单片机原理与实践第八章

2023年5月21日1Cortex-M4原理与实践第八章TM4C1294开发环境主讲人：陈朋（博士、副教授）地址：广B二楼Email：2023年5月21日Cortex-M4原理与实践2主要内容提纲8.1集成开发环境8.2TivaWare软件2023年5月21日3第八章TM4C1294开发环境8.1集成开发环境CCS8.1.1CCS功能及特点

CCS（CodeComposerStudio）是TI开发的集成开发环境。TI的所有DSP、微处理器等都可以使用CCS平台进行软件编程与调试。此外，CCS还支持代码效率分析、数据的图形化显示、自动执行的脚本编写、模拟仿真以及硬件调试等功能。总的说来，CCS是一款集成了很多功能的用于开发和调试嵌入式应用的工具。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践48.1.1CCS功能及特点2023年5月21日Cortex-M4原理与实践5目前最新的CCS版本是CCSv6（CodeComposerstudioversion6）。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践6CCSv6具有如下的功能与特点：完全支持32位与64位的Win7与Linux系统。高级代码编辑器与GUI框架。一个非常简洁的单一用户界面，指导用户完成应用程序开发流程的每一步骤。在Eclipse的基础上集成了编译器、连接器、调试器、BIOS等工具。除此之外，还有一些在调试、分析、脚本、图像分析、可视化、编译器、硬件调试、实时操作系统支持方面的特点。8.1.1CCS功能及特点8.1.2CCSv6的安装2023年5月21日Cortex-M4原理与实践7获得CCSv6的安装文件，可以通过光盘，也可以从TI的官网上下载得到。找到ccs_setup_6.x.x.xxxxx.exe，并双击打开。其中x.x.xxxxx代表软件版本号。选择接受licenseagreement，如图所示。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践88.1.2CCSv6的安装选择安装目录，默认的路径是C:\ti，建议在系统默认的路径下安装，如图8-3所示。如果系统设置了用户访问控制（UserAccessControl），则不推荐安装在C:\ProgramFiles中。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践98.1.2CCSv6的安装选择所需的安装方式。建议完整地安装所有支持的TI家族系列。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践108.1.2CCSv6的安装选择所需的硬件调试器。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践118.1.2CCSv6的安装选择所需添加的应用。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践128.1.2CCSv6的安装点击Finish正式进入安装步骤。2023年5月21日Cortex-M4原理与实践138.1.2CCSv6的安装安装完成后，勾选LaunchCodeComposerStudio，就可以启动CodeComposerStudioversion6了。8.1.3启动CCSv62023年5月21日Cortex-M4原理与实践14

首次启动CCSv6需要进行一些配置。首先选择工作空间，如图所示。其次要激活CCS软件。如果CCS的安装包是伴随着开发板一并提供的，那么该CCS软件的许可证是已经激活的。如果是从其它途径获得的，则需要激活许可证才能够正常使用。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践15启动CCS。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践16点击菜单“File”—“NewCCSProject”进入新建CCS工程对话框。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践17在对话框中进行如下操作：在“Target”第二栏中下拉选择“TivaTM4C1294NCPDT”芯片；在“Connetction”中选择“StellarisIn-CircuitDebugInterface”；在“Projectname”中填入工程名；在“Outputtype”中选择“Excutable”（可执行）；在“ProjecttemplatesandExamples”中选择“EmptyProject”；点击“Finish”即可完成新CCS工程的建立。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践18对CCS操作路径进行设置：点中所新建的工程，点击“Project”—“Properties”（也可鼠标右键点出），进入工程属性设置对话框，如图所示。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践19首先点击“General”看看之前创建工程时选项是否正确。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践20点击“Build”—“ARMCompiler”—“IncludeOptions”。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践21点击

添加路径，选择“Filesystem”，找到TivaWare文件夹，如："D:\ProgramFiles\ti\TivaWare_C_Series-2.1.0.12573"，具体路径根据安装路径设置，如果工程中要用到的文件在其他文件，则还需要将使用到的文件夹添加进来。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践22有些库文件需要预先定义CPU型号才能正常调用（如常用的pin_map.h，rom.h等等），因此，在有需要时，我们要为工程添加预定义。点击“AdvancedOptions”—“PredefinedSymbols”，点击添加按钮，添加CPU型号等信息。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践23点击ARMLinker选项卡，再单击FileSearchPath添加lib文件，如图8-19所示。通常情况下，我们常用到的driverlib.lib的文件路径为："D:\ProgramFiles\ti\TivaWare_C_Series-2.1.0.12573\driverlib\ccs\Debug\driverlib.lib"，如果用到了其他库函数，如IQmathLib下的函数，我们也需要找到IQmathLib.lib并添加进工程，同样根据自己的安装路径设置。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践24在“main.c”中编写如下程序，该程序为简单的GPIO口初始化，实验结果为点亮D1-D4。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践25软仿真器（Simulator）的设置。

如果建立工程时采用的是某一种Emulator方式，而调试时想更改成另一种Emulator仿真器，或者改用Simulator方式，可以作如下设置：点击“File”—“New”—“TargetConfigurationFile”。8.1.4新建CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践26在“Connetction”中选择“StellarisIn-CircuitDebugInterface”。在下方找到TM4C1294NCPDT，可以在“BoardorDevice”后面的搜索栏输入“1294”以方便查找。最后点击右边的“Save”按钮保存设置。8.1.5建立（Build）工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践27有很多种方法建立工程：点击工具栏Build按键；或者鼠标右击工程名，在弹出的菜单里选择“BuildProject”；或者选择菜单“Project”—“BuildAll”，就可以建立（包括编译、链接）工程。8.1.6.1下载程序2023年5月21日Cortex-M4原理与实践28

点击工具栏调试按键

，（或者按键F11，或者选择菜单“Run”—“Debug”），CCS会把程序下载到目标板上，并进入调试状态。CCS的窗口的排列方式就由编辑模式自动变为调试模式，如图所示。

如果要结束调试状态，可以点击工具栏结束按键

，（或者按键Ctrl+F2，或者选择菜单“Run”—“Terminate”），CCS就会回到编辑状态。CCS的窗口的排列方式也会变回编辑模式。8.1.6.2设置软件调试断点2023年5月21日Cortex-M4原理与实践29

如图所示，单击main.c标签选中激活这个文件，移动光标到20行和32行左边的灰色控制条上双击，就能在该行增加一个断点；或者鼠标右键该行，选择“Breakpoint（CodeComposerStudio）”—“Breakpoint”来添加断点。也可以用双击灰色控制条来设置或删除断点标记。8.1.6.3利用断点调试程序2023年5月21日Cortex-M4原理与实践30Resume（F8）：全速运行程序，直至遇到断点才停止。Suspend（Alt+F8）：暂停运行程序。Terminate（Ctrl+F2）：CCS退出调试状态，回到编辑状态。Stepinto（F5）：单步运行程序，如遇到子函数，将进入子函数单步运行。Stepover（F6）：单步运行程序，如遇到子函数，将直接运行至子函数返回，而不进入子函数。AssemblyStepinto（Ctrl+Shift+F5）：单步运行汇编程序（如果源程序是C程序，则单步运行其编译后得到的汇编代码）。如遇到子函数，将进入子函数单步运行其中每条汇编程序。AssemblyStepover（Ctrl+Shift+F6）：单步运行汇编程序（如果源程序是C程序，则单步运行其编译后得到的汇编代码）。如遇到子函数，将直接运行至子函数返回，而不进入子函数。8.1.7使用观察窗口2023年5月21日Cortex-M4原理与实践31选择菜单“View”—“Variables”，打开观察窗口。（缺省状态是处于打开状态）在窗口中可以看到变量i的值。如图所示，每运行一次，i的值就会加1。在源程序窗口中，右键点击任何变量，选择“AddWatchExpression…”，就可以添加该变量到观察窗口。在观察窗口中双击变量，则可以在这个窗口中改变变量的值。点击菜单“View”—“Expressions”，观察str结构变量，可以展开结构变量，显示结构变量的每个元素的值。在观察窗口中点击“Registers”可以看到使用到的寄存器状态。8.1.8.1向工程中添加新文件2023年5月21日Cortex-M4原理与实践32

通过点击菜单“File”—“New”—“SourceFile”，弹出如图所示的对话框，输入文件名，可以向工程中添加源文件。8.1.8.2向工程中添加已有文件2023年5月21日Cortex-M4原理与实践33

通过点击菜单“Project”—“AddFiles…”，或是右键点击工程选择“AddFiles…”，可以向工程中添加已有文件。这时会出现一个文件框用于选择已有的文件，选择完文件后可以选择是复制一份到工程文件夹下或是只是产生一个连接到源文件，如图所示。8.1.8.3导入已有CCS工程2023年5月21日Cortex-M4原理与实践34如果想打开一个已存在的CCSv6工程，有很多种途径：选择菜单“Project”—“ImportCCSProject”；或者选择菜单“File”的“Import…”，在窗口中选择“General”—“ExistingProjectsintoWorkspace”，点击“Next”按钮；或者鼠标右击工程浏览器（ProjectExplorer）窗口中空白处，在出现的菜单中选择“Import…”，在窗口中选择“CCSProject”；

然后出现如图所示的对话框，点击“Selectsearch-directory：”一栏右边的“Browse…”，选择存放已有工程的上一层目录。然后在“Discoveredprojects：”一栏中看到该目录下所有的工程，勾选要导入的工程，点击“Finish”就把该工程导入到CCS的工作空间里了。8.1.9CCS编程简介2023年5月21日Cortex-M4原理与实践35CCS本身是一个集成开发平台，其中集成了性能优异的C语言编译器，因此在开发时可以使用C语言编写应用程序。

由于TI针对TivaC系列的微处理器开发了一套TivaWareCSeries的扩展软件，相当于提供了针对不同应用模块的库函数，即TivaWareCSeries中将针对微处理器的应用程序封装成了函数。因此实际编程时大多数情况下只需要按照TivaWareCSeries规定的语法格式进行函数调用即可，非常方便。2023年5月21日36第八章TM4C1294开发环境8.2TivaWare软件8.2.1TivaWare功能及特点2023年5月21日Cortex-M4原理与实践37TivaWare，即TivaSoftware，是针对Tiva系列微处理器的一套扩展软件。该软件实质上是一个程序库，可以将微处理器所执行的常用基础操作指令模块化、函数化，从而免去了开发过程中可能会出现的冗长的代码以及大量繁琐的工作，减少了出错的几率，从而能够大大加快Tiva系列微处理器的开发进程。TivaWare主要具有如下特点：免费许可证和免版税使用权。可以简化应用程序的开发并使得代码易于维护。所有程序都是使用C编写的（完全不可能的环境除外）。由于Cortex-M4采用的Thumb2指令集非常紧凑，即使使用C编写，也使得程序在内存和CPU的使用方面效率较高。既可以用作目标库文件（ObjectLibrary），也可以用作源文件（SourceCode），使用起来非常灵活。有错误检查代码供开发时使用，不需要时可以移除从而减小内存。可以在ARM/Keil、IAR、CodeRed、CodeSourcery以及通用GNU开发工具上编译。8.2.2TivaWare主要模块介绍2023年5月21日Cortex-M4原理与实践38TivaWare包括以下几个部分，如图8-29列表所示，主要包括外设驱动库、图形库、USB库和代码示例。8.2.2.1外设驱动库2023年5月21日Cortex-M4原理与实践39

外设驱动库主要用于与微处理器连接的外设，包括外设初始化及外设控制函数。虽然从严格意义上说它们并不是驱动程序（它们没有一个公用的接口），但是它们确实使外设能更加方便而简洁地被使用。外设驱动库包括两个文件夹driverlib和inc。前者包括了驱动函数库的源文件和头文件，后者是用于直接寄存器访问模式的一些头文件及宏定义等。TivaWare的外设驱动库提供了两种访问模式，即直接寄存器访问（DirectRegisterAccessModel）以及软件驱动模式（SoftwareDriverModel）。分别对应着上面提到的inc以及driverlib文件夹下的内容。8.2.2.2图形库2023年5月21日Cortex-M4原理与实践40TivaWare的图形库提供了一套图形基元（如画一个圆的函数）和小工具集，用于在具有图形显示功能的电路板上创建用户图形界面。图形库包括两个文件夹grlib和inc。前者包括了驱动函数库的源文件和头文件，后者是用于直接寄存器访问模式的一些头文件及宏定义等。