嵌入式系統(tǒng)實驗報告

1、感謝你的觀看大連理工大學(xué)本科實驗報告課程名稱：嵌入式系統(tǒng)實驗學(xué)院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部專 業(yè)： 自動化班 級：0804學(xué) 號：學(xué)生姓名：何韜2011 年11月18 日大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院（系）： 電信 專業(yè)： 自動化 班級：0804姓 名：何韜 學(xué)號：組：實驗時間：2011-11-12 實驗室：d108 實驗臺：指導(dǎo)教師簽字： 成績：實驗二ARM勺串行口實驗一、實驗?zāi)康暮鸵笠婎A(yù)習(xí)報告二、實驗原理和內(nèi)容見預(yù)習(xí)報告三、主要儀器設(shè)備硬件：AR限入式開發(fā)平臺、用于 ARM7TDMI白JTAG仿真器、POPentium100以上、串口線。軟件：PC機操作系統(tǒng)win98、Win2000或Wi

2、nXP、ARMSDT 2.51或ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境、仿真器驅(qū) 動程序、超級終端通訊程序。四、實驗步驟見預(yù)習(xí)報告五、核心代碼在主函數(shù)中實現(xiàn)將從串口 0接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口 0 (Main.c)int main(void)char c11;char err;ARMTargetInit(); /開發(fā)版初始化LCD_Init();LCD_ChangeMode(DspTxtMode);/展換LCD顯示模式為文本顯示模式LCD_Cls();/文本模式下清屏命令while(1)Uart_SendByte(0,0xa);/ 換行Uart_SendByte(0,0xd);回車err=Uart_Getch

3、(c1,0,0); /從串口采集數(shù)據(jù)Uart_SendByte(0,c10); /顯示采集的數(shù)據(jù)LCD_printf(c1);/ 向液晶屏輸出return 0;六、實驗結(jié)果與分析1 .ARM串口實驗超級終端上顯示：當(dāng)輸入一個字符，會在超級終端中顯示出來，如下圖所示。2 .ARM串口實驗Debu世行顯示：七、實驗心得該實驗展示了 ARM：用行口通訊過程及控制方式， 使我基本掌握了 ARM的串行口工作原理、 編程實現(xiàn)ARM的UART通訊及CPUJ用串口通訊的方法，對之前所學(xué)知識有了明確的理解和認(rèn)識，能夠在正確操作下準(zhǔn)確做出實驗現(xiàn)象，并在實驗箱上顯示出實驗結(jié)果，使我收獲很多。大連理工大學(xué)實驗報告學(xué)院

4、（系）： 電信 專業(yè)： 自動化 班級：0804姓 名：何韜 學(xué)號：組： 實驗時間：2011-11-12 實驗室:d108 實驗臺：指導(dǎo)教師簽字： 成績：實驗九uC/OS-II在ARMf臺的移植一、實驗?zāi)康暮鸵笠婎A(yù)習(xí)報告二、實驗原理和內(nèi)容見預(yù)習(xí)報告三、主要儀器設(shè)備硬件：AR嘏入式開發(fā)平臺、用于 ARM7TDM的JTAG仿真器、PCI Pentium100以上、串口線。軟件：PC機操作系統(tǒng) win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境、仿真器 驅(qū)動程序、超級終端通訊程序。四、實驗步驟見預(yù)習(xí)報告五、核心代碼所涉及到的函數(shù)：匯編函數(shù)OSStartHigh

5、Rdy()OSCtxSw()OSIntCtxSw()OSTickISR()C語言函數(shù)void *OSTaskStkInit (void (*task)(void *pd),void *pdata, void *ptos,INT16U opt)void OSTaskCreateHook (OS_TCB *ptcb)void OSTaskDelHook (OS_TCB *ptcb)void OSTaskSwHook (void)void OSTaskStatHook (void)void OSTimeTickHook (void)后5個函數(shù)為接口函數(shù)，可以不加代碼 cut/OS-II 的啟動： v

6、oid main (void) OSInit(); / 初始化 uC/OS-II .通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個任務(wù)； .OSStart(); /開始多任務(wù)調(diào)度，永不返回 基于uC/OS勺應(yīng)用開發(fā)： void YourTask (void *pdata) /*用戶代碼*/OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);main函數(shù)，ucos-ii初始化等定義：#include"./ucos-ii/includes.h" /* uC/OS interface */#include "./ucos-ii/add/

7、osaddition.h"#include "./inc/drivers.h"#include "./inc/sys/lib.h"#include "./src/gui/gui.h"#include <string.h>#include <stdio.h>#pragma import(_use_no_semihosting_swi) / ensure no functions that use semihosting/*任務(wù)定義*/*OS_STK SYS_Task_StackSTACKSIZE尸0,

8、; /system task#define SYS_Task_Prio1void SYS_Task(void *Id);*/OS_STK task1_StackSTACKSIZE=0, ; /Main_Test_Taskvoid Task1(void *Id);Main_Test_Task#define Task1_Prio 12OS_STK task2_StackSTACKSIZE=0, ; /test_Test_Task刷新任務(wù)堆棧堆棧堆棧void Task2(void *Id); /test_Test_Task#define Task2Prio 15/*已經(jīng)定義的。亞務(wù)*#define

9、SYS_Task_Prio1#define Touch_Screen_Task_Prio9#define Main_Task_Prio 12#define Key_Scan_Task_Prio 58#define Lcd_Fresh_prio59#define Led_Flash_Prio60* int main(void)ARMTargetInit(); / do target (uHAL based ARM system) initialisation / OSInit(); / needed by uC/OS-II / OSInitUart();initOSFile();/#if USE

10、_MINIGUI=0/ initOSMessage();/ initOSDC();/ LoadFont();/#endif/loadsystemParam();/ create the tasks in uC/OS and assign increasing / priorities to them so that Task3 at the end of / the pipeline has the highest priority. /LCD_printf("Create task on uCOS-II.n");OSTaskCreate(SYS_Task, (void *

11、)0, (OS_STK *)&SYS_Task_StackSTACKSIZE-1, SYS_Task_Prio);OSTaskCreate(Task1, (void *)0, (OS_STK *)&task1_StackSTACKSIZE-1, Task1_Prio);OSTaskCreate(Task2, (void *)0, (OS_STK *)&task2_StackSTACKSIZE-1, Task2_Prio); OSAddTask_Init(0);LCD_printf("Starting uCOS-II.n");/LCD_printf(&

12、quot;Entering graph moden");LCD_ChangeMode(DspGraMode);OSStart(); / start the OS / / never reached / return 0;/mainvoid Task1(void *Id) for(;)printf("run task1'n");OSTimeDly(1000); void Task2(void *Id) for(;) printf("run task2'n"); OSTimeDly(3000); 六、實驗結(jié)果與分析超級終端上交替顯示

13、 run task1 , run task2 , run task1 , runtask1 , run task1 , run task2 , run task1 , run task1 , run task1。表明 由于task1的優(yōu)先級為12,而task2的優(yōu)先級為15,所以系統(tǒng)在task1和task2 同時就緒時總是先執(zhí)行task1后執(zhí)行task2.由于task2掛起時間為3秒，所以 在task2掛起期間task1能執(zhí)行兩次，而當(dāng)?shù)谌螘r由于task1與task2同時處于就緒態(tài)，由優(yōu)先級次序，還是先執(zhí)行taskl在執(zhí)行task2.然后就這樣周而復(fù)始的循環(huán)下去。為驗證ucos的強實時性，可

14、以去掉task2 ()的“ OSTimeDly(3000); ”然后令taskl ()中的 “ OSTimeDly(1000); " 改為 “ OSTimeDly(10); ”。觀察到的實驗現(xiàn)象是在超級終端上顯示被“ run taskl ”打斷的” “ run task2 "，反之把taskl和task2的優(yōu)先級交換則在超級終端上只顯示“run task2 "。這說明ucos的強實時性得到了驗證，因為在任何時候只要高優(yōu)先級的任務(wù)都可以打斷正在執(zhí)行的低優(yōu)先級任務(wù)，反之低優(yōu)先級任務(wù)卻不可打斷正在執(zhí)行的高優(yōu)先級的任務(wù)。七、實驗心得該實驗使我了解了 uCOS-II內(nèi)核的主

15、要結(jié)構(gòu)，對所學(xué)知識有了加深刻的理解和認(rèn)識， 基本掌握了將uCOS-II內(nèi)核移植到ARM920TM理器上的方法，能夠正確完成基本操作得 出正確結(jié)果。大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院(系)： 電信 專業(yè)： 自動化 班級：0804姓 名：何韜 學(xué)號：組：實驗時間：2011-11-12 實驗室:d108 實驗臺：指導(dǎo)教師簽字： 成績:實驗二ARM勺串行口實驗一、實驗?zāi)康暮鸵? .掌握ARM的串行口工作原理。2 .學(xué)習(xí)編程實現(xiàn) ARM的UART通訊。3 .掌握CPU利用串口通訊的方法。二、實驗原理和內(nèi)容 實驗原理：1 .硬件電路圖核心板電路接口 硬件電路圖一MAX3232: 接口連線:2 .異步串行I/O

16、異步串行方式是將傳輸數(shù)據(jù)的每個字符一位接一位（例如先低位、后高位）地傳送。數(shù)據(jù)的各不同位可以分時使用同一傳車版！道，因此串行I/O可以減少信號連線，最少用一對線即可進行。接收方對于同一根線上一連串的數(shù)字信號，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。在微型計算機中大量使用異步串行I/O方式，雙方使用各自的時鐘信號，而且允許時鐘頻率有一定誤差，因此實現(xiàn)較容易。但是由于每個字符都要獨立確定起始和結(jié)束（即每個字符都要重新同步），字符和字符間還可能有長度不定的空閑時間，因此效率較低。圖2-1串行通信字符格式圖2-1給出異步串行通信中一個字符的傳送格式。開始前，線路處于空閑

17、狀態(tài)，送出連續(xù)1”。傳送開始時首先發(fā)一個（）”作為起始位，然后出現(xiàn)在通信線上的是字符的二進制編碼數(shù)據(jù)。每個字符的數(shù)據(jù)位長可以約定為 5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII編碼。后面是奇偶校驗位，根據(jù) 約定，用奇偶校驗位將所傳字符中為1”的位數(shù)湊成奇數(shù)個或偶數(shù)個。也可以約定不要奇偶校驗，這樣就取消奇偶校驗位。最后是表示停止位的1”信號，這個停止位可以約定持續(xù)1位、1.5位或2位的時間寬度。至此一個字符傳送完畢，線路又進入空閑，持續(xù)為 1”。經(jīng)過一段隨機的時間后，下一 個字符開始傳送才又發(fā)出起始位。每一個數(shù)據(jù)位的寬度等于傳送波特率的倒數(shù)。微機異步串行通信中，常用的波特率為50,95, 110,

18、 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 119200 等。 接收方按約定的格式接收數(shù)據(jù)， 并進行檢查，可以查出以下三種錯誤：1 ）奇偶錯：在約定奇偶檢查的情況下，接收到的字符奇偶狀態(tài)和約定不符。2）幀格式錯：一個字符從起始位到停止位的總位數(shù)不對。3）溢出錯：若先接收的字符尚未被微機讀取，后面的字符又傳送過來，則產(chǎn)生溢出錯。每一種錯誤都會給出相應(yīng)的出錯信息，提示用戶處理。3. ARM自帶的用行口寄存器ARM自帶兩個串行口，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UART 有7種狀態(tài)：溢出錯誤、校驗錯誤、幀錯誤、暫停態(tài)、接收

19、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/UERSTAT表示，并且與發(fā)送接收緩沖區(qū)相對應(yīng)的有錯誤 緩沖區(qū)。波特率的可以通過控制波特率寄存器( UBRDIVn)控制。 與UART有關(guān)的寄存器主要有以下幾個： (1)UART線性控制寄存器 ULCONn該寄存器的第6位決定是否使用紅外摸式，位53決定校驗方式，位2決定停止位長度，位1和0決定每幀的數(shù)據(jù)位數(shù)。參考：普通模式，無奇偶校驗，1位停止位，8為數(shù)據(jù)長度。(2) UART控制寄存器UCONn該寄存器決定 UART的各種摸式。UART FIFO®制寄存器UFCONn UART MODE瞳制寄

20、存器，分別決定UARTFIFO和MODEM勺模式。其中UFCONnW第0位決定是否啟用 FIFO, UMCONn勺第0位是請求發(fā)送位，對我們來說是比較重要的。參考：Tx電平觸發(fā)，Rxfe沿觸發(fā)，禁止接收超時中斷，允許接收錯誤中斷，發(fā)送和接受模式均為01。(3)讀寫狀態(tài)寄存器UTRSTAT以及錯誤態(tài)寄存 UERSTAT可以反映芯片目前的讀寫狀態(tài)以及錯誤 類型。FIFO狀態(tài)寄存器UFSTAT和MODE毗態(tài)寄存器UMSTAT通過前者可以讀出目前 FIFO是否滿以 及其中的字節(jié)數(shù)；通過后者可以讀出目前MODEMJCTS狀態(tài)。(4)發(fā)送寄存器UTXH和接收寄存器URXH這兩個寄存器存放著發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)

21、，當(dāng)然只有一個 字節(jié)8位數(shù)據(jù)。需要注意的是在發(fā)生溢出錯誤的時候，接收的數(shù)據(jù)必須要被讀出來，否則會引發(fā)下次 溢出錯誤。(5)最后是波特率引子寄存器 UBRDIV該寄存器為十六位，算法參見上頁的部分。計算公式如下：UBRDIVn = (round_off)(MCLK/(bps x 16) )-1其中MCLK是系統(tǒng)頻率，例如在 40MHz的情況下，當(dāng)波特率取115200時，X 16)+0.5 ) -1=(int)(21.7+0.5)-1 =22 -1 = 21注意：由于ARM工作時存在小端和大端兩種工作模式，所以同樣一個寄存器在不同模式時地址也不 一樣，需要加以區(qū)別。實驗內(nèi)容：學(xué)習(xí)串行通訊原理，了解

22、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。編程實現(xiàn) ARM和計算機實現(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(計算機與開發(fā)平臺是通過超級終端通訊的)， 即按PC鍵盤通過超級終端發(fā)送數(shù)據(jù)，開發(fā)平臺將接收到的數(shù)據(jù)再返送給PC在超級終端上顯示。 三、實驗步驟1 .新建工程，將“ Exp2 ARM串口實驗”中的文件添加到工程中，這些是啟動時所需要的文件。2 .定義與UART有關(guān)的各個寄存器地址和一些特殊的位命令。主要有以下各寄存器(44b.h ):/* UART的全部功能寄存器*/#define rULCON0 (*

23、(volatile unsigned *)0x1d00000)#define rULCONI (*(volatile unsigned *)0x1d04000)#define rUCONO (*(volatile unsigned *)0x1d00004)#define rUCONI (*(volatile unsigned *)0x1d04004)#define rUFCONO (*(volatile unsigned *)0x1d00008)#define rUFCONI (*(volatile unsigned *)0x1d04008)#define rUMCONO (*(volatil

24、e unsigned *)0x1d0000c)#define rUMCONI (*(volatile unsigned *)0x1d0400c)#define rUTRSTATO "volatile unsigned *)0x1d00010)#define rUTRSTAT1 "volatile unsigned *)0x1d04010)#define rUERSTAT0 "volatile unsigned *)0x1d00014)#define rUERSTAT1 "volatile unsigned *)0x1d04014)#define rUFS

25、TAT0 "volatile unsigned *)0x1d00018)#define rUFSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d04018)#define rUMSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x1d0001c)#define rUMSTAT1 (*(volatile unsigned *)0x1d0401c)#define rUBRDIV0 "volatile unsigned *)0x1d00028)#define rUBRDIV1 (*(volatile unsigned *)0x1d04028)#ifdef

26、 _BIG_ENDIAN / 大端摸式#define rUTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00023)#define rUTXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04023)#define rURXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00027)#define rURXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04027)#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)(0x1d00023)=(unsigned

27、 char)(ch)#define WrUTXH1(ch) (*(volatile unsigned char *)(0x1d04023)=(unsigned char)(ch)#define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)(0x1d00027)#define RdURXH1() (*(volatile unsigned char *)(0x1d04027)#define UTXH0 (0x1d00020+3) byte_access address by BDMA#define UTXH1 (0x1d04020+3)#define URXH0 (

28、0x1d00024+3)#define URXH1 (0x1d04024+3)#else / 小端摸式#define rUTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00020)#define rUTXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04020)#define rURXH0 (*(volatile unsigned char *)0x1d00024)#define rURXH1 (*(volatile unsigned char *)0x1d04024)#define WrUTXH0(ch) (*(volatileunsign

29、ed char *)0x1d00020)=(unsigned char)(ch)#define WrUTXH1(ch) (*(volatileunsigned char *)0x1d04020)=(unsigned char)(ch)#define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)0x1d00024)#define RdURXH1() (*(volatile unsigned char *)0x1d04024)#define UTXH0 (0x1d00020) byte_access address by BDMA#define UTXH1 (0x1

30、d04020)#define URXH0 (0x1d00024)#define URXH1 (0x1d04024)#endif3 .編寫串口驅(qū)動函數(shù)(MyUart.c):圖2-4為串口初始化的實現(xiàn)流程。圖2-4用口初始化4 .在主函數(shù)中實現(xiàn)將從用口 0接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口 0 (Main.c):圖2-7為主函數(shù) 流程圖。大連理工大學(xué)實驗預(yù)習(xí)報告學(xué)院(系)： 電信 專業(yè)： 自動化 班級：0804姓 名：何韜 學(xué)號：組：實驗時間：2011-11-12 實驗室:d108 實驗臺：指導(dǎo)教師簽字： 成績：實驗九uC/OS-II在ARMf臺的移植一、實驗?zāi)康暮鸵? . 了解uCOS-II內(nèi)核的主要結(jié)構(gòu)

31、。2 .掌握將uCOS-II內(nèi)核移植到ARM920TM理器上的基本方法。二、實驗原理和內(nèi)容實驗原理：所謂移植，指的是一個操作系統(tǒng)可以在某個微處理器或者微控制器上運行。雖然 uCOS-II的大部分源代碼是用C語言寫成的，仍需要用C語言和匯編語言完成一些與處理器相關(guān)的代碼。比如：uCOS-II在讀寫處理器、寄存器時只能通過匯編語言來實現(xiàn)。因為uCOS-II在設(shè)計的時候就已經(jīng)充分考慮了可移植性，所以，uCOS-II的移植還是比較容易的。要使uCOS-II可以正常工作，處理器必須滿足以下要求：1 .處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼。可重入的代碼指的是一段代碼(如一個函數(shù))可以被多個任務(wù)同時調(diào)用，而不必

32、擔(dān)心會破壞數(shù)據(jù)。也就是說，可重入型函數(shù)在任何時候都可以被中斷執(zhí)行，過一段時間以后又可以繼續(xù)運行，而不會因為在函數(shù)中斷的時候被其他的任務(wù)重新調(diào)用，影響函數(shù)中的數(shù)據(jù)。下面的兩個例子可以比較可重入型函數(shù)和非可重入型函數(shù)：程序1:可重入型函數(shù)void swap(int *x, int *y)int temp;temp=*x;*x=*y;*y=temp;程序2:非可重入型函數(shù)int temp;void swap(int *x, int *y)temp=*x;*x=*y;*y=temp;程序1中使用的是局部變量temp作為變量。通常的C編譯器，把局部變量分配在棧中。所以，多次調(diào)用同一個函數(shù)，可以保證每次的

33、temp互不受影響。而程序2中temp定義的是全局變量，多次調(diào)用函數(shù)的時候，必然受到影響。代碼的可重入性是保證完成多任務(wù)的基礎(chǔ)， 除了在C程序中使用局部變量以 外，還需要C編譯器的支持。筆者使用的是ARMADS的集成開發(fā)環(huán)境，均可以生成可重 入的代碼。2 .在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷。在uCOS-II 中，可以通過 OS_ENTER_CRITICAL（）者OS_EXIT_CRITICAL（宏 來控制系統(tǒng)關(guān)閉或者打開中斷。這需要處理器的支持，在ARM920T勺處理器上，可以設(shè) 置相應(yīng)的寄存器來關(guān)閉或者打開系統(tǒng)的所有中斷。3 .處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷（通常在10Hz1000Hz之間）

34、。uCOS-II是通過處理器產(chǎn)生的定時器的中斷來實現(xiàn)多任務(wù)之間的調(diào)度的。在ARM920T勺處理器上可以產(chǎn)生定時器中斷。4 .處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧。5 .處理器有將堆棧指針和其它CPU寄存器存儲和讀出到堆棧（或者內(nèi)存）的指令。uCOS-II進行任務(wù)調(diào)度的時候，會把當(dāng)前任務(wù)的CPU寄存器存放到此任務(wù)的 堆棧中，然后，再從另一個任務(wù)的堆棧中恢復(fù)原來的工作寄存器，繼續(xù)運行另一個任務(wù)。所以，寄存器的入棧和出棧是uCOS-II多任務(wù)調(diào)度的基礎(chǔ)。圖4-1說明了 uC/OS的結(jié)構(gòu)以及它與硬件的關(guān)系。ARM920說理器完全滿足上述要求。接下來將介紹如何把 uCOS-II移植到Samsung 公

35、司的一款A(yù)RM920T-嵌入式處理器 S3c2410X上。實驗內(nèi)容：1 .將uC/OS-II內(nèi)核移植到ARM暇處理器 上。2 .創(chuàng)建兩個任務(wù)task1、task2 ,分別向串口輸出數(shù)據(jù)，在超級終端上顯示當(dāng)前正在運行那個任務(wù)。三、實驗步驟1 .將uCOS-II內(nèi)核移植到ARM7微處理器上。2 .編寫兩個簡單任務(wù)，在超級終端上觀察兩個任務(wù)的切換來測試一下移植 是否成功。為了使uCOS-II可以正常運行，除了上述必須的移植工作外，硬件初始化和 配置文件也是必須的。STARTUPS錄下的文件還包括中斷處理，時鐘，串口 通信等基本功能函數(shù)。在文件main.c中給出了應(yīng)用程序的基本框架，包括初始化和多任務(wù)的創(chuàng)建，啟動等。任務(wù)創(chuàng)建方法如下：1)在程序開頭定義任務(wù)堆棧，任務(wù)函數(shù)聲明和任務(wù)優(yōu)先級：OS_STK TaskName_StackSTACKSIZE尸0, ; 任務(wù)堆棧voi