《嵌入式系统技术》

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实训报告

学期：日期：实训场所：

二级学院信息工程学院班级姓名学号试验题目实训五、C语言控制LED灯（走马灯）

1、试验目的

z认识ADS开发环境调试环境。

z把握容易的ARM汇编指令的使用办法。

z把握S3C2440A的I/O控制寄存器的配置。

z把握ARM汇编指令和C语言互相调用的办法

2、试验设备

zPC机、ARM仿真器、2440试验箱、串口线。

3、试验内容

z认识ARM开发环境的建立。

z使用ARM汇编和C语言设置GPIO口的相应寄存器。

z编写跑马灯程序。

4、试验原理

C程序与汇编程序互相调用规章

为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够互相调用，必需为子程序间的调用规定一定的规章。ATPCS，即ARM，Thumb过程调用标准(ARM/ThumbProcedureCallStandard)，是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规章，它规定了一些子程序间调用的基本规章，如子程序调用过程中的寄存器的使用规章，堆栈的使用规章，参数的传递规章等。

下面结合实际介绍几种ATPCS规章，假如读者想了解更多的规章，可以查看相关的

书

籍。

1．基本ATPCS

基本ATPCS规定了在子程序调用时的一些基本规章，包括下面3方面的内容：

(1)各寄存器的使用规章及其相应的名称。

(2)数据栈的使用规

则。(3)参数传递的

规章。

相对于其它类型的ATPCS，满足基本ATPCS的程序的执行速度更快，所占用的内存更少。但是它不能提供以下的支持：ARM程序和Thumb程序互相调用，数据以及代码的位置无关的支持，子程序的可重入性，数据栈检查的支持。

而派生的其他几种特定的ATPCS就是在基本ATPCS的基础上再添加其他的规章而

形成的。其目的就是提供上述的功能。

2．寄存器的使用规章

寄存器的使用必需满足下面的规章：

(1)子程序间通过寄存器R0～R3来传递参数。这时，寄存器R0～R3可以记作A0～A3。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3的内容。

(2)在子程序中，使用寄存器R4～Rll来保存局部变量。这时，寄存器R4～R11可以记作V1～V8。假如在子程序中使用到了寄存器V1～V8中的某些寄存器，子程序进入时必需保存这些寄存器的值，在返回前必需恢复这些寄存器的值；对于子程序中没实用到的寄存

器则不必举行这些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4～R7来保存局部变量。

(3)寄存器R12用作子程序间scratch寄存器，记作IP。在子程序间的衔接代码段中

常有这种使用规章。

(4)寄存器R13用作数据栈指针，记作SP。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必需相等。

(5)寄存器R14称为衔接寄存器，记作LR。它用于保存子程序的返回地址。假如在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。

(6)寄存器R15是程序计数器，记作PC。它不能用作其他用途。

3.参数传递规章按照参数个数是否固定可以将子程序分为参数个数固定的

(nonvariadic)子程序和参数

个数可变的(variadic)子程序。这两种子程序的参数传递规章是不同

的。

（1）参数个数可变的子程序参数传递规章

对于参数个数可变的子程序，当参数不超过4个时，可以使用寄存器R0～R3来传递参数；当参数超过4个时，还可以使用数据栈来传递参数。

在参数传递时，将全部参数看作是存放在延续的内存字单元中的字数据。然后，依次将各字数据传送到寄存器R0、R1、R2、R3中，假如参数多于4个，将剩余的字数据传送到数据栈中，入栈的挨次与参数挨次相反，即最后一个字数据先入栈。根据上面的规章，一个浮点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递，也可能一半通过寄存器传递，另一半通过数据栈传递。

(2)参数个数固定的子程序参数传递规章对于参数个数固定的子程序，参数传递与

参数个数可变的子程序参数传递规章不同。

假如系统包含浮点运算的硬件部件，浮点参数将根据下面的规章传

递：

·各个浮点参数按挨次处理。

·为每个浮点参数分配FP寄存器。

·分配的办法是，满足该浮点参数需要的且编号最小的一组延续的FP寄存器。第一个整数参数，通过寄存器R0～R3来传递。其他参数通过数据栈传递。

(3)子程序结果返回规章子程序

中结果返回的规章如下：

·结果为一个32位的整数时，可以通过寄存器R0返回。

·结果为一个64位整数时，可以通过寄存器R0和Rl返回，依次类推。

·结果为一个浮点数时，可以通过浮点运算部件的寄存器f0、d0或者s0来返回。

·结果为复合型的浮点数(如复数)时，可以通过寄存器f0～fN或者d0～dN来返回。

·对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。

4.C语言函数和ARM汇编语言函数间互相调用高级语言函数与汇编语言函数的混合

调用也要遵循ATPCS规章，保证程序调用时参数的

正确传递。在汇编程序中使用EXPORT伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此

子程序，而在C语言程序中使用extern关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。下面给出两个例子来介绍函数互相调用。

例C函数中调用汇编

示例中汇编子程序strcopy使用两个参数，一个表示目标字符串地址，一个表示源

字符串的地址，参数分离存放R0，R1寄存器中。

#include

externvoidstrcopy(char*d，constchar*s)//声明外部函数。即要调用的汇编子程序intmian(void)

{

constchar*srcstr="Firststring-source"；//定义字符串常量

chardstsrt[]="Secondstring-destination"；//定义字符串变量

printf("Beforecopying：/n")；

printf("'%s'\n`%s/n，"srcstr，dststr)；//显示源字符串和目标字符串的内容

strcopy(dststr，srcstr)；//调用汇编子程序，R0=dststr，

R1=srcstr

printf("Aftercopying：\n")

printf("'%s'\n'%s\n，"srcstr，dststr)；//显示strcopy复制字符串结果

return(0)；

}

被调用汇编子程序：

AREASCopy，CODE，READONLY

EXPORTstrcopy；声明strcopy，以便外部程序引用

strcopy

；R0为目标字符串的地址

；R1为源字符串的地址

LDRBR2，[R1]，#1；读取字节数据，源地址加l

STRBR2，[R0]，#1；保存读取的1字节数据，目标地址加1

CMPr2，#0；推断字符串是否复制完

BNEstrcopy；没有复制完毕，继续循环

MOVpc，1r；返回

END

例汇编程序调用C程序

汇编程序的设置要遵循ATPCS规章，保证程序调用时参数的正确传递。在汇编程序

中使用IMPORT伪指令声明将要调用的C程序函数。在调用C程序时，要正确设置入口参数，然后使用BL调用。示例程序中使用了5个参数，分离使用寄存器R0存储第1个参数，R1存储第2个数，R2存储第3个参数，R3存储第4个参数，第5个参数利用堆栈传送。因为利用了堆栈传递参数，在程序调用结果后要调节堆栈指针。

汇编调用C程序的汇编程序

/*函数sum()返回5个整数的和*/

intsum(inta，litb，intc，intd，inte)

{

return(a+b+c+d+e)；//返回5个变量的和

}

EXPORTCALLSUM

AREAExample，CODE，READONLY

IMPORTsum；声明外部标号sum5，即C函数sum5()CALLSUM

STMFDSP!{LR}；LR寄存器堆栈

ADDR1，R0，R0；设置sum函数入口参数，R0为参数aADDR2，R1，R0；R1为参数b，R2为参数c

ADDR3，R1，R2，

STRR3，[SP，#-4]!；参数e要通过堆栈传递

ADDR3，R1，R1；R3为参数d

BLsum；调用sum()，结果保存在R0

ADDSP，SP#4；修正SP指针

LDMFDSP，PC；子程序返回

END

5、试验相关寄存器

GPBCON――端口配置寄存器

GPBDAT――端口数据寄存器

GPBUP――端口上拉电阻使能寄存器6、试验电路图

7、试验程序实现

7.1利用C语言实现跑马灯程序

/****led_asm_c.c****/

/*C语言函数*/

/*定义端口寄存器*/

#definerGPBCON(*(volatileunsigned*)0x56000010)//PortBcontrol

#definerGPBDAT(*(volatileunsigned*)0x56000014)//PortBdata

#definerGPBUP(*(volatileunsigned*)0x56000018)//Pull-upcontrolB

/*延迟程序*/

externvoiddelay(inttimes);

/*主程序*/

voidxmain(void)

{

rGPBCON=(rGPBCON//GPB5-8set

output

rGPBUP=(rGPBUP//disableGPBpull

up

while(1)

{

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))//GPB7output0

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))//GPB8output0

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序0

rGPBDAT=rGPBDAT//GPB7-8output0

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序

rGPBDAT=rGPBDAT|(0x3<<7);//GPB7-8output1

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序

}

}

7.2ARM汇编指令编写的延时程序

/****delay.s****/

EXPORTdelay

AREADELAY,CODE,READONLY;该伪指令定义了一个代码段，段名为

Init，属性只读

;下面是延迟子程序

delay

subr0,r0,#1;r0=r0-1

cmpr0,#0x0;将r0的值与0相比较

bnedelay;比较的结果不为0（r0不为0），继续调用delay,否则执行下一条语句

movpc,lr;返回

END;程序结束符

8、试验步骤

1.衔接好试验环境，将仿真器的一端通过并口衔接到P