn)行編譯連接并將生產(chǎn)的system.bin 文件復(fù)制到開(kāi)發(fā)板的 Flash 中。 實(shí)驗(yàn)二 ARM串口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆?ARM 的串行口工作原理。學(xué)習(xí)編程實(shí)現(xiàn) ARM 的 UART 通訊。掌握 CPU 利用串口通訊的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)串行通訊原理，了解串行通訊控制器，閱讀 ARM 芯片文檔，掌握 ARM 的 UART相關(guān)寄存器的功能，熟悉 ARM 系統(tǒng)硬件的 UART 相關(guān)接口。編程實(shí)現(xiàn) ARM 和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通訊：ARM 監(jiān)視串行口，將接收到的字符再發(fā)送給串口（計(jì)算機(jī)與開(kāi)發(fā)板是通過(guò)超級(jí)終端通訊的） ，即按 PC 鍵盤通過(guò)超級(jí)終端發(fā)送數(shù)

9、據(jù)，開(kāi)發(fā)板將接收到的數(shù)據(jù)再返送給 PC，在超級(jí)終端上顯示。三、預(yù)備知識(shí)1、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過(guò)程。2、ARM 應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)。3、了解串行總線四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具硬件：ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 機(jī) Pentium100 以上、串口線。軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) win98、Win2000 或 WinXP、ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。五、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明1異步串行 IO異步串行方式是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位(例如先低位、

10、后高位)地傳送。數(shù)據(jù)的各不同位可以分時(shí)使用同一傳輸通道，因此串行 IO 可以減少信號(hào)連線，最少用一對(duì)線即可進(jìn)行。接收方對(duì)于同一根線上一連串的數(shù)字信號(hào)，首先要分割成位，再按位組成字符。為了恢復(fù)發(fā)送的信息，雙方必須協(xié)調(diào)工作。在微型計(jì)算機(jī)中大量使用異步串行 IO 方式，雙方使用各自的時(shí)鐘信號(hào)，而且允許時(shí)鐘頻率有一定誤差，因此實(shí)現(xiàn)較容易。但是由于每個(gè)字符都要獨(dú)立確定起始和結(jié)束(即每個(gè)字符都要重新同步)，字符和字符間還可能有長(zhǎng)度不定的空閑時(shí)間，因此效率較低。串行接口的物理層標(biāo)準(zhǔn)通用的串行 IO 接口有許多種，現(xiàn)僅就最常見(jiàn)的兩種標(biāo)準(zhǔn)作簡(jiǎn)單介紹。1）EIA RS232C這是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)推薦的一種標(biāo)準(zhǔn)(E

11、lectronic industries Association Recoil-mendedStandard)。它在一種 25 針接插件(DB25)上定義了串行通信的有關(guān)信號(hào)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后來(lái)被世界各國(guó)所接受并使用到計(jì)算機(jī)的 IO 接口中。3ARM 自帶的串行口寄存器ARM 自帶兩個(gè)串行口， 各帶有 16 字節(jié)的 FIFO （先入先出寄存器） ， 最大波特率 115.2K。每個(gè) UART 有 7 種狀態(tài)：溢出錯(cuò)誤，校驗(yàn)錯(cuò)誤，幀錯(cuò)誤，暫停態(tài)，接收緩沖區(qū)準(zhǔn)備好，發(fā)送緩沖區(qū)空，發(fā)送移位緩沖器空，這些狀態(tài)可以由相應(yīng)的 UTRSTATn/UERSTATn 表示，并且與發(fā)送接收緩沖區(qū)相對(duì)應(yīng)的有錯(cuò)誤緩沖區(qū)。波特

12、率的可以通過(guò)控制波特率寄存器（UBRDIVn）控制，與 UART 有關(guān)的寄存器主要有以下幾個(gè)：UART 線性控制寄存器 ULCONn，其地址和各位的意義參見(jiàn)下表：UART 控制寄存器 UCONn，該寄存器決定 UART 的各種摸式。UART FIFO 控制寄存器 UFCONn，UART MODEM 控制寄存器，分別決定 UART FIFO 和 MODEM 的摸式。其中 UFCONn 的第 0 位決定是否啟用 FIFO， UMCONn 的第 0 位是請(qǐng)求發(fā)送位， 對(duì)我們來(lái)說(shuō)是比較重要的讀寫狀態(tài)寄存器 UTRSTAT 以及錯(cuò)誤狀態(tài)寄存 UERSTAT，可以反映芯片目前的讀寫狀態(tài)以及錯(cuò)誤類型。FIF

13、O 狀態(tài)寄存器 UFSTAT 和 MODEM 狀態(tài)寄存器 UMSTAT，通過(guò)前者可以讀出目前 FIFO 是否滿以及其中的字節(jié)數(shù)；通過(guò)后者可以讀出目前 MODEM 的 CTS狀態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)步驟1新建工程，將“Exp2 ARM 串口實(shí)驗(yàn)”中的文件添加到工程中，這些是啟動(dòng)時(shí)所需要的文件。2定義與 UART 有關(guān)的各個(gè)寄存器地址和一些特殊的位命令。3編寫串口驅(qū)動(dòng)函數(shù)（MyUart.c） 4在主函數(shù)中實(shí)現(xiàn)將從串口 0 接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口 0（Main.c）實(shí)驗(yàn)三 ARM的 A/D 接口實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉 ARM 本身自帶的八路十位 A/D 控制器及相應(yīng)寄存器。2編程實(shí)現(xiàn) ARM 系統(tǒng)的 A/

14、D 功能。 3掌握帶有 A/D 的 CPU 編程實(shí)現(xiàn) A/D 功能的主要方法。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 學(xué)習(xí) A/D 接口原理，了解實(shí)現(xiàn) A/D 系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)的軟件和硬件要求。閱讀 ARM 芯片文 檔，掌握 ARM 的 A/D 相關(guān)寄存器的功能，熟悉 ARM 系統(tǒng)硬件的 A/D 相關(guān)接口。利用外部 模擬信號(hào)編程實(shí)現(xiàn) ARM 循環(huán)采集全部前 4 路通道，并且在超級(jí)終端上顯示。 三、預(yù)備知識(shí) 1、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過(guò)程。2、ARM 應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)。3、能夠自己完成在 LCD 上顯示指定參量。 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具 硬件：ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、

15、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 機(jī) Pentium100 以 上、模擬電壓信號(hào)源。 軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) win98、Win2000 或 WinXP、ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā) 環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。五、實(shí)驗(yàn)步驟 1新建工程，將“Exp5 ARM A/D 接口實(shí)驗(yàn)”種的文件添加到工程。2編寫獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果函數(shù)（main.c） 3主函數(shù)(main.c) 六、思考題1逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器原理是什么？答：逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器一般由順序脈沖發(fā)生器、逐次逼近寄存器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和電壓比較器等幾部分組成其原理框圖如圖所示：2 A/D 轉(zhuǎn)

16、換的重要指標(biāo)包括哪些？答：分辨率、轉(zhuǎn)換速率、量化誤差、偏移誤差、線性度、滿刻度誤差3 ARM 的 A/D 功能的相關(guān)寄存器有哪幾個(gè)，對(duì)應(yīng)的地址是什么？答：ADC控制寄存器（ADCCON） 0X58000000 ADC觸摸屏控制寄存器（ADCTSC） 0X5800000A ADC啟動(dòng)延時(shí)寄存器（ADCDLY） 0X5800000C ADCDAT0 0X5800000C ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADCCON） ADCAT1 0X580000104如何啟動(dòng) ARM 開(kāi)始轉(zhuǎn)換 A/D，有幾種方式？轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí) ARM 是如何知道轉(zhuǎn)換哪路通道的？如何判斷轉(zhuǎn)換結(jié)束？答：方式一：軟件啟動(dòng) 1. 定義與A/D轉(zhuǎn)換

17、相關(guān)的寄存器 2. 定義與A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)的 寄存器初始化 3. RADCCON=0X1; 方式二：硬件啟動(dòng) 1. 復(fù)位A/D轉(zhuǎn)換器 2. 外接用高電平觸發(fā)ADCCON0.轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)ARM時(shí)知道轉(zhuǎn)換哪條通道的方式：通過(guò)對(duì)ADCCON5:3的未賦值來(lái)選擇通道。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié) A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)源和 CPU 之間聯(lián)系的接口，它將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。上面的截圖即是ARM 在循環(huán)采集全部前3路通道時(shí)候隨機(jī)截圖的。實(shí)驗(yàn)四 GUI繪圖實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)使用嵌入式系統(tǒng)繪圖的 API 函數(shù)。理解繪圖設(shè)備上下文（ DC）在多任務(wù)操作系統(tǒng)中的作用

18、。會(huì)使用繪圖設(shè)備上下文（ DC）在屏幕上繪制一個(gè)圓角矩形和一個(gè)圓。了解繪制動(dòng)畫防止閃爍的基本原理，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍的動(dòng)畫。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用嵌入式系統(tǒng)的繪圖 API 函數(shù)，首先，在屏幕上繪制一個(gè)圓角矩形和一個(gè)整圓。然后，再在屏幕上無(wú)閃爍的繪制一個(gè)移動(dòng)的正弦波。三、預(yù)備知識(shí)1、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過(guò)程。2、基于 uCOS-II 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具（包括軟件調(diào)試工具）硬件： ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、 PC 機(jī) Pentium100 以上。軟件： PC 機(jī)

19、操作系統(tǒng) win98、 Win2000 或 WinXP、 ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序五、實(shí)驗(yàn)步驟1、新建工程，將“ Exp14 繪圖的 API 函數(shù)”中的文件加入工程。2、編輯 Main.c 文件，在 Main_Task 任務(wù)中加入代碼。使用操作系統(tǒng)的繪圖 API 函數(shù)，繪制出如圖所示的圖形。 提示：1）繪制整個(gè)圓可以用 Circle 函數(shù)，繪制直線用 LineTo 函數(shù)，繪制圓弧用 ArcTo 函數(shù)。調(diào)試的過(guò)程中可以在每次調(diào)用繪圖函數(shù)之后調(diào)用 OSTimeDly()函數(shù)，使系統(tǒng)更新顯示，輸出到液晶屏上。2）為方便繪圖，可使用 S

20、etDrawOrg 函數(shù)設(shè)置繪圖的原點(diǎn)。3）因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)不用系統(tǒng)的字符顯示，所以，可以去掉 Main()函數(shù)中 LoadFont()函數(shù)，以節(jié)省系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間。3、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運(yùn)行結(jié)果。4、在屏幕上無(wú)閃爍的繪制一個(gè)移動(dòng)的正弦波。提示：1）繪制正弦波等有數(shù)學(xué)表達(dá)式的曲線時(shí)，可以根據(jù)平面幾何的知識(shí)通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得到曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)，然后用線段連起來(lái)構(gòu)成整個(gè)曲線。兩幀畫面之間可以清屏擦掉原來(lái)圖形，然后重畫新圖形。2）因?yàn)槔L圖需要使用 sin()函數(shù)，所以需要在 main.c 中加入#include <math.h>。5、用 AR

21、M SDT 2.5 或 ADS1.2 編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運(yùn)行結(jié)果。6、生成發(fā)行版本的.bin 文件，通過(guò) USB 下載到嵌入式開(kāi)發(fā)板中，運(yùn)行并檢查輸出結(jié)果。六、思考題1怎樣實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形繪畫？如何利用象素的邏輯運(yùn)算提高圖形重畫速度？ 復(fù)雜代碼可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形繪畫2怎樣實(shí)現(xiàn)一個(gè)低速示波器，將 AD 采集的結(jié)果用曲線繪制出來(lái)？ 用C語(yǔ)言模擬示波器實(shí)驗(yàn)五 文件操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)使用文件相關(guān)的 API 函數(shù)，了解在 uCOS-II 操作系統(tǒng)上擴(kuò)展文件系統(tǒng)的情況。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 通過(guò)使用開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的 API 函數(shù)，打開(kāi)一個(gè)保存在 FLASH 海量存儲(chǔ)器中的英文文本文件，將其文件內(nèi)容輸出

22、顯示在液晶屏上。三、預(yù)備知識(shí)1、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過(guò)程。2、基于 uCOS-II 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)。3、操作系統(tǒng)原理中有關(guān)文件系統(tǒng)的知識(shí)，了解文本文件以及字符串的處理方法。4、使用 LCD_printf 向液晶屏輸出字符。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具（包括軟件調(diào)試工具）硬件： ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、 PC 機(jī) Pentium100 以上。軟件： PC 機(jī)操作系統(tǒng) win98、 Win2000 或 WinXP、 ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、

23、超級(jí)終端通訊程序五、實(shí)驗(yàn)原理 uCOS-II 操作系統(tǒng)本身并沒(méi)有文件系統(tǒng)，不支持文件相關(guān)的管理功能。在將 uCOS-II 操作系統(tǒng)移植到 ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)時(shí)參考 FAT16 為該系統(tǒng)擴(kuò)展了一個(gè)簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)，從而使該操作系統(tǒng)功能更強(qiáng)大，也符合實(shí)際嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需要。開(kāi)發(fā)平臺(tái)的硬件中有一片容量至少 16M 的 NAND FLASH 存儲(chǔ)芯片作為嵌入式設(shè)備的固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 或稱為電子硬盤。該存儲(chǔ)器由文件系統(tǒng)管理，在文件系統(tǒng)的功能函數(shù)與 FLASH 芯片之間有相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)高層系統(tǒng)功能和底層具體硬件的數(shù)據(jù)交換。嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常使用的存儲(chǔ)介質(zhì) FLASH 芯片具有和磁盤完全不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開(kāi)

24、發(fā)平臺(tái)上的 K9F2808U0A 芯片具有 1024 個(gè) Block，每個(gè) Block 有 32 個(gè) Page，每個(gè) Page 有 51216528 個(gè) Byte。這種芯片的讀寫操作具有以下特點(diǎn)：1）必須以 Page 為單位進(jìn)行讀寫；2）寫之前必須先擦除原有內(nèi)容；3）擦除操作必須對(duì) Block 進(jìn)行，即一次至少擦除一個(gè) Block 的內(nèi)容。針對(duì)這種情況，將一個(gè) Page 定為一個(gè)扇區(qū)；將 2 個(gè) Block 即 64 個(gè)扇區(qū)定為一個(gè)簇簇的容量正好為 512×6432K，滿足 FAT16 對(duì)簇的要求。 FAT 是按簇為單位分配空間的，但其給出的地址 LBA（ Logical Block

25、 Address）只是一個(gè)扇區(qū)號(hào)， 比如 LBA=0x40 對(duì)于 FLASH芯片來(lái)說(shuō)實(shí)際代表簇 2 的扇區(qū) 0。因此需要將 LBA 轉(zhuǎn)換為芯片的物理地址才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作。轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： FLASH 的 BlockLBA/0x20； FLASH 的 Page LBA%0x20。 根據(jù)該公式就可以將 LBA 轉(zhuǎn)換為正確的 Block 和 Page，然后就可以用芯片的讀寫命令存取該 Block/Page 的數(shù)據(jù)了。FAT 文件系統(tǒng)包括 MBR 區(qū)， FAT 區(qū)， DIR 區(qū)， DATA 區(qū)。其中 MBR（主引導(dǎo)記錄）區(qū)在磁盤文件系統(tǒng)中也稱 0 扇區(qū)。硬盤上由于存在多個(gè)分區(qū)而在每個(gè)分區(qū)中還有 D

26、BR（ DOS引導(dǎo)記錄）區(qū)。 MBR 扇區(qū)必須包括 BPB（ BIOS Parameter Block），其中有對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別的關(guān)鍵信息。由于開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電子硬盤結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單并且不要求啟動(dòng)， MBR 不必含有啟動(dòng)代碼，但最后兩個(gè)字節(jié)必須是 0x55AA。關(guān)于引導(dǎo)扇區(qū)、 FAT 和 DIR 的詳細(xì)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考相關(guān)資料。FLASH 前兩個(gè) Block 的內(nèi)容如下：在系統(tǒng)對(duì) FLASH 芯片進(jìn)行格式化操作時(shí)將 FAT 寫入芯片，使其邏輯空間符合文件系統(tǒng)的需要。當(dāng)主機(jī)發(fā)出 READ 命令后， FLASH 讀寫操作開(kāi)始，首先讀取 MBR 得到諸如扇區(qū)大小、每簇扇區(qū)數(shù)、總扇區(qū)數(shù)等存儲(chǔ)介質(zhì)有關(guān)信息。然后讀取

27、 FAT 得到文件目錄列表，基于此就可以進(jìn)行文件的復(fù)制、刪除、創(chuàng)建等操作了。開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電子硬盤可以和 USB 通訊構(gòu)成 U 盤，當(dāng)和 PC 機(jī)連接并激活該 U 盤后會(huì)在 PC 上出現(xiàn)可移動(dòng)磁盤。 PC 機(jī)啟動(dòng)時(shí) BIOS 會(huì)讀取 MBR 中的 Excutable Code（引導(dǎo)程序）并把控制權(quán)轉(zhuǎn)交于它，然后由該引導(dǎo)程序負(fù)責(zé)引導(dǎo)操作系統(tǒng)。而 ARM 嵌入式設(shè)備啟動(dòng)時(shí) BIOS 則直接依賴文件系統(tǒng)從 FLASH 中引導(dǎo)用戶的可執(zhí)行程序。在用戶程序中也可以使用平臺(tái)提供的文件操作函數(shù)存取 FLASH 中的文件。請(qǐng)參考附錄 API 函數(shù)文件系統(tǒng)部分，在 OSFile.h 中定義。有了這個(gè)文件系統(tǒng)函數(shù)，用

28、戶就能屏蔽硬件上 FLASH 芯片物理空間和讀寫時(shí)序等復(fù)雜問(wèn)題，可以象在 PC 機(jī)上一樣使用文件系統(tǒng)，存取并處理文件。在使用文件系統(tǒng)之前必須通過(guò) initOSFile()函數(shù)初始化文件系統(tǒng)， 為文件緩沖區(qū)分配存儲(chǔ)空間。 FILE 是一個(gè)文件相關(guān)的結(jié)構(gòu)體，定義如下：typedef structU8 BufferBlock_Size; /文件緩沖區(qū) 32*1024U32 fileCluster; /文件當(dāng)前的簇的位置U32 filemode; /打開(kāi)文件的模式U32 filebufnum; /文件緩沖區(qū)中已經(jīng)讀取/寫入的字節(jié)數(shù)U32 fileCurpos; /讀寫的當(dāng)前位置U32 filesize

29、; /文件的大小FILE;在 FLASH 存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)是按整塊（ Block）存儲(chǔ)的，在文件緩沖區(qū)中是以 Block 為單位開(kāi)辟空間的，每個(gè) Block 是 16KB 大小。 另外可以用 OpenOSFile()函數(shù)以指定模式打開(kāi)文件；用 ReadOSFile()函數(shù)讀取已打開(kāi)文件 數(shù) 據(jù) 到 指 定 緩 沖 區(qū) ； 用 WriteOSFile() 函 數(shù) 將 指 定 緩 沖 區(qū) 的 數(shù) 據(jù) 寫 入 到 文 件 ； 用LineReadOSFile()函數(shù)讀取文本文件的一行字符；用 CloseOSFile()函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件緩沖區(qū)；用 SeekOSFile()函數(shù)定位文件指針；用 Dele

30、teOSFile()函數(shù)刪除指定文件。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、進(jìn)入嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)的 BIOS，連接 USB 電纜并激活 U 盤，在 PC 機(jī)上向開(kāi)發(fā)平臺(tái)的 FLASH 存儲(chǔ)器復(fù)制一個(gè)小體積文本文件。2、新建工程，將“ Exp16 文件的使用”中的文件加入工程。3、打開(kāi) Main.c 文件，編輯 Main_Task 任務(wù)中的代碼，打開(kāi)上述的文本文件，逐行讀取文件，并顯示在液晶屏上。具體的流程如圖所示：提示：1） 使用 OpenOSFile()函數(shù)以只讀方式（ FILEMODE_READ）打開(kāi)文件。2）通過(guò) LineReadOSFile()函數(shù)逐行讀取文本文件，并在液晶屏上顯示出來(lái)。LineReadOSF

31、ile()函數(shù)的返回值是讀取該行的字節(jié)數(shù)（包括：回車和換行符），可以根據(jù)LineReadOSFile()函數(shù)的返回值判斷是否讀到文件的結(jié)尾（讀到文件結(jié)尾時(shí)該函數(shù)返回值小于 2，只有換行回車的空行等于 2）。3）文件讀取完畢以后，一定要用 CloseOSFile()函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件緩沖區(qū)中的內(nèi)存空間。4、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運(yùn)行結(jié)果。5、生成發(fā)行版本的.bin 文件，通過(guò) USB 下載到嵌入式開(kāi)發(fā)板中，運(yùn)行并檢查輸出結(jié)果。七、思考題1 PC 機(jī)上的文件系統(tǒng)原理是怎樣的？ PC 機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程是怎樣的？2如何在應(yīng)用程序中把采集的數(shù)據(jù)用文件

32、形式保存到 FLASH？實(shí)驗(yàn)六 UDP通訊實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí) UDP 通訊原理。2掌握 Socket 編程方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編程實(shí)現(xiàn)嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)之間的 UDP 通訊。通過(guò)觸摸屏進(jìn)行畫圖，使其在液晶屏上顯示，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，使其在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示；由計(jì)算機(jī)控制清除液晶屏上的圖形。三、預(yù)備知識(shí)1用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，編寫和調(diào)試程序的基本過(guò)程。2基于 uCOS-II 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序的框架結(jié)構(gòu)。3系統(tǒng)消息循環(huán)和觸摸屏消息的處理。4繪圖 API 函數(shù)的使用4UDP 通信原理和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具硬件：ARM 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、用于

33、ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 機(jī) Pentium100 以上、交叉序網(wǎng)線。軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) win98、Win2000 或 WinXP、ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū)動(dòng)程序、超級(jí)終端通訊程序。五、實(shí)驗(yàn)原理及說(shuō)明1UDP 協(xié)議簡(jiǎn)介1）UDP 協(xié)議簡(jiǎn)介UDP 協(xié)議是英文 User Datagram Protocol 的縮寫，即用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，主要用來(lái)支持那些需要在計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。包括網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)在內(nèi)的眾多客戶/ 服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要使用 UDP 協(xié)議。UDP 協(xié)議從問(wèn)世至今已經(jīng)被使用了很多年，雖然其最初的光彩已經(jīng)被一

34、些類似協(xié)議所掩蓋， 但即使是在今天， UDP 仍然不失為一項(xiàng)非常實(shí)用和可行的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議。與我們所熟知的 TCP（傳輸控制協(xié)議）協(xié)議一樣，UDP 協(xié)議直接位于 IP（網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議的頂層。根據(jù) OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互連）參考模型，UDP 和 TCP 都屬于傳輸層協(xié)議。UDP 協(xié)議的主要作用是將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流壓縮成數(shù)據(jù)報(bào)的形式。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)報(bào)就是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的前 8 個(gè)字節(jié)用來(lái)包含報(bào)頭信息，剩余字節(jié)則用來(lái)包含具體的傳輸數(shù)據(jù)。 UDP 報(bào)頭由 4 個(gè)域組成，其中每個(gè)域各占用 2 個(gè)字節(jié)，具體如下：2）UDP 和 TCP 協(xié)議的主要區(qū)別UDP 和 TCP 協(xié)議的主要區(qū)別是兩者在

35、如何實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳遞方面不同。TCP 協(xié)議中包含了專門的傳遞保證機(jī)制，當(dāng)數(shù)據(jù)接收方收到發(fā)送方傳來(lái)的信息時(shí)，會(huì)自動(dòng)向發(fā)送方發(fā)出確認(rèn)消息；發(fā)送方只有在接收到該確認(rèn)消息之后才繼續(xù)傳送其它信息，否則將一直等待直到收到確認(rèn)信息為止。與 TCP 不同，UDP 協(xié)議并不提供數(shù)據(jù)傳送的保證機(jī)制。如果在從發(fā)送方到接收方的傳遞過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的丟失，協(xié)議本身并不能做出任何檢測(cè)或提示。因此，通常人們把 UDP協(xié)議稱為不可靠的傳輸協(xié)議。2SOCKET 簡(jiǎn)介1）什么是 SocketSocket 接口是 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的 API， Socket 接口定義了許多函數(shù)或例程， 程序員可以用它們來(lái)開(kāi)發(fā) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)

36、上的應(yīng)用程序。要學(xué) Internet 上的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)編程，必須理解 Socket接口。Socket 接口設(shè)計(jì)者最先是將接口放在 Unix 操作系統(tǒng)里面的。如果了解 Unix 系統(tǒng)的輸入和輸出，就很容易了解 Socket 了。絡(luò)的 Socket 數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的 I/O，Socket 也是一種文件描述符。Socket 也具有一個(gè)類似于打開(kāi)文件的函數(shù)調(diào)用 Socket()，該函數(shù)返回一個(gè)整型的 Socket 描述符， 隨后連接建立、 數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^(guò)該 Socket 實(shí)現(xiàn)的。 常用的 Socket類型有兩種：流式 Socket（SOCK_STREAM）和數(shù)據(jù)報(bào)式 Socket（

37、SOCK_DGRAM） 。流式是一種面向連接的 Socket，針對(duì)于面向連接的 TCP 服務(wù)應(yīng)用；數(shù)據(jù)報(bào)式 Socket 是一種無(wú)連接的 Socket，對(duì)應(yīng)于無(wú)連接的 UDP 服務(wù)應(yīng)用。2）Socket 建立為了建立 Socket， 程序可以調(diào)用 Socket 函數(shù)， 該函數(shù)返回一個(gè)類似于文件描述符的句柄。socket 函數(shù)原型為：int socket(int domain, int type, int protocol);domain 指明所使用的協(xié)議族，通常為 PF_INET，表示互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議族（TCP/IP 協(xié)議族） ；type 參數(shù)指定 socket 的類型：SOCK_STREAM 或

38、SOCK_DGRAM，Socket 接口還定義了原始 Socket（SOCK_RAW） ，允許程序使用低層協(xié)議；protocol 通常賦值"0"。Socket()調(diào)用返回一個(gè)整型 socket 描述符，你可以在后面的調(diào)用使用它。Socket 描述符是一個(gè)指向內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，它指向描述符表入口。調(diào)用 Socket 函數(shù)時(shí)，socket 執(zhí)行體將建立一個(gè) Socket，實(shí)際上"建立一個(gè) Socket"意味著為一個(gè) Socket 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配存儲(chǔ)空間。Socket 執(zhí)行體為你管理描述符表。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)程序之間的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接包括五種信息：通信協(xié)議、本地協(xié)議地址、

39、本地主機(jī)端口、遠(yuǎn)端主機(jī)地址和遠(yuǎn)端協(xié)議端口。Socket 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含這五種信息。3）Socket 配置通過(guò) socket 調(diào)用返回一個(gè) socket 描述符后，在使用 socket 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸以前，必須配置該 socket。面向連接的 socket 客戶端通過(guò)調(diào)用 Connect 函數(shù)在 socket 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中保存本地和遠(yuǎn)端信息。無(wú)連接 socket 的客戶端和服務(wù)端以及面向連接 ocket 的服務(wù)端通過(guò)調(diào)用 bind 函數(shù)來(lái)配置本地信息。4）連接建立面向連接的客戶程序使用 Connect 函數(shù)來(lái)配置 socket 并與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立一個(gè) TCP 連接，其函數(shù)原型為：int connec

40、t(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen);Sockfd 是 socket 函數(shù)返回的 socket 描述符；serv_addr 是包含遠(yuǎn)端主機(jī) IP 地址和端口號(hào)的指針；addrlen 是遠(yuǎn)端地質(zhì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。Connect 函數(shù)在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)返回-1，并且設(shè)置 errno為相應(yīng)的錯(cuò)誤碼。進(jìn)行客戶端程序設(shè)計(jì)無(wú)須調(diào)用 bind()，因?yàn)檫@種情況下只需知道目的機(jī)器的 IP 地址，而客戶通過(guò)哪個(gè)端口與服務(wù)器建立連接并不需要關(guān)心，socket 執(zhí)行體為你的程序自動(dòng)選擇一個(gè)未被占用的端口，并通知你的程序數(shù)據(jù)什么時(shí)候到達(dá)端口。5）數(shù)據(jù)傳輸Sen

41、d()和 recv()這兩個(gè)函數(shù)用于面向連接的 socket 上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Send()函數(shù)原型為：int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);Sockfd 是你用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的 socket 描述符；msg 是一個(gè)指向要發(fā)送數(shù)據(jù)的指針；Len 是以字節(jié)為單位數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度；flags 一般情況下設(shè)置為 0（關(guān)于該參數(shù)的用法可參照 man 手冊(cè)） 。Send()函數(shù)返回實(shí)際上發(fā)送出的字節(jié)數(shù)，可能會(huì)少于你希望發(fā)送的數(shù)據(jù)。在程序中應(yīng)該將 send()的返回值與欲發(fā)送的字節(jié)數(shù)進(jìn)行比較。 當(dāng) send()返回值與 len 不匹配時(shí)，

42、應(yīng)該對(duì)這種情況進(jìn)行處理。6）結(jié)束傳輸當(dāng)所有的數(shù)據(jù)操作結(jié)束以后，你可以調(diào)用 close()函數(shù)來(lái)釋放該 socket，從而停止在該socket 上的任何數(shù)據(jù)操作：close(sockfd);你也可以調(diào)用 shutdown()函數(shù)來(lái)關(guān)閉該 socket。該函數(shù)允許你只停止在某個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳輸，而一個(gè)方向上的數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進(jìn)行?？梢躁P(guān)閉某 socket 的寫操作而允許繼續(xù)在該socket 上接受數(shù)據(jù)，直至讀入所有數(shù)據(jù)。int shutdown(int sockfd,int how);Sockfd 是需要關(guān)閉的 socket 的描述符。參數(shù) how 允許為 shutdown 操作選擇以下幾種方式：0-

43、不允許繼續(xù)接收數(shù)據(jù)1-不允許繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)2-不允許繼續(xù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，均為允許則調(diào)用 close ()shutdown 在操作成功時(shí)返回 0，在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)返回-1 并置相應(yīng) errno。六、實(shí)驗(yàn)步驟1新建工程，將“Exp20UDP 通訊實(shí)驗(yàn)”中的文件加入工程。2在 main.c 文件中編輯初始化網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。3定義計(jì)算機(jī)端套接字，全局變量。struct sockaddr_in servaddr;4編寫 Main_Task 任務(wù)及消息循環(huán)主要負(fù)責(zé)響應(yīng)觸摸屏消息，在屏幕上畫圖，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。流程圖見(jiàn)圖20-2。提示：1）對(duì)觸摸屏消息的處理和鍵盤消息類似，其消息類型 pMsg->Mes

44、sage 為OSM_TOUCH_SCREEN， 消息參數(shù) pMsg->LParam 中包含了觸摸屏的動(dòng)作信息， 定義如下：#define TCHSCR_ACTION_NULL 0 #define TCHSCR_ACTION_CLICK 1 /觸摸屏單擊#define TCHSCR_ACTION_DBCLICK 2 /觸摸屏雙擊#define TCHSCR_ACTION_DOWN 3 /觸摸屏按下#define TCHSCR_ACTION_UP 4 /觸摸屏抬起#define TCHSCR_ACTION_MOVE 5 /觸摸屏移動(dòng)消息參數(shù) pMsg->WParam 中則包含了觸摸點(diǎn)的

45、坐標(biāo)信息，低 16 位是 X 坐標(biāo)值，高16 位是 Y 坐標(biāo)值。這里當(dāng)觸摸屏產(chǎn)生“按下”動(dòng)作后采用 MoveTo()函數(shù)設(shè)置繪圖起始點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)產(chǎn)生“移動(dòng)”動(dòng)作后采用 LineTo()函數(shù)繪制線段。5編寫 Receive_Task 任務(wù)主要負(fù)責(zé)接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的清屏控制命令，來(lái)執(zhí)行清屏操作。同時(shí)在計(jì)算機(jī)端設(shè)置開(kāi)發(fā)平臺(tái) IP 時(shí)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)包來(lái)獲得計(jì)算機(jī)端 IP。 6用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 編譯、下載并調(diào)試上述程序，檢查運(yùn)行結(jié)果。7打開(kāi) VC 目錄下的上位機(jī)控制程序，點(diǎn)菜單“控制>設(shè)置 IP”并在對(duì)話框中輸入開(kāi)發(fā)平臺(tái)的 IP （確定后控制程序只是向開(kāi)發(fā)平臺(tái)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)， 使其獲得計(jì)算機(jī)的 IP 及端口） 。8用手指在觸摸屏上輕輕的畫圖，在計(jì)算機(jī)控制軟件的窗口中顯示相應(yīng)的圖形。9通過(guò)菜單“控制>清屏”命令可以清除計(jì)算機(jī)和觸摸屏上的圖形，重新繪圖。實(shí)驗(yàn)七 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步了解觸摸屏的工作原理。2學(xué)習(xí)在 uCOS-II 操作系統(tǒng)下對(duì)觸摸屏的編程。3進(jìn)一步熟悉繪圖 API，圖形控件，消息循環(huán)等內(nèi)容。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在液晶屏上設(shè)置四個(gè)按鈕控件，表示四種畫板功能：畫直線、畫圓、畫任意折線以及清除圖形。在觸摸屏上單擊一個(gè)按鈕后，即可以開(kāi)始在觸摸屏上畫圖或清除原來(lái)的圖形。三、