嵌入式系统实验指导书12级完全

1嵌入式微处理器结构与应用实验指导书大连民族学院信息与通信工程学院嵌入式微处理器结构与应用实验指导书1目录第一章嵌入式实验箱资源介绍........................................................2第二章基于ARM系统资源的实验.................................................17实验一ARMADS1.2开发环境创建与简要介绍...........................21实验二ARM的汇编语言程序设计...................................................30实验三ARM的I/O接口实验...........................................................32实验四串行通信程序设计..............................................................36实验五ARM的中断实验......................................错误!未定义书签。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书2第一章嵌入式实验箱资源介绍1.12440核心板规格◆CPU处理器－SamsungS3C2440AL，主频400MHz，最高533MHz。◆SDRAM内存－板载64MBSDRAM－32bit数据总线－SDRAM时钟频率高达100MHz◆Flash存储器－板载256MBNandFlash，掉电非易失－板载2MBNorFlash◆专业1.25V核心电压供电，完美解决CPU发热现象◆3个用户LED灯1.22440实验箱底板规格◆大电流5V供电，提供更加优质的供电，防止一切因为电源而引起的BUG；◆LCD显示－板上LCD接口集成4线电阻式触摸屏接口，可以直接连接4线电阻式触摸屏，嵌入式微处理器结构与应用实验指导书3－支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可以达到1024X768象素－支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、64K色、真彩色TFT液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可以达到1024×768象素－2440实验箱的标准配置为SHARP8英寸分辨率为640x480的TFT真彩液晶屏，自带触摸屏◆1个100M以太网RJ-45接口◆个串行接口，其中两个为RS3232电平,以DB9接口引出，另一个是TTL电平，以扩展模块接口引出◆4个USBHostA型接口（支持USB1.1协议）◆个USBSlaveB型接口（支持USB1.1协议）◆1个SD卡存储接口◆路立体声音频输出接口，1路音频输入接口◆个2.54mm的20针Jtag接口，可以使用它进行软件仿真和单步调试以及下载u-boot◆4x4的UserButtons◆板载AD转换测试◆板载PWM功能测试（控制直流电机调速）◆板载44PinIDE接口◆板载实时时钟电池◆系统复位开关和指示灯◆CAN总线接口◆多功能扩展接口◆两路DA◆开关量若干个◆8个数码管◆1个蜂鸣器◆8个LED灯◆1个VGA接口◆1个直流电机◆1个步进电机◆1个扩展FPGA模块的专用接口1.3硬件资源分配◆地址空间分配和片选信号定义S3C2440芯片支持两种启动模式：一种是从NandFlash启动；另一种是从NorFlash启动。实验箱支持这两种启动方式，在此两种启动模式下，各个片选的存储空间分配是不同的，如下图所示：嵌入式微处理器结构与应用实验指导书4上图左边是nGCS0片选的NorFlash启动模式下的存储分配图；右边是NandFlash启动模式下的存储分配图。（说明：选择NandFlash和NorFlash启动的由核心板上的J1来控制：当短接帽接上后，就是NandFlash启动；取掉短接帽就是NorFlash启动。）由上图可以看出，在NandFlash启动模式下，CPU内部的4KB的BootInternalSRAM被映射到nGCS0的片选空间，当程序启动时，CPU会自动拷贝程序的前4KB到这段空间中，然后开始运行。所以，如果应用程序超过4KB，就需要在这开始的4KB代码中完成对NandFlash等设备进行初始化，并且实现从NandFlash读取数据到板载SDRAM中，并且从这4KB的空间跳转到板载SDRAM空间中；在NorFlash启动模式下，由于nGCS0片选所对空间就是NorFlash所映射的空间了。板载SDRAM地址空间：0x30000000~0x34000000。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书51.4实验模块实验箱包含丰富的实验电路和可选实验模块，这些外围电路模块与ARM9芯片共同组成一个系统，以完成ARM9的系列实验，另外提供可外扩接口，方便自行开发外围模块进行其它实验。1.4.1模拟信号发生器电位器电路用于产生可变的模拟量，为AD提供实验数据。顺时针旋转，电压增大；逆时针旋转，电压减小。最大电压5V，最小电压0V。下图为原理图以及实验箱使用的电位器实物，电位器有一个黑色外壳。电位器实物有3个引脚左右引脚接5V和地，中间的引脚为模拟量输出。1.4.2开关量发生器实验箱上有8只拨动开关，实际连线的有4只：S201~S204，另外4只作为其它扩展用。拨动开关用来产生“0”、“1”的逻辑电平。开关向上拨产生低电平“0”，反之产生高电平“1”。如下图MOTERK1~MOTERK4分别为4个IO引脚，进行实验时读取相应引脚的嵌入式微处理器结构与应用实验指导书6状态来判断相应拨动开关的状态。1.4.3数码管模块实验箱上有8只8段数码管：U503~U510，使用74F164芯片（串入并出芯片）对数码管进行控制，8只数码管的控制使用串行方式，实现8只流水数码管。其中3只电路图如下，另外5只接线相同：嵌入式微处理器结构与应用实验指导书71.4.4发光二极管（LED灯）与蜂鸣器模块实验箱有8只发光二极管：D501~D508，和一只蜂鸣器U502。发光二极管使用八个IO来控制其亮灭。另外使用一个IO来实现对蜂鸣器的控制。LED1-LED8分别连接至GPJ4，GPJ1，GPJ2，GPJ11，GPJ0，GPJ10，GPJ8，GPJ12。蜂鸣器连接至GPJ9。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书81.4.5AD模块嵌入式微处理器结构与应用实验指导书9S3C2440芯片内部自带8路AD，其中4路作为触摸屏控制器使用，另外4路作为普通AD功能使用。因S3C2440内部的AD采样的电压范围在0~3.3V之间，因此需要对输入的模拟信号进行分压，通过软件来还原。实验箱的AD采样输入范围最好控制在0~5v范围。1.4.64×4按键模块实验箱包含一个4x4的键盘，采用8个IO引脚对其进行扫描，因为进行的是行列扫描，因此不需要16个IO引脚来对应每一个按键，但行列扫描有其缺点，同时扫描多个嵌入式微处理器结构与应用实验指导书10按键按下的情况时，有些按键因为位置的原因，无法被确认，仅对扫描单键按下效果好。1.4.7．步进电机实验箱包含的步进电机由U604、U202、U203来驱动，其中U202,U203为双路高速大电流外设驱动芯片。拨动开关S205控制步进电机的电源，正常工作拨到上方，拨到下方则不工作。控制步进电机的S3C2440引脚与开关量相关引脚复用，实验时要注意，进行步进电机实验则将开关量的拨动开关拨到下方，进行开关量实验时将步进电机的S205开关拨到下方。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书111.4.8DA模块实验箱的DA模块采用TLC5615芯片来实现，电压基准芯片使用TL431提供2.5V基准电压。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书121.4.9．直流电机模块实验箱的直流电机由通过专用电机控制芯片L298N来进行控制，其中ENA脚用来控制转速，始终为高电平时最速最快。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书131.4.10．RS232串口模块实验箱包含两个普通RS232串口模块，一个是调试用的DBGU串口（J402），另外一个串口（J403）。S3C2440的TTL电平串口信号经过3232芯片（实现TTL电平到232电平的转换）后转换成了标准RS-232电平。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书141.4.11．CAN总线模块实验箱包含一个CAN总线模块，使用MCP2515芯片作为CAN总线控制器，通过SPI接口与S3C2440进行通信，收发数据。模块使用隔离电源保证通信过程中的干扰最小。MCP2515使用的晶体是24M，在设置CAN总线工作速度时需要考虑。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书151.4.12液晶屏与触摸屏实验箱上包含有液晶屏与触摸屏，触摸屏与液晶屏是两个独立的部分，触摸屏是透明的一层“玻璃”被放在液晶屏的上面，看似一个整体。触摸屏有很多种，如电阻屏，电容屏等等，本实验箱采用最通用的四线电阻屏。触摸屏的接线原理图如下图，S3C2440通过其内部的4路AD作为触摸屏控制器。液晶屏与S3C2440的接线原理图如下。触摸屏嵌入式微处理器结构与应用实验指导书16嵌入式微处理器结构与应用实验指导书17第二章基于ARM系统资源的实验J-LINK在ADS下的配置1、打开AXD，选择菜单”options”中的”configuertarget⋯”出现下图：点击”ADD”，在弹出的列表框中找到JLinkRDI.dll如下图：jlink安装的默认路径是C:\ProgramFiles\SEGGER\JLinkARM_V402d嵌入式微处理器结构与应用实验指导书18打开后再点击Configure进行配置,一般不需要，直接点击”OK”，如果此时连接了jlink仿真器和实验箱，即可进入正确的调试模式。第一次运行需要先设置一下，单击SettingJTAGsetting，具体设置如下图所示：点击OK后单击DetectTarget即会检测到ARM920T的芯片，然后再进行调试，其他设置与jlink一样。2、连接上后，拷贝光盘中的2440init.txt到ads安装目录下,再次选择”Options”菜单,点击”ConfiguerInterface”如下图嵌入式微处理器结构与应用实验指导书19选中RunConfigurationScript,然后点击Browse…，选中刚刚拷贝的2440init.txt,如下图：点击”打开”，然后点击”确定”，配置好后即会出现如下图所示信息，此时即可加载映像文件进行调试了。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书20嵌入式微处理器结构与应用实验指导书21实验一ARMADS1.2开发环境创建与简要介绍一、实验目的1.熟悉ADS1.2开发环境，正确应用并口仿真器进行编译、下载、调试。二、实验内容1.学习ADS1.2开发环境三、实验设备1.嵌入式实验箱，PC机，J-link仿真器2.ADS1.2集成开发环境四、实验步骤1.ADS1.2下建立工程1.运行ADS1.2集成开发环境（CodeWarriorforARMDeveloperSuite），点击File|New,在New对话框中，选择Project栏，其中共有7项，ARMExecutableImage是ARM的通用模板。选中它即可生成ARM的执行文件。同时，如图2-1图2-1嵌入式微处理器结构与应用实验指导书22还要在，Projectname栏中输入项目的名称，以及在Location中输入其存放的位置。按确定保存项目。2.在新建的工程中，选择Debug版本，如图2-2，使用Edit|DebugSettings菜单对Debug版本进行参数设置。图2-23.在如图2-3中，点击DebugSetting按钮，弹出2-4图，选中TargetSetting项，在Post-linker栏中选中ARMfromELF项。按OK确定。这是为生成可执行的代码的初始开关。图2-3嵌入式微处理器结构与应用实验指导书23图2-44.在如图2-5中，点击ARMAssembler，在A