ARM嵌入式微处理器课程实验指导书 v20.docx

ARM嵌入式微处理器课程实验指导书 v20.docx

《ARM嵌入式微处理器课程实验指导书 v20.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ARM嵌入式微处理器课程实验指导书 v20.docx（70页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

ARM嵌入式微处理器课程实验指导书v20

《ARM嵌入式微处理器》课程实验指导书

实验学时：

34

实验类型：

验证性

实验要求：

必修

适用对象：

计算机专业、物联网专业

1.实验一：

ADS1.2集成开发环境实验2学时

一、实验目的

了解ADS1.2集成开发环境的使用方法，为后面仿真实验做好基础准备。

二、实验内容

1.建立一个新的工程。

2.建立一个C源文件，并添加到工程中。

3.设置文本编辑器支持中文。

4.设置编译链接控制选项。

5.编译链接工程。

6.调试工程。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真的方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2IDE集成开发环境，选择【File】->【New…】，使用ARMExecutable

Image工程模板建立一个工程，工程名称为ADS，见图1.1。

图1.1建立ARM指令代码的工程

（2）选择【File】->【New…】建立一个新的文件TEST1.S，设置直接添加到项目中，见图1.2。

输入如程序清单1.1所示的代码，并保存，见图1.3。

图1.2新建文件TEST1.S

图1.3添加了TEST1.S的工程管理窗口

程序清单1.1TEST1.S文件代码

（3）由于ADS安装以后默认字体是CourierNew，对于中文支持不完善，因此建议修改字体。

选择【Edit】->【Perferences…】，可以看见以下对话框，如图1.4所示。

在Font选项设置字体是Fixedsys，Script是CHINESE。

由于Tab在不同文本编辑器解释不同，建议在TabInsertsSpaces前打勾，使Tab键插入的是多个空格。

图1.4字体和Tab设置

（4）选择【Edit】->【DebugRelSettings…】，在DebugRelSettings对话框的左边选择ARMLinker项，然后在Output页设置链接地址（见图1.5），在Options页设置调试入口地址（见图1.6）。

图1.5工程链接地址设置

图1.6工程调试入口地址设置

（5）选择【Project】->【Make】，将编译链接整个工程。

如果编译成功，见图1.7，Errors&Warnings对话框会报告编译错误为0，那么就可以对工程进行仿真。

图1.7编译错误和警告对话框

（6）选择【Project】->【Debug】,或者按下快捷键F5。

IDE环境就会启动AXD调试软件，见图1.8。

断点调试方法：

首先设置断点，只需要在第6行灰色区域双击鼠标即可，如果出现红色实心圆点，那么表示断点设置成功，然后选择【Execute】->【Go】全速运行，可以发现程序停止在第6行。

还有一种比较方便的调试方法就是RuntoCursor，单击鼠标第8行灰色区域，如果AXD将第8行高亮就表示设置成功，然后选择【Execute】->【RuntoCursor】运行到光标，可以发现程序停止在第8行。

通过断点调试可以观察ARM寄存器数值变化，具体的操作方法在后面的实验会具体介绍。

图1.8AXD调试窗口

2.实验二：

汇编指令实验12学时

一、实验目的

（1）了解ADS1.2集成开发环境及ARMulator软件仿真。

（2）掌握ARM7TDMI汇编指令的用法，并能编写简单的汇编程序。

（3）掌握指令的条件执行和使用LDR/STR指令完成存储器的访问。

二、实验内容

（1）使用LDR指令读取0x40003100上的数据，将数据加1，若结果小于10则使用STR指令把结果写回原地址，若结果大于等于10，则把0写回原地址。

然后再次读取0x40003100上的数据，将数据加1，判断结果是否小于10……周而复此循环。

（2）使用ADS1.2软件仿真，单步、全速运行程序，设置断点，打开寄存器窗口（ProcessorRegisters）监视R0、R1的值，打开存储器观察窗口（Memory）监视0x40003100上的值。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImage工程模板建立一个工程Instruction1。

（2）建立汇编源文件TEST2.S，编写实验程序，然后添加到工程中。

（3）设置工程链接地址ROBase为0x40000000，RWBase为0x40003000。

设置调试入口地址Imageentrypoint为0x40000000。

（6）编译链接工程，选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行软件仿真调试。

（7）打开寄存器窗口（ProcessorRegisters），选择Current项监视R0、R1的值。

打开存储器观察窗口（Memory）设置观察地址为0x40003100，显示方式Size为32Bit，监视0x40003100地址上的值。

说明：

在Memory窗口中点击鼠标右键，Size项中可以选择显示格式为8Bit、16Bit或32Bit，如图2.1所示。

可以单步运行程序，可以设置/取消断点，或者全速运行程序，停止程序运行，调试时观察寄存器和0x40003100地址上的值。

运行结果见图2.2。

图2.1Memory窗口显示格式设置

图2.2程序运行结果

（8）实验参考程序

程序清单2.1汇编指令实验1参考程序

3.实验三：

C语言调用汇编实验2学时

一、实验目的

掌握在C语言程序中调用汇编程序，了解ATPCS基本规则。

二、实验内容

在C程序调用汇编子程序，实现两个整数的加法运算。

汇编子程序的原型为：

uint32Add（uint32x,uint32y），其中uint32已定义为unsignedint。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImage工程模板建立一个工程ProgramC1。

（2）建立源文件Startup.S、Add.S和Test.c，编写实验程序，然后添加到工程中。

（3）设置工程链接地址ROBase为0x40000000，RWBase为0x40003000。

设置调试入口地址Imageentrypoint为0x40000000。

（4）设置工程链接选项，位于开始位置的起始代码段设置为Startup.o的Start段。

（5）编译链接工程，选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行软件仿真调试。

（6）在Test.c文件中的调用Add（）的代码处设置断点，然后全速动行程序。

（7）程序在断点处停止。

使用SetpIn单步运行程序，观察程序是否转到汇编程序Add.S。

（8）选择【ProcessorViews】->【Variables】）打开变量观察窗口，观察全局变量的值，单步/全速运行程序，判断程序的运算结果是否正确。

（5）实验参考程序

C语言调用汇编程序实验的参考程序见程序清单3.1。

汇编加法函数代码见程序清单3.2。

程序清单3.1C语言调用汇编程序实验参考程序

程序清单3.2汇编加法函数代码

4.实验四：

ARM微控制器工作模式实验2学时

一、实验目的

（1）掌握如何使用MRS/MSR指令实现ARM微控制器工作模式的切换。

（2）了解在各个工作模式下的寄存器。

二、实验内容

（1）使用MRS/MSR指令切换工作模式，并初始化各种模式下堆栈指针。

（2）观察ARM微控制器在各种模式下寄存器的区别

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImage工程模板建立一个工程MODE。

（2）建立汇编源文件TEST7.S，编写实验程序，然后添加到工程中。

（3）设置工程连接地址ROBase为0x40000000，RWBase为0x40003000。

设置调试入口地址Imageentrypoint为0x40000000。

（4）编译连接工程，选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行软件仿真调试。

（5）打开寄存器窗口（ProcessorRegisters），选择Current项监视各寄存器的值。

（6）单步运行程序，注意观察CPSR、SPSR、R13（SP）、R14（LR）、R15（PC）寄存器。

说明：

CPSR寄存器显示方式如图4.1所示。

显示分为两部分，一部分是各个标志位，另一部分是工作模式。

标志位NZCVQ为条件码标志N、Z、C、V、Q，显示为大写字母，表示该位为1；显示为小写字母，表示该位为0。

Q标志在ARM体系结构v5及以上版本的E变量中才有效。

标志位IFT为IRQ中断禁止位I、FIQ中断禁止位F、ARM微控制器状态位T，显示为大写字母，表示该位为1；显示为小写字母，表示该位为0。

T标志在ARM体系结构v4及以上版本的T变量中才有效。

工作模式指示ARM微控制器当前的工作模式，包括User（用户模式）、FIQ（FIQ中断模式）、IRQ（IRQ中断模式）、SVC（管理模式）、Abort（中止模式）、Undef（未定义模式）、SYS（系统模式）。

图4.1CPSR寄存器显示方式

（7）实验参考程序

ARM微控制器工作模式实验的参考程序见程序清单4.1。

程序清单4.1ARM微控制器工作模式实验参考程序

5.实验五：

GPIO输出控制实验2学时

一、实验目的

熟悉LPC2000系列ARM7微控制器的GPIO控制。

二、实验内容

使用GPIO口控制8个LED流水灯显示。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程LEDCon_C。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（4）将MagicARM2200教学实验开发平台上跳线器JP23全部短接，JP15跳线全部断开，见图5.1。

（5）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（6）单步运行程序，通过LED1～LED8的显示判断输出是否正确。

全速运行程序，观察LED1～LED8的显示。

图5.1LED连接电路

（7）实验参考程序

GPIO输出控制实验2的参考程序见程序清单5.1。

程序清单5.1GPIO输出控制实验2参考程序

6.实验六：

存储器重映射实验2学时

一、实验目的

通过实验，熟悉LPC2000系列ARM7微控制器的存储器重映射机制。

二、实验内容

（1）设置MEMMAP=2，然后将0x40000000～0x4000003F地址上的存储单元全部写入0x55，同时观察0x00000000～0x0000003F地址上的数据；再写入0xAA，同时观察0x00000000～0x0000003F地址上的数据。

（2）设置MEMMAP=0，观察0x00000000～0x0000003F地址上的数据是否与0x7FFFE000～0x7FFFE03F地址上的数据是否一致。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程ReMap_c。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（4）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（5）打开存储器观察窗口（Memory）设置观察地址为0x00000000，显示方式Size为8Bit，监视从0x00000000～0x0000003F的数据。

（6）单步运行程序，观察0x00000000～0x0000003F地址上的数据。

（7）当运行MEMMAP=0之后，观察0x00000000～0x0000003F地址上的数据是否与0x7FFFE000～0x7FFFE03F地址上的数据是否一致。

（8）实验参考程序

存储器重映射实验的参考程序见程序清单6.1。

程序清单6.1存储器重映射实验参考程序

7.实验七：

外部中断实验2学时

一、实验目的

（1）掌握向量中断控制器（VIC）的设置。

（2）掌握外部中断引脚功能设置及外部中断的工作模式设置。

（3）了解中断服务函数的编写。

二、实验内容

设置P0.20脚为EINT3功能，初始化为非向量中断，并设置为电平触发模式，然后等待外部中断。

中断服务程序将蜂鸣器控制输出信号取反，然后等待中断信号的撤消，最后清除中断标志并退出中断。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程VICDef_C。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（4）将MagicARM2200教学实验开发平台上的跳线器JP9、JP22短接，JP20断开，见图7.1和图7.2。

图7.1蜂鸣器连接电路

图7.2按键连接电路

（5）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（6）在中断服务程序中设置断点，全速运行程序，使EINT3为低/高电平，即反复按下与释放KEY1。

（7）单步/全速运行程序，观察程序是否正确运行，蜂鸣器是否蜂鸣。

（8）实验参考程序

外部中断实验的参考程序见程序清单7.1。

程序清单7.1外部中断实验参考程序

8.实验八：

外部存储器接口实验2学时

一、实验目的

通过实验掌握外部存储器控制器（EMC）的设置及外部存储器接口的应用。

二、实验内容

使用外部存储器接口的Bank0连接一片16位总线接口的FLASH（SST39VF160），然后使用程序初始化EMC，接着对FLASH进行全片擦除，编写两字节数据，再读出来校验，若校验通过则蜂鸣器响一声，否则不断地蜂鸣报警。

三、实验原理、方法和手段

见图8.1根据硬件电路正确设置PINSEL2寄存器和BCFG0寄存器，然后向SST39VF160发送命令进行擦除、编程操作。

图8.1片外FLASH芯片连接电路

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程EMC_C。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）在Startup.s文件中可以修改BCFG0寄存器的值，也可以使用模板默认设置。

（4）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（5）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（6）打开存储器观察窗口（Memory）设置观察地址为0x80000000，显示方式Size为16Bit，监视片外FLASH的数据。

（7）将MagicARM2200教学实验开发平台上跳线JP22短接，JP20全部断开。

（8）可以单步运行程序，观察片外FLASH的数据，观察err变量的值。

说明：

将鼠标移到err变量上，停留一定时间后即会显示该变量的当前值，移走鼠标则显示消隐。

（9）可以全速运行程序，若蜂鸣器响一声，表示FLASH擦除、编程操作成功。

若不断的蜂鸣报警，表示FLASH擦除或编程操作失败。

（10）实验参考程序

外部存储器接口实验的参考程序见程序清单8.1。

程序清单8.1外部存储器接口实验参考程序

9.实验九：

定时器实验2学时

一、实验目的

熟悉LPC2000系列ARM7微控制器的定时器0/1的基本设置及应用。

二、实验内容

使用定时器0实现1秒定时，控制蜂鸣器蜂鸣。

采用软件查询方式等待定时时间到达。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程TimeBeep_C。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（4）将MagicARM2200教学实验开发平台上的JP22跳线短接，JP20跳线断开，见图9.1。

（5）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

可以全速运行程序，蜂鸣器会响一秒，停一秒，然后再响一秒……依次循环。

（6）实验参考程序

定时器实验的参考程序见程序清单9.1。

程序清单9.1定时器实验参考程序

10.实验十：

UART实验2学时

一、实验目的

通过实验，掌握UART各个控制寄存器的设置，并能使用串口向PC机发送数据。

二、实验内容

使用UART0向PC机发送字符串“HelloWorld!

”。

UART0设置为通讯波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集中授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用ARMExecutableImageforMaigcARM2200工程模板建立一个工程SendStr_C。

（2）在user组中的main.c中编写主程序代码。

（3）选用DebugInExram生成目标，然后编译连接工程。

（4）将MagicARM2200教学实验开发平台上的跳线JP30短接，JP28全部断开，见图10.1。

图10.1UART0的连接电路

（5）使用串口延长线把MagicARM2200教学实验开发平台的CZ4（UART0）与PC机的COM1连接。

PC机运行EasyARM软件，设置串口为COM1，波特率为115200，然后选择【设置】->【发送数据】，在弹出的发送数据窗口中点击“高级”即可打开接收窗口。

（6）选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。

（7）全速运行程序，PC机上的EasyARM软件会不断的显示“HelloWorld!

”。

如图10.2所示。

图10.2UART实验运行结果

（8）实验参考程序

UART实验的参考程序见程序清单10.1。

程序清单10.1UART实验参考程序

11.实验十一：

I2C接口实验2学时

一、实验目的

（1）掌握LPC2000系列ARM7微控制器的硬件I2C接口的使用；

（2）了解CAT1025JI-30的E2PROM的操作方法及注意事项。

二、实验内容

使用主模式I2C向CAT1025JI-30的E2PROM写入10字节数据，然后读出校验，若校验通过则蜂鸣器响一声，否则不断地蜂鸣报警。

三、实验原理、方法和手段

采用ADS1.2软件仿真和ADX软件调试方法。

四、实验环境、条件

1.硬件：

PC机一台

MagicARM2200教学实验开发平台一套

2.软件：

Windows98/XP/2000系统，ADS1.2集成开发环境

五、实验组织运行要求

集成授课形式。

六、实验步骤

（1）启动ADS1.2，使用A