ARM嵌入式原理和開發(fā)實驗報告

-.z.郵電大學海外學院實驗報告實驗名稱：實驗一基于ADS開發(fā)環(huán)境的程序設計 實驗二嵌入式Linu*交叉開發(fā)環(huán)境的建立實驗三嵌入式Linu*環(huán)境下的程序設計課程名稱嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)班級**姓名開課時間2014/2015學年第1學期實驗一基于ADS開發(fā)環(huán)境的程序設計實驗目的1、學習ADS開發(fā)環(huán)境的使用；2、學習和掌握ADS環(huán)境下的匯編語言及C語言程序設計；3、學習和掌握匯編語言及C語言的混合編程方法。實驗容1、編寫和調(diào)試匯編語言程序；2、編寫和調(diào)試C語言程序；3、編寫和調(diào)試匯編語言及C語言的混合程序；4、編寫程序測試多寄存器傳送指令的用法。實驗原理ADS全稱為ARMDeveloperSuite，是ARM公司推出的新一代ARM集成開發(fā)工具?，F(xiàn)在常用的ADS版本是ADS1.2，它取代了早期的ADS1.1和ADS1.0。ADS用于無操作系統(tǒng)的ARM系統(tǒng)開發(fā)，是對裸機（可理解成一個高級單片機）的開發(fā)。ADS具有極佳的測試環(huán)境和良好的偵錯功能，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，為日后自行設計打基礎，為BootLoader的編寫和調(diào)試打基礎。1.ADS軟件的組成ADS由命令行開發(fā)工具、ARM運行時庫、GUI開發(fā)環(huán)境（CodeWarrior和A*D）、實用程序、支持軟件等組成。2.GUI開發(fā)環(huán)境ADSGUI開發(fā)環(huán)境包含CodeWarrior和A*D兩種，其中CodeWarrior是集成開發(fā)工具，而A*D是調(diào)試工具。使用匯編語言進行編程簡單、方便，適用于初始化硬件代碼、啟動代碼等。匯編語言具有一些相同的基本特征：一條指令一行。使用標號（label）給存單元提供名稱，從第一列開始書寫。指令必須從第二列或能區(qū)分標號的地方開始書寫。注釋必須跟在指定的注釋字符后面，一直書寫到行尾。在ARM匯編程序中，每個段必須以AREA作為段的開始，以碰到下一個AREA作為該段的結束，段名必須唯一。程序的開始和結束需以ENTRY和END來標識。嵌入式C語言設計是利用基本的C語言知識，面向嵌入式工程實際應用進行程序設計。為了使單獨編譯的C語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。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調(diào)用的基本規(guī)則。實驗過程與關鍵代碼分析創(chuàng)建項目工程在File菜單中選擇New命令，打開一個新建工程對話框。在Project選項卡下，選擇ARME*ecutableImage,然后在Projectname文本框里輸入項目名稱，點擊確定。彈出工程窗口。選擇File菜單中的New命令，選擇File標簽頁，在Filename文本框中輸入要創(chuàng)建的文件名。匯編程序以.s結尾，c程序以.c結尾。在Location文本框中指定文件的存放位置，選中AddtoProject，在Targets中選中DebugRel，單擊確定關閉窗口。2.用匯編語言設計程序?qū)崿F(xiàn)10的階乘AREAE*AMPLE,CODE,READONLYENTRYstart MOVR0,*10 MOVR1,*1LOOP MULR0,R0,R1 SUBR0,R0,1 CMPR0,*1 BHILOOP END在這個程序中，我們首先對R0和R1賦值，將R0作為一個變量，而R1作為一個存貯階乘值的寄存器。在每進行一次乘法之后，將R0減1。同時在做完減法后進行判斷，如果此時R0大于1，則返回繼續(xù)乘法，否則結束程序，輸出結果。3.用調(diào)用子程序的方法實現(xiàn)1!+2!+3!+…+10!，代碼如下：asmp.s AREAJC,CODE,READONLY E*PORTJCP ENTRYJCP ADD R3, R0, *1 MOV R2, *1 MOV R1, *1LOOP MUL R0, R1, R2 MOV R1, R0 ADD R2, R2, *1 CMP R2, R3 BNE LOOP NOP NOP MOV PC, LR ENDPROGC.c*include<stdio.h>E*ternintJCP(intN)intmain(){ intres=0; intm=10; inti; for(i=1;i<=m;i++) res=res+JCP(i); printf(“Theresult=%d\n”,res); return0;}在這個程序中，主程序由c語言完成作求和，子程序由匯編語言寫成作階乘。5.實現(xiàn)字符串的逆序復制TE*T1=“HELLO”=>TE*T2=“OLLEH” AREAinvstring,CODE,READONLYstart ADR R1，TE*T1 ADR R2， TE*T2 MOV R3, *0LOOP LDRB R0， [R1], *1 ADD R3， R3， *1 CMP R0， *0 BNE LOOP SUB R1， R1， *2LOOP1 LDRB R0， [R1], *-1 STRB R0， [R2], *1 SUB R3，R3, *1 CMP R3， *1 BNE LOOP1 MOV R5， *&55 NOPTE*T1 =“HELLO”，0 ALIGNTE*T2 =“OELLH” END實驗小結 在這次實驗中，學會了如何使用匯編程序進行編程。對匯編程序編程一些基本的要求有了一定的了解，學習了C語言的語法和在其中調(diào)用匯編程序的方法。學會了利用CodeWarriorIDE開發(fā)C和ARM匯編代碼。學會了在A*D中進行代碼調(diào)試的方法和過程，對A*D的調(diào)試有初步的了解。實驗二嵌入式Linu*交叉開發(fā)環(huán)境的建立一、實驗目的1、掌握嵌入式Linu*交叉開發(fā)環(huán)境的建立方法學習和掌握Linu*常用命令學習和掌握vi編輯器的使用二、實驗容1、搭建嵌入式Linu*交叉開發(fā)環(huán)境2、熟悉Linu*的常用命令3、熟悉vi編輯器的常用命令三、實驗原理Linu*系統(tǒng)是UNI*系統(tǒng)的分支，是UNI*的微機版。Linu*具有異常豐富的驅(qū)動程序資源，支持各種主流的硬件設備與技術。Linu*包含了現(xiàn)代的UNI*操作系統(tǒng)的所有功能特性，這些功能包括多任務、虛擬存、虛擬文件系統(tǒng)、進程間通信、對稱所處理器、多用戶支持等。Vi編輯器是所有UNI*和Linu*下的標準編輯器。它包含3種工作模式。嵌入式系統(tǒng)是專用的計算機系統(tǒng)，它對系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格的要求。大部分嵌入式系統(tǒng)沒有大容量存儲設備，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、實驗過程與關鍵代碼分析實驗用的是UP-NetARM2410-S試驗箱，里面配有三星的芯片S3c2410*。打開電腦上VMWare軟件，在Windows系統(tǒng)下啟動虛擬機里的Linu*系統(tǒng)。接著需要1.宿主機的環(huán)境搭建下載并運行VMWare，根據(jù)向?qū)?chuàng)建一臺新虛擬機并選擇Linu*作為客戶操作系統(tǒng)，再根據(jù)向?qū)О惭bRedHatLinu*9.0。2.虛擬機中啟動Linu*操作系統(tǒng)使用root登陸，用戶名為root，密碼為123456。之后對共享文件設置進行調(diào)整：打開settings界面，打開sharedfolders功能，同時將路徑設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Linu*后，打開終端窗口，在共享的目錄下找到install.sh并運行，命令如下：ls./install.sh 安裝程序?qū)⒆詣咏?arm2410s目錄，并將所有的開發(fā)軟件包安裝到/arm2410s目錄下，同時自動配置編譯環(huán)境，建立合適的符號。安裝完成后在目錄/opt/host/armv4l/bin/下應該能看到主編譯器。（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-linu*-gcc將被自動搜索到4.宿主機上的開發(fā)環(huán)境配置（1）配置IP地址 命令配置了宿主機的IP地址。然后打開網(wǎng)絡配置窗口，重新探測MAC地址。重新激活。（2）關閉防火墻 單擊“Red”菜單→“系統(tǒng)設置”→“安全級別”→打開“安全級別配置”窗口，選擇“無防火墻選項。”（3）配置NFS。 單擊“Red”菜單→“系統(tǒng)設置”→“服務器設置”→“服務”，在“服務配置”窗口中勾選nfs，單擊“開始”（4）NFS設置單擊“Red”菜單→“系統(tǒng)設置”→“服務器設置”→“NFS服務器”，打開“NFS服務器配置”窗口，設置NFS共享。然后在NFS服務器中增加主機IP地址的許可和目錄。完成配置。5.目標機的信息輸出Windows系統(tǒng)下，“開始”→“所有程序”→“”→“通訊”→“超級終端”，新建一個通信終端。區(qū)號、隨意輸入。設置每秒位數(shù)為“115200”，數(shù)據(jù)位為“8”，無奇偶校驗，停止位為“1”，無數(shù)據(jù)流控制。單擊“確定”。6.程序的運行 打開超級終端，啟動Linu*，屏幕顯示：[/mnt/yaffs] 在超級終端上執(zhí)行掛載命令：[/mnt]mount–tnfs21:/arm2410s/mnt/nfs掛載成功后可執(zhí)行程序。五、實驗小結 在這次實驗中，學會建立Linu*交叉開發(fā)環(huán)境，學會了ls和vi，cd等常用的Linu*命令，并掌握了Vi編輯器的使用方法。同時知道了如何在搭建失敗時尋找錯誤進行排錯。實驗三嵌入式Linu*環(huán)境下的程序設計一、實驗目的1、掌握嵌入式Linu*環(huán)境下的程序設計方法2、學會編寫Makefile文件二、實驗容1、熟悉嵌入式教學實驗箱的使用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、完成主機的掛載和程序的執(zhí)行三、實驗原理在嵌入式Linu*環(huán)境下的程序設計方法有一下幾個步驟：編寫源程序編寫Makefile文件編譯程序運行和調(diào)試程序?qū)⑸a(chǎn)的可執(zhí)行文件加入文件系統(tǒng)。前三個步驟在宿主機上完成，后面的步驟在目標機上完成。四、實驗過程與關鍵代碼分析1.建立工作目錄mkdirhello cdhello編寫源程序用vi編輯器編輯Hello.c文件viHello.c在Vi中輸入源程序如下： *include<stdio.h> main() {printf(“helloworld\n”); }3．編寫Makefile文件viMakefile在vi中編輯Makefile文件如下： CC=armv4l-unknown-linu*-gcc E*EC=hello OBJS=hello.o CFLAGS+= LDFLAGS+=-static all:$(E*EC) $(E*EC):(OBJS) $(CC)$(LDFLAGS)–o$$(OBJS)clean：-rm–f$(E*EC)*.elf*.gdb*.o4.編譯程序在hello目錄下運行“make”來編譯程序。makeclean make編譯成功后，生成可執(zhí)行文件Hello.o。5.下載調(diào)試在宿主機上啟動nfs服務，并將/arms2410s設置為共享目錄。接下來啟動超級終端，建立通訊，掛載。[/mnt]mount–tnfs21:/arm2410s/mnt/nfs掛載成功后，進入/mnt/nfs，再進入/mnt/nfs/hello，直接運行剛剛編譯生成的可執(zhí)行文件Hello.o，查看運行結果cdhello ./hell