嵌入式系统原理与应用实验报告

嵌入式系统原理与应用实验报告实验报告-20-目录软件仿真实验实验一ARM汇编指令1--简单数据搬移实验 3实验二ARM汇编指令2--字符串拷贝实验 5实验三ARM汇编指令3--ARM处理器工作模式实验 9实验四ARM汇编与C混合编程实验--ARM启动过程控制实验 16硬件接口实验实验五ARM硬件接口实验1--基本IO实验 23实验六ARM硬件接口实验2--外部中断实验 35实验总结 45实验一ARM汇编指令1--简单数据搬移实验实验目的熟悉实验开发环境，掌握简单ARM汇编指令的使用方法实验环境硬件：PC机。软件：ADS1.2集成开发环境实验内容熟悉开发环境并使用LDR/STR，MOV等指令访问寄存器或存储单元；使用ADD/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令，完成基本数学/逻辑运算。实验要求（1）按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmlab1，定义两个变量x,y和堆栈地址0x1000，将变量x的内容存到堆栈顶，然后计算x+y,并将和存到堆栈的下一个单元。通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据变化。（2）在指令后面加上适当注释,说明指令功能。（3）指出程序执行完成后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。参考程序:AREAInit,CODE,READONLY;AREA用于声明一个只读或读写的代码或数据段ENTRY;ENTRY声明程序入口,CODE32用于申明以下代码为32位ARM指令CODE32 xEQU45 ;x=45 yEQU64 ;y=64stack_topEQU0x1000;definethetopaddressforstacks栈顶为0x1000startMOVSP,#stack_top;SP=0x1000MOVR0,#x;R0=45STRR0,[SP];[1000]存放45MOVR0,#y;R0=64LDRR1,[SP];LDR加载指令,STR存储指令.ADDR0,R0,R1;将R0与R1相加赋值给R0；STRR0,[SP,#4];STRR0,[SP，#4]；先执行SP+4，再将寄存器R0B.;无限循环跳转到当前地址END;程序结束。单步调试过程：通过观察，本实验中内存采用大端模式初始寄存器及各内存运行情况：运行MOVR0,#x后运行STRR0,[SP]后运行MOVR0,#y后运行LDRR1,[SP]后运行ADDR0,R0,R1后运行STRR0,[SP,#4]后练习题编写程序实现对一段数据的最大值最小值搜索,最大值存于max变量之中,最小值存于min变量之中。提示:数据的定义采用伪指令:DCD来实现,如:DataBufDCD11,-2,35,47,96,63,128,-23搜索最大值和最小值可以利用两个寄存器R1，R2来存放。用到的比较指令为CMP,用到的条件标识符小于为LT,大于为GT。基本思路为：利用R0做基地址，将R1，R2分别存入第一个单元的内容，利用R3做循环计数器，利用R4遍历读取第2至最后一个数据，如果R1的数据小于新读入的R4数据则将R4的内容存入R1，如果R2的内容大于R4的内容则将R4的内容存入R2。遍历完成之后，R1将存放最大数据，R2将存放最小数据。练习题实验源程序：AREAInit,CODE,READONLYENTRYCODE32startLDRr0,=DataBuf;r0取数据段的首地址MOVr3,#0x08;用r3存循环次数LDRr1,[r0];用r1存最大值LDRr2,[r0];用r2存最小值LDRr4,[r0]loopSUBr3,r3,#1CMPr3,#0;结束条件BLEQCONTINUEADDr0,r0,#0x04;分支语句LDRr4,[r0]CMPr4,r1BGTbigCMPr4,r2BLTsmallBloopbigMOVr1,r4BloopsmallMOVr2,r4BloopAREAArray,DATA,READWRITEDataBufDCD11,-2,35,47,96,63,128,-23CONTINUEEND实验截图：相关解释：最后成功搜索到最大值，放到了R1中，搜索到的最小值放到了R2中。实验二ARM汇编指令2--字符串拷贝实验实验目的通过实验掌握使用LDB/STB，b等指令完成较为复杂的存储区访问和程序分支，学习使用条件码。实验环境硬件：PC机。软件：ADS1.2集成开发环境。实验内容熟悉开发环境的使用并完成一块存储区的拷贝。完成分支程序设计，要求判断参数，根据不同参数，调用不同的子程序。实验要求（1）按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmlab2，定义两个数据存储区Src和Dst，Src用于存放原字符串，Dst用于存放目的字符串。堆栈地址0x400，将变量原字符串的内容拷贝到目的字符串中，要能判断原字符串的结束符（0），并统计字符串中字符的个数。通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据变化。（2）在指令后面加上适当注释,说明指令功能。（3）指出程序执行完成后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。参考程序：AREAInit,CODE,READONLY;AREA用于声明一个只读或读写的代码或数据段，这里是只读代码段ENTRY ;ENTRY声明程序入口CODE32 ;CODE32用于申明以下代码为32位ARM指令START ;标号“start”MOVSP,#0x400 ;SP=0x400LDRR0,=Src ;LDR伪指令将源字符串的地址值读取到R0寄存器中LDRR1,=Dst ;LDR伪指令将目的字符串的地址值读取到R1寄存器中MOVR3,#0 ;R3=0进行初始化，用来统计字符串中字符的个数strcopy ;标号“strcopy”LDRBR2,[R0],#1 ;将源地址起始位置的一个字节数据装入R2中，且R0=R0+1CMPR2,#0 ;比较R2和结束符0的大小BEQendcopy ;若R2==0表示跳转到endcopy处STRBR2,[R1],#1 ;若R2！=0，把寄存器R2中的字数据（32位）保存到目的地址的内存地址中，且R1=R1+1ADDR3,R3,#1 ;R3=R3+1用来统计字符串中字符的个数Bstrcopy ;跳转回标号“strcopy”处endcopy ;标号“endstrcopy”LDRR0,=ByteNum ;LDR伪指令将ByteNum的地址值读取到R0寄存器中STRR3,[R0] ;将统计得到的字符个数存储到ByteNum内存单元中B. ;无限循环跳转到当前地址AREADatapool,DATA,READWRITE;AREA用于声明一个只读或读写的代码或数据段，这里是读写数据段SrcDCB"string",0 ;源字符串数据存储地址DstDCB0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 ;目的字符串存储地址ByteNumDCD0 ;字符个数统计单元存储地址END ;程序结束参考程序实验截图运行前内存情况：运行至复制前，得知源地址在0x8040,目标地址在0x8047单步调试运行中

ByteNum的地址：最终结果：练习题编写程序循环对R4～R11进行累加8次赋值，R4～R11起始值为1～8，每次加操作后把R4～R11的内容放入SP栈中，SP初始设置为0x800。最后把R4～R11清空赋值为0。提示：多字的加载与存储使用多寄存器寻址，使用的指令为LDM和STM。如：LDMIAR0!,{R4-R11}STMIAR1!,{R4-R11}练习题程序：AREAInit,CODE,READONLYENTRYCODE32Start;设置起始值MOVSP,#0X800LDRR0,=srcMOVR1,#8MOVR4,#1MOVR5,#2MOVR6,#3MOVR7,#4MOVR8,#5MOVR9,#6MOVR10,#7MOVR11,#8loopADDR4,R4,#1ADDR5,R5,#1ADDR6,R6,#1ADDR7,R7,#1ADDR8,R8,#1ADDR9,R9,#1ADDR10,R10,#1ADDR11,R11,#1STMFDSP!,{R4-R11}SUBSR1,R1,#1;循环判别条件BNEloopLDMIAR0!,{R4-R11}HALTBHALTsrcDCD0,0,0,0,0,0,0,0END练习题实验截图：实验三ARM汇编指令3--ARM处理器工作模式实验实验目的（1）通过实验掌握学会使用msr/mrs指令实现ARM处理器工作模式的切换，观察不同模式下的寄存器，加深对CPU结构的理解；（2）通过实验掌握ld中如何使用命令行指定代码段起始地址。实验设备硬件：PC机。软件：ADS1.2集成开发环境实验内容通过ARM汇编指令，在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别；掌握ARM不同模式的进入与退出。实验要求(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程asmmodelab，完成各个模式下的堆栈初始化工作,并将R1-R12的内容存入当前模式下堆栈。通过AXD运用单步执行方式调试程序，验证工作模式的切换，注意观察CPSR寄存器中的变化。随着程序调试过程中在模式间的切换，使用寄存器观察器切换到不同的工作模式下观察SP（R13）的变化情况。（2）实验过程中请记录并思考以下内容：1）程序复位之后系统处于什么模式？2）记录每种模式下的初始堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。3）切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式（如系统模式）？4）用户模式下能否执行堆栈压栈操作？如果能得话，观察用户模式下压栈之前和压栈之后其堆栈区域的变化情况。5）观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化，并解释其原因。参考程序:;定义堆栈大小usr_stack_legthequ64 ;用户模式svc_stack_legthequ32 ;管理模式fiq_stack_legthequ16 ;快速中断模式irq_stack_legthequ64 ;中断模式abt_stack_legthequ16 ;中止模式und_stack_legthequ16 ;未定义模式 areareset,code,readonly ;

声明只读代码段reset entry ；ENTRY声明程序入口 code32 ；CODE32用于申明以下代码为32位ARM指令startmovr0,#0 movr1,#1 movr2,#2 movr3,#3 movr4,#4 movr5,#5 movr6,#6 movr7,#7 movr8,#8 movr9,#9 movr10,#10 movr11,#11 movr12,#12 blinitstack ;初始化各模式下的堆栈指针BL(BranchwithLink跳转将PC拷入LR,用于子程序返回) ;打开irq中断(将cpsr寄存器的i位清0) mrsr0,cpsr ;r0<--cpsr bicr0,r0,#0x80 ;开IRQ中断 msrcpsr_cxsf,r0 ;cpsr<--r0;切换到用户模式(CPSR[4:0]=10000,同时CPSR[7:6]=11,CPSR[5]=0保留,即CPSR[7:0]=11010000=0xd0) msrcpsr_c,#0xd0;保存一下当前CPSR,将CPSR传入R0 mrsr0,cpsr;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;观察由用户模式能否切换到其他模式 ;切换到管理模式 msrcpsr_c,#0xdf;保存一下当前CPSR,将CPSR传入R0 mrsr0,cpsr;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12}haltbhalt ;留在此处Initstack ;初始化各模式下的堆栈子程序;子程序内容r0<--lr,因为各种模式下r0是相同的而各个模式movr0,lr ;R0<-LR,各模式下的R0是相同的 ;设置管理模式堆栈,先切换到管理模式下再设置该模式下的SP

msrcpsr_c,#0xd3 ;11010011cpsr[4:0] ldrsp,stacksvc ;将StackSvc代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;设置中断模式堆栈,先切换到中断模式下再设置该模式下的SP,;中断模式CPSR[7:0]=110,10010 msrcpsr_c,#0xd2 ;11010010 ldrsp,stackirq ;将stackirq代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;设置快速中断模式堆栈 msrcpsr_c,#0xd1 ;11010001 ldrsp,stackfiq ;将stackfiq代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;设置中止模式堆栈,先切换到中断模式下再设置SP msrcpsr_c,#0xd7 ;11010111 ldrsp,stackabt ;将stackabt代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;设置未定义模式堆栈 msrcpsr_c,#0xdb ;11011011 ldrsp,stackund ;将stackund代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} ;设置系统模式堆栈 msrcpsr_c,#0xdf ;11011111 ldrsp,stackusr ;将stackusr代表的地址装入SP;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，所以R1在最低地址，向上依次是R1,R2,...R12,LR。完成后SP指向保存R1的地址。 stmfdsp!,{r1-r12} movpc,r0 ;返回;定义堆栈首地址,即最高地址处stackusrdcdusrstackspace+(usr_stack_legth-1)*4stacksvcdcdsvcstackspace+(svc_stack_legth-1)*4stackirqdcdirqstackspace+(irq_stack_legth-1)*4stackfiqdcdfiqstackspace+(fiq_stack_legth-1)*4stackabtdcdabtstackspace+(abt_stack_legth-1)*4stackunddcdundstackspace+(und_stack_legth-1)*4 areareset,data,noinit,align=2 ;分配栈堆空间usrstackspacespaceusr_stack_legth*4 ;分配USR_STACK_LENGTH*4个字节svcstackspacespacesvc_stack_legth*4 ;同上irqstackspacespaceirq_stack_legth*4fiqstackspacespacefiq_stack_legth*4abtstackspacespaceabt_stack_legth*4undstackspacespaceund_stack_legth*4 end ;END程序结束实验截图：运行前，用户模式各寄存器状态如图，其他模式R13寄存器值均为0：1、usr_stack_legthequ64 ;用户模式之后用户模式各寄存器赋初值：2、svc_stack_legthequ32 ;管理模式3、fiq_stack_legthequ16 ;快速中断模式4、irq_stack_legthequ64 ;中断模式5、abt_stack_legthequ16 ;中止模式6、und_stack_legthequ16 ;未定义模式实验练习题答案1）程序复位之后系统处于什么模式？程序复位后CPSR的值是SVC，故系统处于管理模式。2）记录每种模式下的初始堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。这是管理模式中断模式，初始化堆栈指针式0x8340 快速中断模式，初始化堆栈指针式0x8380 只到r7就停了，快速中断模式有自己的分组寄存器R8_fiqR14_fiq中止模式，初始化堆栈指针式0x8c0 未定义模式，初始化堆栈指针式8400系统模式，初始化堆栈指针式81c03）切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式（如系统模式）？切换成用户模式之后还能从用户模式进入其他模式，例如中断模式。4）用户模式下能否执行堆栈压栈操作？如果能得话，观察用户模式下压栈之前和压栈之后其堆栈区域的变化情况。用户模式下能执行压栈操作。堆栈的变化情况如图所示（红色部分之前是00）。5）观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化，并解释其原因。SPSR无变化，因为程序运行没有发生异常，无异常状态。实验四ARM汇编与C混合编程实验--ARM启动过程控制实验实验目的（1）掌握建立基本完整的ARM工程，包含启动代码，C语言程序等；（2）了解ARM启动过程，学会编写简单的C语言程序和汇编启动代码并进行调试；（3）掌握如何指定代码入口地址与入口点；（4）掌握通过memory/register/watch/variable窗口分析判断结果。实验设备硬件：PC机。软件：ADS1.2集成开发环境实验内容使用汇编语言编写初始化程序，并引导至C语言main函数，用汇编语言编写延时函数实现毫秒级的延时，在C语言中调用延时函数,实现1s钟定时。实验要求(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程armasmc，编写3个文件，如下图3-1所示：图3-1实验工程文件管理其中一个初始化汇编语言文件Init.s，该文件中主要完成异常矢量表的建立，模式堆栈初始化，并将程序引导至C语言的main函数。C语言程序保存为armasmc.c。C语言中调用汇编语言文件delay.s中的毫秒延时程序delayxms，C语言将延时的毫秒数通过参数传递到汇编语言，汇编语言完成延时，然后返回C语言函数。通过AXD运用单步执行方式调试程序。观察程序执行过程中的寄存器及存储器的变化情况。（2）实验过程中请记录并思考以下内容：1）如何建立异常矢量入口表？

2）如何在汇编语言中切换至C语言的main函数？。

3）如何在C语言中调用汇编语言函数，并完成参数传递？

4）汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复，为什么要保护参考程序中的

R11？

5）将delay.s中的R11改成R4，并将两条R11的保护与恢复语句stmfdsp!,{r12}

和ldmfdsp!,{r11}删掉，在C语言程序中的语句i--处设置端点，观察运行

过程中变量i的变化情况，并解释其中的原因。参考程序:;***************************************************************;NAME:entry.s;Author:lihua;History:2014-4-10;***************************************************************IMPORTmain ；用IMPORT伪操作来声明即将调用的C程序。areaInit,code,readonly ；AREA用于声明一个只读或读写的代码或数据段，这里是只读代码段entry ；ENTRY声明程序入口code32 ；CODE32用于申明以下代码为32位ARM指令;***********Setupinterrupt/exceptionvectors*************************；建立异常矢量入口表start bReset_Handler ；Reset入口，即为整个程序的实际入口点Undefined_Handler bUndefined_HandlerSWI_Handler bSWI_HandlerPrefetch_handler bPrefetch_handlerAbort_Handler bAbort_Handlernop;ReservedvectoIRQ_Handler bIRQ_HandlerFIQ_Handler bFIQ_HandlerReset_Handlerblinitstack ;通过BL指令来调用initstack子程序，将PC拷入LR,用于子程序返回，初始化各模式下的堆栈指针;切换至用户模式堆msrcpsr_c,#0xd0;11010000blmain ;通过BL指令来调用main.chalt bhalt ；无限循环跳转到当前地址initstack movr0,lr;r0<--lr,因为各种模式下r0是相同的而各个模式?;设置管理模式堆栈,先切换到管理模式下再设置该模式下的SP

msrcpsr_c,#0xd3;11010011ldrsp,stacksvc ;将StackSvc代表的地址装入SP;设置中断模式堆栈msrcpsr_c,#0xd2;11010010ldrsp,stackirq ;将stackirq代表的地址装入SP

;设置快速中断模式堆栈msrcpsr_c,#0xd1;11010001ldrsp,stackfiq ;将stackfiq代表的地址装入SP;设置中止模式堆栈 msrcpsr_c,#0xd7;11010111ldrsp,stackabt ;将stackabt代表的地址装入SP;设置未定义模式堆栈msrcpsr_c,#0xdb;11011011ldrsp,stackund ;将stackund代表的地址装入SP;设置系统模式堆栈msrcpsr_c,#0xdf;11011111ldrsp,stackusr ;将stackusr代表的地址装入SPmovpc,r0;返回LTORG ；LTORG用于声明一个文字池，在使用LDR伪指令的时候，要在适当的地址加入LTORG声明文字池，这样就会把要加载的数据保存在文字池内，再用ARM的加载指令读出数据;定义堆栈首地址,即最高地址处stackusr dcdusrstackspace+128Stacksvc dcdsvcstackspace+128stackirq dcdirqstackspace+128stackfiq dcdfiqstackspace+128stackabt dcdabtstackspace+128stackund dcdundstackspace+128areaInterrupt,data,READWRITE ;分配栈堆空间usrstackspacespace128 ;分配128个字节svcstackspacespace128 ；同上irqstackspacespace128fiqstackspacespace128abtstackspacespace128undstackspacespace128end/********************************************************************File：armasmc.c*Author:lihua2014.4.10*History:********************************************************************/#include<stdio.h>intmain(){externvoiddelayxms(intxms);//使用extern关键词来声明即将调用的汇编程序inti=100;while(1){delayxms(1000);//延时1si--;if(i==0)i=100;}return0;};***************************************************************;NAME:delay.s;Author:lihua;History:2014-4-10;***************************************************************EXPORTdelayxms ；使用EXPORT伪操作来声明，使得本程序可以被其它程序调用areadelay,code,readonly ；AREA用于声明一个只读或读写的代码或数据段，这里是只读代码段code32 ；CODE32用于申明以下代码为32位ARM指令;下面是延时若干ms的子程序delayxms ；调用时参数传递给R0寄存器stmfdsp!,{r11}; ;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，R1、LR依次入栈，完成后SP指向保存R1的地址。subr0,r0,#1 ;r0=r0-1ldrr11,=1000 ；r11=1000loop2subr11,r11,#1 ;r11=r11-1cmpr11,#0x0 ;比较R11和0，设置标志位bneloop2 ；R11不等于0，调转到Loop2标号cmpr0,#0x0 ；r11==0,继续将r0与0比较bnedelayxms ;比较的结果不为0，则继续调用delayxmsldmfdsp!,{r11}; ；r0==0，lr、r1依次出栈movpc,lr ;返回程序调用入口处end截图程序运行初始状态：初始化各模式堆栈：初始化完毕，调用main函数：局部变量i的值传递给R4寄存器：恢复r11的值：由main.c调用delay.asm：返回main.c：实验练习题如何建立异常矢量入口表？我们在编写代码的时候，一般地，我们使用下面的代码，这样建立异常矢量表：startbReset_HandlerUndefined_HandlerbUndefined_HandlerSWI_HandlerbSWI_HandlerPrefetch_handlerbPrefetch_handlerAbort_HandlerbAbort_Handlernop;ReservedvectoIRQ_HandlerbIRQ_HandlerFIQ_HandlerbFIQ_Handler2）如何在汇编语言中切换至C语言的main函数？在asm文件中用IMPORT伪操作来声明即将调用的C程序，通过BL指令来调用main.c。如何在C语言中调用汇编语言函数，并完成参数传递？在C文件中使用extern关键词来声明即将调用的汇编程序，在ASM文件中使用EXPORT伪操作来声明，使得本程序可以被其它程序调用。4）汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复，为什么要保护参考程序中的R11？通过命令stmfdsp!,{r11}保护 ;STM指令把寄存器列表中索引最小的寄存器存在最低地址，R1、LR依次入栈，完成后SP指向保存R1的地址。通过命令ldmfdsp!,{r11}恢复 ；r0==0，lr、r1依次出栈因为R11=1000在程序调用过程中被用到，这样做是为了保存程序被调用前的数值。5）将delay.s中的R11改成R4，并将两条R11的保护与恢复语句stmfdsp!,{r12}和ldmfdsp!,{r11}删掉，在C语言程序中的语句i--处设置端点，观察运行过程中变量i的变化情况，并解释其中的原因。因为在程序调用过程中局部变量i的值传给了R4，经过这一步，更改的效果是，运行到i--时候，i从100变到0。硬件接口实验实验五ARM硬件接口实验1--基本IO实验实验目的（1）GPIO的功能配置方法；（2）通过寄存器访问引脚的方法；（3）实现GPIO输入输出功能的基本编程方法。实验设备硬件：北京博创UP-TECH三合一实验箱，J-Link仿真器套件，PC机软件：ADS1.2集成开发环境实验内容编写S3C2440X处理器的端口控制程序，实现利用按键控制的跑马灯程序。GPC5,GPC6,GPC7三个引脚连接发光二极管,按钮开关连接在GPF5引脚,如下图4-13所示:图4-13上电之后,GPC5、GPC6、GPC7按照如下图所示的方向，轮流显示，当按钮开关按下去，方向反向，如下图所示：实验过程中要注意按键去抖动和每个发光二极管显示一定的时间（至少100ms）。实验原理1、S3C2440的GPIO功能简介S3C2440有130个多功能输入输出接口(GPIO),它们被分成９组，分别是：—PortA(GPA):25-outputport—PortB(GPB):11-input/outport—PortC(GPC):16-input/outputport—PortD(GPD):16-input/outputport—PortE(GPE):16-input/outputport—PortF(GPF):8-input/outputport—PortG(GPG):16-input/outputport—PortH(GPH):9-input/outputport—PortJ(GPJ):13-input/outputport每个端口的功能可由软件进行配置。GPIO特殊功能寄存器对GPIO进行配置和控制的特殊功能寄存器，主要有３类，分别是：端口控制寄存器GPxCON寄存器，端口数据寄存器GPxDAT寄存器和端口上拉寄存器GPxUP。2、(1)GPxCON寄存器GPxCON寄存器是为了配置引脚功能的，每一个引脚都可以配置成为输入、输出、外部中断组、特殊功能引脚中的至少三种情况。(2)GPxDAT寄存器GPxDAT是用来读/写引脚状态的：当引脚设置为输出时，向该寄存器的对应位写“1”可输出高电平，写“0”可输出低电平；当引脚设置为输入时，读此寄存器便可得知相应引脚的电平状态；引脚被设置成为特殊功能时，读写此寄存器无效。(3)GPxUP寄存器GPxPUD寄存器是用来设置引脚的内部上/下拉电阻的，寄存器每两位控制一个引脚的上下拉电阻。当引脚对应的两位为“00”时，禁止上/下拉，为“01”时，下拉使能，为“10”时上拉使能。上拉电阻和下拉电阻的作用是：当GPIO引脚处于第三态（高阻态，相当于没接芯片）时，它的电平状态由上拉电阻或下拉电阻确定。本实验中将用到的GPC和GPF两组端口，因此我们将这两个组的端口进行详细介绍。3、端口配置(1)GPC5,GPC6和GPC7三个管脚定义为输出口，输出低电平时相应的LED灯点亮。#definerGPCCON(*(volatileunsigned*)(0x56000020))#definerGPCDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000024))#definerGPCUP(*(volatileunsigned*)(0x56000028))#defineGPC5_ONrGPCDAT&~(1<<5)#defineGPC5_OFFrGPCDAT|(1<<5)#defineGPC6_ONrGPCDAT&~(1<<6)#defineGPC6_OFFrGPCDAT|(1<<6)#defineGPC7_ONrGPCDAT&~(1<<7)#defineGPC7_OFFrGPCDAT|(1<<7)rGPCCON=rGPCCON&~(0x3f<<10)|(0x15<<10);//GPC5～7端口设置为输出rGPCUP=rGPCUP|(7<<5);//禁止GPC的5～7端口引脚上拉(2)GPF5定义为输入，用于实现按键识别#definerGPFCON(*(volatileunsigned*)(0x56000050))#definerGPFDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000054))#definerGPFUP(*(volatileunsigned*)(0x56000058))rGPFCON=rGPFCON&~(0x3<<10);//将GPF的5端口设置为输入rGPFUP=rGPCUP&~(1<<5);//GPF的5端口引脚上拉charKey_Scan()//按键扫描程序{if(!(rGPFDAT&(1<<5)))//如果GPF5被按下，读取到低电平{delay(20);//延时去抖动，由于ARM11为流水线结构，这里只//是一个大概的延时值if(!(rGPFDAT&(1<<5)))//再次判断return1;//返回“1”elsereturn0;}elsereturn0;}voiddelay(inttime)//延时函数,用于扫描按键时去软件抖动{U8i,j,k;for(i=0;i<time;i++)for(j=0;j<255;j++)}参考程序:（1）初始化程序;********************************************************************;Description:Thisisainitprogramdesignedbycompilelanguage;NAME:entry.s;History:2014-5-4;********************************************************************IMPORTmainareaInit,code,readonlyentrycode32;*****Setupinterrupt/exceptionvectors***********************startbReset_HandlerUndefined_HandlerbUndefined_HandlerSWI_HandlerbSWI_HandlerPrefetch_handlerbPrefetch_handlerAbort_HandlerbAbort_Handlernop;ReservedvectoIRQ_HandlerbIRQ_HandlerFIQ_HandlerbFIQ_HandlerReset_Handlerblinitstack;初始化各模式下的堆栈指针;切换至用户模式堆msrcpsr_c,#0xd0;11010000blmainhaltbhaltinitstackmovr0,lr;r0<--lr,因为各种模式下r0是相同的而各个模式?;设置管理模式堆栈msrcpsr_c,#0xd3;11010011ldrsp,stacksvc;设置中断模式堆栈msrcpsr_c,#0xd2;11010010ldrsp,stackirq;设置快速中断模式堆栈msrcpsr_c,#0xd1;11010001ldrsp,stackfiq;设置中止模式堆栈msrcpsr_c,#0xd7;11010111ldrsp,stackabt;设置未定义模式堆栈msrcpsr_c,#0xdb;11011011ldrsp,stackund;设置系统模式堆栈msrcpsr_c,#0xdf;11011111ldrsp,stackusrmovpc,r0;返回LTORGstackusrdcdusrstackspace+128stacksvcdcdsvcstackspace+128stackirqdcdirqstackspace+128stackfiqdcdfiqstackspace+128stackabtdcdabtstackspace+128stackunddcdundstackspace+128areaInterrupt,data,READWRITEusrstackspacespace128svcstackspacespace128irqstackspacespace128fiqstackspacespace128abtstackspacespace128undstackspacespace128end(2)C语言控制程序为：/******************************************************************Description：ThisisaGPIOcontrolprogram*File：GPIO.c*Author:lihua2014.5.4*History:*******************************************************************/#definerGPCCON(*(volatileunsigned*)(0x56000020))#definerGPCDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000024))#definerGPCUP(*(volatileunsigned*)(0x56000028))#definerGPFCON(*(volatileunsigned*)(0x56000050))#definerGPFDAT(*(volatileunsigned*)(0x56000054))#definerGPFUP(*(volatileunsigned*)(0x56000058))#defineGPC5_ON~(1<<5)#defineGPC5_OFF(1<<5)#defineGPC6_ON~(1<<6)#defineGPC6_OFF(1<<6)#defineGPC7_ON~(1<<7)#defineGPC7_OFF(1<<7)voiddelay(inttime)//延时函数,用于扫描按键时去软件抖动{inti,j;for(i=0;i<time;i++)for(j=0;j<255;j++);}voidport_init(){rGPCCON=rGPCCON&~(0x3f<<10)|(0x15<<10);//GPC5～7端口设置为输出rGPCUP=rGPCUP|(7<<5);//禁止GPC的5～7端口引脚上拉rGPFCON=rGPFCON&~(0x3<<10);//将GPF的5端口设置为输入rGPFUP=rGPCUP&~(1<<5);//GPF的5端口引脚上拉delay(10);rGPCDAT=rGPCDAT|(GPC5_OFF|GPC6_OFF|GPC7_OFF);//GPC5-7端口灭掉}charKey_Scan()//按键扫描程序{charkey=rGPFDAT&(1<<5);if(!key)//如果GPF5被按下，读取到低电平{delay(100);//延时去抖动，这里只是一个大概的延时值if(!key)//再次判断return1;//返回"1"elsereturn0;}elsereturn0;}intmain(){intcount=0;chardirection=0;//charolddir=0;port_init();while(1){if(Key_Scan())direction=1;elsedirection=0;switch(count){case0:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC5_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC6_OFF|GPC7_OFF;delay(1000);break;case1:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC6_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC7_OFF;delay(1000);break;case2:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC7_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC6_OFF;delay(1000);break;default:break;}if(!direction){if(count==2)count=-1;count++;}else{if(count==0)count=3;count--;};}}实验要求（1）按照前面介绍的方法,在ADS下创建一个工程GPIO，并将前面示例程序加入工程。（注意将实验箱中的JP1402设置为2-3短接，即选择ARMICE模式）。运行AXD加载生成的image文件，点击按钮，运用程序。观察程序执行的效果。并观察按键按下和松开跑马灯轮换的方向。（2）实验过程中请记录并思考以下内容：1）如何访问寄存器并修改其中的1位或多位数据？2）如何配置S3C2440的PIO端口？3）在C语言中如何实现按键处理程序？4）如何初始化DRAM，从而实现程序下载并在线调试？5）尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换（不是控制其轮换方向，而是在有按键按下并松开后实现一次跑马灯切换）。实验截图：实验练习题如何访问寄存器并修改其中的1位或多位数据？rGPCDAT=rGPCDAT&GPC6_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC7_OFF;如代码所示用与，非，或操作寄存器的1位或多位数据。如何配置S3C2440的PIO端口？配置IO如下所示voidport_init(){rGPCCON=rGPCCON&~(0x3f<<10)|(0x15<<10);//GPC5～7端口设置为输出rGPCUP=rGPCUP|(7<<5);//禁止GPC的5～7端口引脚上拉rGPFCON=rGPFCON&~(0x3<<10);//将GPF的5端口设置为输入rGPFUP=rGPCUP&~(1<<5);//GPF的5端口引脚上拉//delay(10);rGPCDAT=rGPCDAT|(GPC5_OFF|GPC6_OFF|GPC7_OFF);//GPC5-7端口灭掉}在C语言中如何实现按键处理程序？C语言按键程序如下所示voidKey_Scan()//按键扫描程序{charkey=rGPFDAT&(1<<5);if(!key)//如果GPF5被按下，读取到低电平{delay(100);//延时去抖动，这里只是一个大概的延时值if(!key)//再次判断flag=1;//返回"1"elseflag=0;}elseflag=0;}4）如何初始化DRAM，从而实现程序下载并在线调试？配置SDRAM的代码如下所示setmem0x53000000,0x00000000,32setmem0x4a000008,0xffffffff,32setmem0x4a00001c,0x00007fff,32setmem0x48000000,0x2212d110,32setmem0x48000004,0x00000f40,32setmem0x48000008,0x00002e50,32setmem0x4800000c,0x00002e50,32setmem0x48000010,0x00002e50,32setmem0x48000014,0x00002e50,32setmem0x48000018,0x00002e50,32setmem0x4800001c,0x00018005,32setmem0x48000020,0x00018005,32setmem0x48000024,0x00960542,32setmem0x48000028,0x00000032,32setmem0x4800002c,0x00000030,32setmem0x48000030,0x00000030,325）尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换（不是控制其轮换方向，而是在有按键按下并松开后实现一次跑马灯切换）。代码如下：intmain(){intcount=0;charkey=rGPFDAT&(1<<5);//charolddir=0;port_init();while(1){key=rGPFDAT&(1<<5);//只有当按过以后flag才=1if(!key) flag=1; if(flag==1)//如果按过了下去 { switch(count){case0:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC5_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC6_OFF|GPC7_OFF;delay(400);break;case1:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC6_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC7_OFF;delay(400);break;case2:rGPCDAT=rGPCDAT&GPC7_ON;rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC6_OFF;delay(400);break;default:break;}}if(count==2){count=-1; flag=0;//标志位清零灯就不亮了 } count++;}}实验六ARM硬件接口实验2外部中断实验实验目的（1）通过实验掌握ARM处理器的中断方式和中断处理。（2）熟悉S3C2440X的中断控制寄存器的使用；（3）理解S3C2440X的中断处理机制（4）熟练掌握如何进行ARM处理器中断处理的软件编程方法。（5）掌握生成离线运行（Release模式）程序的开发环境设置方法。（6）掌握通过J-link向Norflash烧些程序的方法。实验设备硬件：北京博创UP-TECH三合一实验箱，J-Link仿真器套件，PC机软件：ADS1.2集成开发环境实验内容硬件电路和前面的实验五完全相同。这里将按钮开关所连接的GPF5引脚设定为外部中断EINT5,中断模式位IRQ，在中断服务程序中完成LED灯的切换，即正常状态时LED5灯亮,按下按钮开关时LED6灯亮。参考程序:(1)初始化汇编程序;**************************************************************;File：head.S;功能：初始化，设置中断模式、系统模式的栈，设置好中断处理函数;****************************************************************IMPORTMain;声明外部函数IMPORTport_initIMPORTeint_initIMPORTEINT_HandleIMPORTdisable_watch_dogAREAhead,CODE,READONLYENTRYCODE32start;程序入口点;****************************************************************;中断向量，本程序中，除Reset和HandleIRQ外，其它异常都没有使用;****************************************************************;0x00:复位中断向量地址bReset;0x04:未定义指令中止模式的向量地址HandleUndefbHandleUndef;0x08:管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式HandleSWIbHandleSWI;0x0c:指令预取终止导致的异常的向量地址HandlePrefetchAbortbHandlePrefetchAbort;0x10:数据访问终止导致的异常的向量地址HandleDataAbortbHandleDataAbort;0x14:保留HandleNotUsedbHandleNotUsed;0x18:中断模式的向量地址bHandleIRQ;0x1c:快中断模式的向量地址HandleFIQbHandleFIQResetldrsp,=4096;设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈bldisable_watch_dog;关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启;切换至用户模式;msrcpsr_c,#0xd0;11010000msrcpsr_c,#0xd2;进入中断模式ldrsp,=3072;设置中断模式栈指针msrcpsr_c,#0xd3;进入管理模式ldrsp,=4096;设置管理模式栈指针，;其实复位之后，CPU就处于管理模式，;前面的“ldrsp,=4096”完成同样的功能，此句可省略blport_init;初始化LED的GPIO管脚,在main.c中bleint_init;调用中断初始化函数，在main.c中msrcpsr_c,#0x5f;设置I-bit=0，开IRQ中断ldrlr,=halt_loop;设置返回地址ldrpc,=Main;调用main函数halt_loopbhalt_loopHandleIRQsublr,lr,#4;计算返回地址stmdbsp!,{r0-r12,lr};保存使用到的寄存器;注意，此时的sp是中断模式的sp;初始值是上面设置的3072ldrlr,=int_return;设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址ldrpc,=EINT_Handle;调用中断服务函数，在interrupt.c中int_returnldmiasp!,{r0-r12,pc}^;中断返回,^表示将spsr的值复制到cpsrEND(2)C语言处理程序/***************************************************************File：main.c*功能：主函数,端口初始化，中断初始化、中断处理等函数****************************************************************/#include"s2440addr.h"#defineGPC5_ON~(1<<5)#defineGPC5_OFF(1<<5)#defineGPC6_ON~(1<<6)#defineGPC6_OFF(1<<6)#defineGPC7_ON~(1<<7)#defineGPC7_OFF(1<<7)/**********KEY对应GPF5************/#defineGPF5_eint(0x2<<(5*2))#defineGPF5_mask(3<<(5*2))/*************端口初始化***************/voidport_init(){rGPCCON=rGPCCON&~(0x3f<<10)|(0x15<<10);//GPC5～7端口设置为输出rGPCUP=rGPCUP|(7<<5);//禁止GPC的5～7端口引脚上拉rGPCDAT=rGPCDAT|(GPC5_OFF|GPC6_OFF|GPC7_OFF);//GPC5-7端口灭掉}/********关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启******************/voiddisable_watch_dog(){rWTCON=0;//关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可}/********************中断初始化***************************/voideint_init(){//key0对应的引脚设为中断引脚EINT5rGPFCON&=~GPF5_mask;rGPFCON|=GPF5_eint;//对于EINT5，需要在EINTMASK寄存器中使能它rEINTMASK&=~(1<<5);rINTMSK&=~(1<<4);//EnableEINT4_7interrupt}/********************中断处理***************************/voidEINT_Handle()//中断处理函数{//清中断rEINTPEND|=(1<<5);//EINT4_7合用IRQ4rSRCPND|=1<<4;rINTPND|=1<<4;//点亮LED6rGPCDAT=rGPCDAT|GPC5_OFF|GPC7_OFF;rGPCDAT=rGPCDAT&GPC6_ON;}/********************main函数***************************/intMain(){while(1){rGPCDAT=rGPCDAT|GPC6_OFF|GPC7_OFF;rGPCDAT=rGPCDAT&GPC5_ON;};return(0);}实验要求(1)按照2.3节介绍的方法,在ADS下创建一个工程ext_interrupt，并将前面示例程序加入工程。按照上面的介绍进行环境设置，并进行程序写入。关掉实验箱电源，将其核心板上的拨动开关拨到右边Nor的位置，观察程序运行结果。按下INTKEY按钮，再次观察程序运行效果。（2）实验过程中请记录并思考以下内容：1）打开s2440addr.h头文件，观察并分析其内容。2）分析中断控制程序的结构。3）仔细分析中断初始化程序和中断处理程序中寄存器的设置方法，并理解其含义。4）总结中断程序的设计方法。实验截图：实验练习题答案打开s2440addr.h头文件，观察并分析其内容。S2440.h的部分代码如下图所示#ifndef__2440ADDR_H__#define__2440ADDR_H__#ifdef__cplusplusextern"C"{#endif//#include"option.h"//Memorycontrol#definerBWSCON(*(volatileunsigned*)0x48000000)//Buswidth&waitstatus#definerBANKCON0(*(volatileunsigned*)0x48000004)//BootROMcontrol#definerBANK