山东大学嵌入式实验报告.docx

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山东大学嵌入式实验报告

嵌入式实验报告

班级:

电信工X班XX:

XXX学号:

20120012XXXX

实验一、ARM汇编指令实验-简单数据搬移实验

实验目的:

熟悉实验开发环境,掌握简单ARM汇编的使用方法

实验内容

熟悉开发环境并使用LDR/STR,MOV等指令访问寄存器或存储单元;

使用ADS/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令完成基本数学/逻辑运算。

实验要求

(1)按照前面叙述介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmlabl,定义两个变量x,y和堆栈地址0x1000,将变量x的内容存到堆栈顶,然后计算x+y,并将和存到堆栈的下一个单元。

通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据的变化。

(2)在指令后面加上适当注释,说明指令功能。

(3)指出程序执行后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。

程序代码截图如下:

 

程序运行结果截图:

由实验结果可知堆栈的第二个单元中存放了x+y的值6D

练习题

编写程序实现对一段数据的最大值和最小值搜索,最大值存在于max变量之中,最小值存在于min变量之中。

提示:

数据的定义采用伪指令:

DCD来实现。

基本思路:

利用R0做基地址,将R1,R2分别放入第一单元的内容,利用R3做循环计数,利用R4遍历读取第2至最后一个数据,如果R1的数据小于新读入的R4数据则将R4的内容存入R1,如果R2的内容大于R4的内容则将R4的内容存入R2,。

遍历完成之后,R1将存放最大数据,R2将存放最小数据。

程序代码截图如下:

程序运行结果截图:

实验二ARM汇编指令实验2-字符串拷贝实验

实验目的

通过实验掌握使用LDB/STB,b等指令完成较为复杂的存储区访问和程序分支,学会使用条件码。

实验内容

熟悉开发环境的使用并完成一块存储区的拷贝。

完成分支程序设计,要求判断参数,根据不同参数,调用不同的子程序。

实验要求

(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmab2,定义两个数据存储区Src和Dst,Src用于存放原字符串,Dst用于存放目的字符串。

堆栈地址0x400,将变量原字符串的内容拷贝到目的字符串中,要能判断原字符串的结束符(0),并统计字符串的个数。

通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据的变化。

(2)在指令后面加上适当注释,说明指令功能。

(3)指出程序执行完后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。

程序代码截图如下:

程序运行结果

源字符串

字符串复制后两个数据存储区Src:

0x8040和Dst:

0x8047中的数据情况

 

实验三ARM汇编指令实验3-ARM处理器工作模式实验

实验目的

(1)通过实验掌握学会使用msr/mrs指令实现ARM处理器工作模式的切换,观察不同模式下的寄存器,加深对CPU结构的理解;

(2)通过实验掌握ld中如何使用命令指定代码段起始地址。

实验内容

通过ARM汇编指令,在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别;掌握ARM不同模式的进入与退出。

实验要求

(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmmodelab,完成各个模式下的堆栈初始化工作,并将R1-R12的内容存入当前模式下堆栈。

通过AXD运用单步执行方式调用程序,验证工作的模式,使用寄存器观察切换到不同的工作模式下观察SP(R13)的变化情况。

(2)实验过程中请记录并思考以下内容:

1)程序复位之后系统处于什么模式?

2)记录每种模式下的厨师堆栈指针,以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。

并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。

3)切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式?

4)用户模式下能否执行堆栈压栈操作?

如果能的话,观察用户模式下压栈之前和之后其堆栈区域的变化情况。

5)观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化,并解释其原因。

程序运行结果截图:

6)程序复位之后系统处于什么模式?

答:

程序复位之后系统处于管理模式。

 

7)记录每种模式下的初始堆栈指针,以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。

并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。

答:

(管理模式)

 

即管理模式的栈顶指针为0x8240

满递减模式,r1-r12压栈后,管理模式栈顶指针为0x8210相距0x30,压入12个字

(中断模式)

观察r13,中断模式的堆栈地址为0x8340

满递减模式,r1-r12压栈后,中断模式栈顶指针为0x8310,相距0x30,压入12个字

 

(快速中断模式)

观察r13,快速中断模式的堆栈地址为0x8380

满递减模式,观察运行结果发现,快速中断模式中只有R1-R7压栈了,这是因为在快速中断模式中,可访问的寄存器只有R1-R7,不能访问R8-R12,快速中断模式下有自己的R8-R12。

(中止模式)

观察r13,中止模式的堆栈地址为0x83C0

满递减模式,r1-r12压栈后,中止模式栈顶指针为0x8310,相距0x30,压入12个字

(未定义模式)

观察r13,未定义模式的堆栈地址为0x8400

满递减模式,r1-r12压栈后,未定义模式栈顶指针为0x83d0,相距0x30,压入12个字

(系统模式)

观察r13,系统模式的堆栈地址为0x81C0

满递减模式,r1-r12压栈后,系统模式栈顶指针为0x8190,相距0x30,压入12个字

 

分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同:

快速中断FIQ模式中:

R8~R13都是0。

这是因为在快速中断模式中,可访问的寄存器只有R1-R7,不能访问R8-R12,快速中断模式下有自己的R8-R12。

8)切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式(如系统模式)?

答:

在该例程中,由用户模式不可以切换到系统模式。

当处理器工作在用户模式时,正在执行的程序不能访问某些被保护的系统资源,也不能改变模式,除非异常发生。

9)用户模式下能否执行堆栈压栈操作?

如果能的话,观察用户模式下压栈之前和之后其堆栈区域的变化情况。

答:

用户模式下能执行堆栈压栈操作。

未压栈时:

用户模式堆栈指针初始值为0X8190

压栈之后,堆栈指针减小0x30,这是因为堆栈设置为满递减模式,所以堆栈指针减小0x30,存放12个字。

10)观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化,并解释其原因。

答:

模式切换过程中SPSR无变化,因为在整个切换过程中没有异常发生,所以SPSR无变化。

实验四ARM汇编与C混合编程实验----ARM启动过程控制实验

实验目的

(1)掌握建立基本完整的ARM工程,包含启动代码,C语言程序等;

(2)了解ARM启动过程,学会编写简单的C语言程序和汇编程序启动代码并进行调试;

(3)掌握如何指定代码入口地址与入口点;

(4)掌握通过memory/register/watch/variable窗口分析判断错误。

实验内容

使用汇编语言编写初始化程序,并引导至C语言main函数,用汇编语言编写延时函数实现毫秒级的延时,在C语言中调用延时函数,实现1s钟定时。

实验要求

(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程armasmc,编写3个文件,通过AXD运用单步执行方式进行调试程序,观察程序执行过程中的寄存器及存储器的变化情况。

(2)实验过程中请记录并思考以下内容:

1)如何建立异常矢量入口表?

2)如何在汇编语言中切换至C语言的main函数?

3)如何在C语言中调用汇编语言函数,并完成参数传递?

4)汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复,为什么要保护参考程序中的R11?

5将delay.s中的R11改成R4,并将两条R11的保护与恢复语句stmfdsp!

,{r12}和ldmfdsp!

{r11}删掉,在C语言程序中的语句i----处设置端点,观察运行过程中变量i的变化情况,并解释其中的原因。

程序原代码截图:

Init完成异常矢量表的建立,模式堆栈初始化,并将程序引导至C语言的main函数

C语言程序,调用汇编语言文件delay.s

汇编delay.s延时程序

 

思考题:

思考题

1)如何建立异常矢量入口表?

要设置中断类型号,设置中断服务子程序段地址

2)如何在汇编语言中切换至C语言的main函数?

为了保证程序调用时参数的正确传递,汇编程序设计要遵守ATPCS。

在C程序中不需要任何关键字来声明将被汇编语言调用的C程序,但需要在汇编语言程序之前使用IMPORT伪操作来声明该C程序。

在汇编程序中通过BL指令来调用子程序。

3)如何在C语言中调用汇编语言函数,并完成参数传递?

为了保证程序调用时参数的正确传递,汇编程序设计要遵守ATPCS。

在汇编程序中需要使用EXPORT伪操作来声明,同时,在C程序中调用该汇编程序之前需要在C语言程序中使用extern关键词来声明该汇编程序。

4)汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复,为什么要保护参考程序中的R11?

根据ATPCS标准,R11对应ARM状态局部变量寄存器8。

因为R11中可能含有其他重要的数据,所以要保护程序中R11。

汇编语言函数中用到的寄存器的保护与恢复需要用到压栈与出栈。

5)将delay.s中的R11改成R4,并将两条R11的保护与恢复语句stmfdsp!

,{r12}和ldmfdsp!

{r11}删掉,在C语言程序中的语句i----处设置端点,观察运行过程中变量i的变化情况,并解释其中的原因。

修改后程序如图

由于根据ATPCS标准,R4对应局部变量寄存器1,即i,所以在delay.s中,R4的值减为1,若不进行保护,则返回C程序后经i--,i值变为-1,永远不为0,无法执行if语句。

导致i值一直递减下去

 

实验五ARM硬件接口实验1----基本IO实验

实验目的

(1)GPIO的功能配置方法;

(2)通过寄存器访问引脚的方法;

(3)实现GPIO输入输出功能的基本编程方法。

实验内容

编写S3C2440X处理器的端口控制程序,实现利用按键控制的跑马灯程序。

GPC5,GPC6,GPC7三个引脚连接发光二极管,按钮开关连接在GPF5引脚。

上电后,GPC5,GPC6,GPC7三个引脚连接发光二极管,轮流显示,当按钮开关按下去,方向反向。

PS:

实验过程中要注意按键去抖动和每个发光二极管显示一定的时间(至少100ms).

实验要求

(1)运行AXD加载生成的image文件,运行程序,观察程序执行的效率。

并观察按键按下和松开跑马灯轮换方向。

(2)实验过程中请记录并思考以下内容:

1)如何访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据?

2)如何配置S3C2440的PIO端口?

3)在C语言中如何实现按键处理程序?

4)如何初始化DRAM,从而实现程序下载并在线调试?

5)尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换?

程序代码截图如下:

思考题:

(1)运行AXD加载生成的image文件,运行程序,观察程序执行的效率。

并观察按键按下和松开跑马灯轮换方向。

答:

执行效率高。

下载程序到实验箱上,跑马灯从左到右依次点亮,当按下开关并松开,跑马灯反向依次点亮。

(2)实验过程中请记录并思考以下内容:

1)如何访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据?

答:

通过与、或、非等关系来访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据的。

2)如何配置S3C2440的PIO端口?

答:

配置相应的寄存器。

3)在C语言中如何实现按键处理程序?

答:

在C语言中一定要通过延时按键延时去抖动。

4)如何初始化DRAM,从而实现程序下载并在线调试?

答:

为了向SDRAM中下载程序,并运行和调试程序,则需要在上电之初在AXD的mand Line Interface中输入一系列的命令,这些命令可以直接操纵CPU内部的寄存器,进而完成对DRAM和看门狗的一些初始化工作。

具体命令略(指导书91页)。

5)尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换(不是控制其轮换方向,而是在有按键按下并松开后实现一次跑马灯切换)。

答:

可改变轮换方向

 

实验六ARM硬件接口实验2-外部中断实验

实验目的

(1)通过实验掌握ARM处理器的中断方式和中断处理

(2)熟悉S3C2440X的中断控制寄存器的使用;

(3)理解S3C2440X的中断处理机制

(4)熟悉掌握如何进行ARM处理器中断处理软件编程方法

(5)掌握生成离线运行程序的开发环境设置方法

(6)掌握通过J-link向Norflash烧写程序的方法。

实验内容

硬件电路和前面的实验五完全相同。

这里讲按钮开关所连接的GPF5引脚定位外部中断EINT5,中断模式为IRQ,在中断服务程序中完成LED灯的切换,即正常状态时LED5灯亮,按下按钮开关时LED6灯亮。

实验要求

(1)环境设置完了之后进行程序写入。

关掉试验箱,将其核心板上的拨动开关拨到右边的NOR位置,观察程序运行结果。

按下INKEY按钮,再次观察程序运行结果。

(2)实验过程中请记录并思考以下内容:

1)打开s2440addr.h头文件。

观察并分析其内容。

2)分析中断控制程序的结构。

3)仔细分析中断初始化程序和中断处理程序中寄存器的设置方法,并理解其含义。

4)总结中断程序的设计方法。

程序代码截图如下:

程序和注释截图如下

初始化汇编程序

 

C语言处理程序

思考题

1)打开s2440addr.h头文件。

观察并分析其内容。

//%%%%%%%%%%%%%%s3c2440.h%%%%%%%%%%%%%%%%

/*WOTCHDOGregister*/

#defineWTCON(*(volatileunsignedlong*)0x53000000)

/*SDRAMregisers*/

#defineMEM_CTL_BASE0x48000000

#defineSDRAM_BASE0x30000000

/*NANDFlashregisters*/

#defineNFCONF(*(volatileunsignedint*)0x4e000000)

#defineNFCMD(*(volatileunsignedchar*)0x4e000004)

#defineNFADDR(*(volatileunsignedchar*)0x4e000008)

#defineNFDATA(*(volatileunsignedchar*)0x4e00000c)

#defineNFSTAT(*(volatileunsignedchar*)0x4e000010)

/*GPIOregisters*/

#defineGPBCON(*(volatileunsignedlong*)0x56000010)

#defineGPBDAT(*(volatileunsignedlong*)0x56000014)

#defineGPFCON(*(volatileunsignedlong*)0x56000050)

#defineGPFDAT(*(volatileunsignedlong*)0x56000054)

#defineGPFUP(*(volatileunsignedlong*)0x56000058)

#defineGPGCON(*(volatileunsignedlong*)0x56000060)

#defineGPGDAT(*(volatileunsignedlong*)0x56000064)

#defineGPGUP(*(volatileunsignedlong*)0x56000068)

#defineGPHCON(*(volatileunsignedlong*)0x56000070)

#defineGPHDAT(*(volatileunsignedlong*)0x56000074)

#defineGPHUP(*(volatileunsignedlong*)0x56000078)

/*UARTregisters*/

#defineULCON0(*(volatileunsignedlong*)0x50000000)

#defineUCON0(*(volatileunsignedlong*)0x50000004)

#defineUFCON0(*(volatileunsignedlong*)0x50000008)

#defineUMCON0(*(volatileunsignedlong*)0x5000000c)

#defineUTRSTAT0(*(volatileunsignedlong*)0x50000010)

#defineUTXH0(*(volatileunsignedchar*)0x50000020)

#defineURXH0(*(volatileunsignedchar*)0x50000024)

#defineUBRDIV0(*(volatileunsignedlong*)0x50000028)

/*interruptregistes*/

#defineSRCPND(*(volatileunsignedlong*)0x4A000000)

#defineINTMOD(*(volatileunsignedlong*)0x4A000004)

#defineINTMSK(*(volatileunsignedlong*)0x4A000008)

#definePRIORITY(*(volatileunsignedlong*)0x4A00000c)

#defineINTPND(*(volatileunsignedlong*)0x4A000010)

#defineINTOFFSET(*(volatileunsignedlong*)0x4A000014)

#defineSUBSRCPND(*(volatileunsignedlong*)0x4A000018)

#defineINTSUBMSK(*(volatileunsignedlong*)0x4A00001c)

/*externalinterruptregisters*/

#defineEINTMASK(*(volatileunsignedlong*)0x560000a4)

#defineEINTPEND(*(volatileunsignedlong*)0x560000a8)

经分析知,s2440addr.h文件中的主要内容是定义了一些看门狗,SDRAM,GPIO等的寄存器地址,并定义了串口通讯和中段的寄存器地址。

2)分析中断控制程序的结构。

首先要对中段进行初始化,并对端口功能设定。

继而进行相应中段使能,打开有关中段屏蔽位,并进入主函数等待中断,直到中段产生,由中段向量表进入中段执行中段程序。

最后退出中断,清除当前中段标志位,等待下次中段。

3)仔细分析中断初始化程序和中断处理程序中寄存器的设置方法,并理解其含义。

对寄存器的设置是通过位运算,先将想要改变的数值移至相应位时,再通过与,或,非来达到相应改变寄存器某一位值的目的。

4)总结中断程序的设计方法。

首先,在初始化汇编程序中切换至用户模式,并进入中断模式设置相应指针等;并在汇编中调用main函数和中断函数。

建立中断入口矢量表,同时关闭卡门狗定时器;编写中断处理函数,和main函数,在main函数中等待中断的产生。

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