嵌入式控制系統(tǒng)實驗第1講 embest arm實驗教學(xué)系統(tǒng)介紹與實驗一

1、mbest 實驗教學(xué)系統(tǒng)介紹11.mbest 實驗教學(xué)系統(tǒng)介紹 Embest ARM 教學(xué)系統(tǒng)包括Embest IDE集成開發(fā)環(huán)境，Embest JTAG仿真器，F(xiàn)lash編程器，Embest EduKit-III開發(fā)板、各種連接線、電源適配器以及實驗指導(dǎo)書等。2PC機JTAG仿真器目標(biāo)板并口/USB/網(wǎng)口運行Embest IDE JTAG仿真器調(diào)試模型3 實驗臺提供兩套CPU子板，分別是ARM7的S3C44B0X芯片和ARM9的S3C2410芯片, 兩套CPU子板可以自由插拔。實驗臺提供多操作系統(tǒng)，ARM7實驗系統(tǒng)除可實現(xiàn)基礎(chǔ)指令與接口實驗，C/OS-II操作系統(tǒng)和CLinux操作系統(tǒng)實驗；

2、ARM9實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)高端的ARM嵌入式教學(xué)，主要包括擴展接口實驗，Linux、WinCE和Vxworks操作系統(tǒng)的實驗。 本書主要針對ARM7實驗系統(tǒng)，包括LED燈、數(shù)碼管、音頻、麥克風(fēng)、串口、并口、USB接口、以太網(wǎng)接口、直流電機、步進電機、SD卡、液晶、觸摸屏、AD、DA等實驗。mbest EDUKIT-III實驗平臺介紹4mbest EDUKIT-III實驗平臺介紹56 JTAG仿真器也稱為調(diào)試器，使用集成開發(fā)環(huán)境配合JTAG仿真器進行開發(fā)是目前采用最多的一種調(diào)試方式。Embest JTAG仿真器目前分為三種類型，包括標(biāo)準(zhǔn)型（Embest Emulator for ARM），增強型（

3、Embest PowerICE for ARM）和通用型（Embest UnetICE for ARM），主要區(qū)別在于下載調(diào)試的速度和連接線不同。Embest JTAG仿真器面板上面都有三只指示燈，對當(dāng)前的工作狀態(tài)做出指示。 Embest JTAG仿真器 71.1Embest IDE 集成開發(fā)環(huán)境 Embest IDE 是一套應(yīng)用于嵌入式軟件開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境。它提供高效明晰的圖形化的嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，包括一整套完備的面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試工具：編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器、工程管理器等。 Embest IDE 集成開發(fā)環(huán)境界面風(fēng)格同Microsoft Visual Studio，

4、是一套良好的嵌入式軟件可視化開發(fā)環(huán)境。用戶可以很方便的在Embest IDE 集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建和打開工程，建立、打開和編輯文件，編譯、連接、運行、調(diào)試各種嵌入式應(yīng)用程序。 Embest IDE 開發(fā)環(huán)境界面如圖所示.891.2 Embest IDE 主要特征 Embest IDE可在Windows 98、2000、NT及XP等操作系統(tǒng)上運行，主要支持ARM系列處理器。對于ARM系列處理器，Embest IDE 目前支持ARM7以及ARM9系列。Embest IDE for ARM于2001年正式發(fā)行，目前的版本為Embest IDE Pro for ARM。Embest IDE for AR

5、M 主要特性如下： 支持開發(fā)語言：C 和匯編。 界面友好，使用方便：類似MS Visual Studio 的用戶界面。 工程管理器：圖形化的工程管理工具，負(fù)責(zé)應(yīng)用源程序的文件組織和管理，提供編譯、鏈接、庫文件的設(shè)置窗口，可在一個工作區(qū)中同時管理多個應(yīng)用軟件和庫工程。 源碼編輯器：標(biāo)準(zhǔn)的文本編輯功能，支持語法關(guān)鍵字、關(guān)鍵字色彩顯示等。IDE同時提供了高效的Find in Files引擎，可迅速查找定位指定的字符串信息。 編譯工具：集成著名優(yōu)秀自由軟件GNU的GCC編譯器，并經(jīng)過優(yōu)化和嚴(yán)格測試，運行在Win32 環(huán)境；同時兼容ARM SDT2.51編譯器，可以方便ARM SDT及ADS的用戶在Em

6、best IDE 下編譯工程代碼。 10 IDE提供了圖形化的編譯器開關(guān)設(shè)置界面，用戶可以簡單、直觀、快捷地完成工程編譯選項設(shè)置。編譯信息的輸出，條理清晰，可迅速定位產(chǎn)生語法錯誤的源文件行。 調(diào)試器：提供對ARM AXD 調(diào)試器的支持，可以方便使用Embest JTAG 仿真器調(diào)試ARMSDT及ADS 境的工程代碼。源碼級調(diào)試，提供了圖形和命令行兩種調(diào)試方式，可進行斷點設(shè)置、單步執(zhí)行、異常處理，可查看修改內(nèi)存、寄存器、變量等，可查看函數(shù)棧，可進行反匯編等。支持ARM/Thumb 指令調(diào)試。 調(diào)試設(shè)備：Embest JTAG仿真器，連接到主機的通信接口可以是DB25的LPT口、USB接口或Eth

7、ernet接口，另外一端是IDC插頭，連接到目標(biāo)板的JTAG 接口。用戶可以使用Embest IDE配合Embest JTAG仿真器進行應(yīng)用軟件的開發(fā)，Embest IDE同時也支持一些國內(nèi)外常用的Jtag Cable線。 脫機調(diào)試：Embest IDE for ARM帶ARM指令集模擬器，用戶可以在PC上模擬調(diào)試ARM應(yīng)用軟件。 豐富的例程：提供ADI、Atmel、Samsung、Cirrus Logic、OKI、Philips、Sharp 等多家公司ARM 處理器的調(diào)試程序示例和使用說明。11 聯(lián)機幫助：中、英文兩種版本的在線幫助文檔。 在嵌入式軟件開發(fā)時，完成設(shè)計和編碼后，即開始調(diào)試程序

8、，這是軟件開發(fā)的第三步。一個幾千行的程序，其編譯可達到?jīng)]有一個警告，然而在運行時卻可能達不到正常的設(shè)計需求、甚至系統(tǒng)無法運行起來而崩潰，更為難以查找的是系統(tǒng)運行只是在偶然的情況下出現(xiàn)問題或崩潰。當(dāng)程序不能順利運行，而又不能簡單、直觀的分析、知道問題的癥結(jié)所在時，就該使用調(diào)試器來監(jiān)視此程序的運行了。Embest IDE 調(diào)試器提供程序裝載、執(zhí)行、運行控制和監(jiān)視所需要的強大的窗口調(diào)試環(huán)境，支持源碼顯示和調(diào)試，同時可以觀察各類調(diào)試信息。Embest IDE 的調(diào)試功能包括： 斷點功能：斷點設(shè)置、斷點屏蔽、斷點取消、條件斷點、查看斷點列表。 程序的單步執(zhí)行。 變量監(jiān)視功能：隨程序運行同步更新變量，變量

9、值即時修改。 寄存器即時查看與修改。 提供外圍寄存器編輯器，可查看編輯ARM處理器的外圍寄存器定義 存儲器查看與修改，存儲器內(nèi)容顯示格式定制。 12Flash編程器 當(dāng)程序編完后，需把程序生成的二進制執(zhí)行文件燒寫到開發(fā)板的Flash存儲器中觀察實際運行結(jié)果。實驗系統(tǒng)提供了一套完善的Flash編程器，配合Embest JTAG仿真器，對開發(fā)板上的Flash進行讀寫。圖2-1-3是Flash Programmer軟件界面。 13串口接收設(shè)置 先使用Embest EduKit-III實驗板附帶的串口線，連接實驗板上的UART0和PC機的串口。然后在PC機上運行windows自帶的超級終端串口通信程序

10、（波特率 115200、1 位停止位、無校驗位、無硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序 14聯(lián)機下載程序 當(dāng)采用聯(lián)機調(diào)試時，需要將集成環(huán)境與JTAG仿真器連接，點擊Debug Remote Connect菜單項可激活連接，然后點擊Download菜單將目標(biāo)文件下載到目標(biāo)系統(tǒng)的指定存儲區(qū)中。然后利用Debug工具條進行調(diào)試，左側(cè)為調(diào)試程序命令，右側(cè)為調(diào)試觀察窗口。調(diào)試結(jié)束后點擊Debug Disconnect退出。15實驗一：ARM串行口實驗實驗類型：設(shè)計 1實驗?zāi)康?了解S3C44B0X處理UART相關(guān)控制寄存器的使用； 熟悉ARM處理器系統(tǒng)硬件電路中UART接口的設(shè)計方法； 掌握ARM處理

11、器串行通信的軟件編程方法。16實驗一：ARM串行口實驗 2實驗設(shè)備 硬件：Embest EduKit-III實驗臺，仿真器，PC機。軟件：Embest IDE集成開發(fā)環(huán)境，Windows 98/2000/NT/XP。173實驗內(nèi)容通過串口進行上下位機通訊。由上位機控制實驗臺小燈以不同方式亮和滅。前提： (1)熟悉和掌握S3C44B0 x的I/O口控制LED燈程序； (2)熟悉和掌握串口通信程序。183實驗內(nèi)容通過串口進行上下位機通訊。由上位機控制實驗臺小燈以不同方式亮和滅。前提： (1)熟悉和掌握S3C44B0 x的I/O口控制LED燈程序； (2)熟悉和掌握串口通信程序。19 S3C44B0

12、X芯片上共有71個多功能的輸入輸出管腳，它們分為7組I/O端口。兩個9位的輸入/輸出端口（端口 E 和 F）；兩個8位的輸入/輸出端口（端口 D 和 G）；一個16位的輸入/輸出端口（端口 C）；一個10位的輸出端口（端口 A）；一個11位的輸出端口（端口 B）。 每組端口都可以通過軟件配置寄存器來滿足不同系統(tǒng)和設(shè)計的需要。在運行主程序之前，必須先對每一個用到管腳的功能進行設(shè)置，如果某些管腳的復(fù)用功能沒有使用，可以先將該管腳設(shè)置為I/O口。 4實驗原理 (1) S3C44B0 x的I/O口控制LED燈20I/O口 端口控制寄存器（PCONA-G）在S3C44B0X芯片中，大部分管腳是多路復(fù)用的

13、，所以在使用前要確定每個管腳的功能。對復(fù)用I/O管腳功能的配置，可以通過配置寄存器PCONn（端口控制寄存器）來定義。如果PG0-PG7作為掉電模式下的喚醒信號，則這些端口必須配置成中斷模式。端口數(shù)據(jù)寄存器（PDATA-G）如果端口定義為輸出口，則輸出數(shù)據(jù)可以寫入PDATn中相應(yīng)的位；如果端口定義為輸入口，則輸入的數(shù)據(jù)可以從PDATn相應(yīng)的位中讀入。端口上拉寄存器（PUPC-G）通過配置端口上拉寄存器可以使該組端口和上拉電阻連接或斷開。當(dāng)寄存器中相應(yīng)的位配置0時，該管腳接上拉電阻；當(dāng)寄存器中相應(yīng)的位配置1時，該管腳不接上拉電阻。外部中斷控制寄存器（EXTINT）通過不同的信號方式可以使8個外部

14、中斷被請求，EXTINT寄存器可以根據(jù)外部中斷的需要將中斷觸發(fā)信號配置為低電平觸發(fā)、高電平觸發(fā)、下降沿觸發(fā)、上升沿觸發(fā)和邊沿觸發(fā)幾種方式。21LED燈22 發(fā)光二極管D1204D1207正極與VDD33連接，VDD33可以輸出3.3V的電壓，負(fù)極通過限流電阻R1212R1215和芯片的108腳（GPC8）、107腳（GPC9）、30腳（GPF4）、31腳（GPF3）連接 。 這4個管腳分屬于端口C和F，配置為輸出口。通過向PDATC和PDATF寄存器中相應(yīng)的位寫入0或1可以使管腳108、107、30、31輸出低電平或高電平。當(dāng)這些管腳輸出低電平時，LED點亮；當(dāng)這些管腳輸出高電平時，LED熄滅

15、。 23 調(diào)試實驗例程。打開實驗例程目錄led_test目錄下例程，編譯鏈接工程Remote Connect進行連接軟件仿真器Download下載程序Debug工具條start命令(F5快捷鍵)執(zhí)行程序觀察led的運行結(jié)果Disconnect退出調(diào)試狀態(tài)。void Main(void) /44binit.s # jump to Main() sys_init(); / Initial 44B0Xs Interrupt,Port and UART uart_printf(nr Led Test Examplen); for( ; ; ) led_test(); 24void led_test()

16、 leds_off(); delay(3000); led1_on(); delay(3000); led1_off(); / .void leds_off() led_display(0 x0); int f_nLedState; /全局變量 LED statusvoid led1_on()f_nLedState = f_nLedState | 0 x4;led_display(f_nLedState); void led_display(int nLedStatus) f_nLedState = nLedStatus; if(nLedStatus&0 x01) = 0 x01)rPDATC

17、 &= 0 xFEFF; / GPC8:LED1 (D1204) on else rPDATC |= (18); / off if(nLedStatus&0 x02) = 0 x02)rPDATC &= 0 xFDFF; / GPC9:LED2 (D1205) on else rPDATC |= (19); / off 25S3C44B0X串行通訊（UART）單元 S3C44B0X UART單元提供兩個獨立的異步串行通信口，最高波特率達115.2Kbps。每一個UART單元包含一個16字節(jié)的FIFO，用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。波特率的產(chǎn)生 波特率由一個專用的UART波特率分頻寄存器（UBRDIVn

18、）控制，計算公式如下：UBRDIVn = (round_off)(MCLK/(bps x 16) ) -1其中：MCLK是系統(tǒng)時鐘。UBRDIVn的值必須在1到（216-1）之間。例如：在系統(tǒng)時鐘為40MHz，當(dāng)波特率為115200時：UBRDIVn = (int)(40000000/(115200 x 16)+0.5) -1= (int)(21.7+0.5) -1=21 4實驗原理 (2) 串口通信26UART控制寄存器 UART行控制寄存器包括UART行控制寄存器ULCONn、UART控制寄存器UCONn、發(fā)送寄存器UTXH、接收寄存器URXH和波特率分頻寄存器 UBRDIV。UART0只采用二根接線RXD和TXD，因此只能進行簡單的數(shù)據(jù)傳輸