ARM嵌入式原理和开发实验报告

南京邮电大学海外学院

实验报告

实验名称：

实验一基于ADS开发环境的程序设计

实验二嵌入式Linux交叉开发环境的建立

实验三嵌入式Linux环境下的程序设计

课程名称嵌入式系统与开发

班级学号

姓名

开课时间 2014/2015学年第1学期

实验一基于ADS开发环境的程序设计

一、实验目的

1、学习ADS开发环境的使用；

2、学习和掌握ADS环境下的汇编语言及C语言程序设计；

3、学习和掌握汇编语言及C语言的混合编程方法。

二、实验内容

1、编写和调试汇编语言程序；

2、编写和调试C语言程序；

3、编写和调试汇编语言及C语言的混合程序；

4、编写程序测试多寄存器传送指令的用法。

三、实验原理

ADS全称为ARM Developer Suite，是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在常用的ADS版本是，它取代了早期的和。

ADS用于无操作系统的ARM系统开发，是对裸机（可理解成一个高级单片机）的开发。ADS具有极佳的测试环境和良好的侦错功能，它可使硬件开发工作者更深入地从底层去理解ARM处理器的工作原理和操作方法，为日后自行设计打基础，为BootLoader的编写和调试打基础。

软件的组成

ADS由命令行开发工具、ARM运行时库、GUI开发环境（CodeWarrior和AXD）、实用程序、支持软件等组成。

开发环境

ADS GUI开发环境包含CodeWarrior和AXD两种，其中Code Warrior是集成开发工具，而AXD是调试工具。

使用汇编语言进行编程简单、方便，适用于初始化硬件代码、启动代码等。

汇编语言具有一些相同的基本特征：

1.一条指令一行。

2.使用标号（label）给内存单元提供名称，从第一列开始书写。

3.指令必须从第二列或能区分标号的地方开始书写。

4.注释必须跟在指定的注释字符后面，一直书写到行尾。

在ARM汇编程序中，每个段必须以AREA作为段的开始，以碰到下一个AREA作为该段的结束，段名必须唯一。程序的开始和结束需以ENTRY和END来标识。

嵌入式C语言设计是利用基本的C语言知识，面向嵌入式工程实际应用进行程序设计。为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。

四、实验过程与关键代码分析

1.创建项目工程

在File菜单中选择New命令，打开一个新建工程对话框。在Project选项卡下，选择ARM Executable Image, 然后在Project name文本框里输入项目名称，点击确定。弹出工程窗口。

选择File菜单中的New命令，选择File标签页，在File name文本框中输入要创建的文件名。汇编程序以.s结尾，c程序以.c结尾。在Location文本框中指定文件的存放位置，选中Add to Project，在Targets中选中DebugRel，单击确定关闭窗口。

2.用汇编语言设计程序实现10的阶乘

AREA EXAMPLE, CODE, READONLY

ENTRY

start

MOV R0, #10

MOV R1, #1

LOOP

MUL R0, R0, R1

SUB R0, R0, 1

CMP R0, #1

BHI LOOP

END

在这个程序中，我们首先对R0和R1赋值，将R0作为一个变量，而R1作为一个存贮阶乘值的寄存器。在每进行一次乘法之后，将R0减1。同时在做完减法后进行判断，如果此时R0大于1，则返回继续乘法，否则结束程序，输出结果。

3.用调用子程序的方法实现1!+2!+3!+…+10!，代码如下：

AREA JC, CODE, READONLY

EXPORT JCP

ENTRY

JCP

ADD R3, R0, #1

MOV R2, #1

MOV R1, #1

LOOP MUL R0, R1, R2

MOV R1, R0

ADD R2, R2, #1

CMP R2, R3

BNE LOOP

NOP

NOP

MOV PC, LR

END

#include <>

Extern int JCP(int N)

int main()

{

int res=0;

int m=10;

int i;

for (i=1;i<=m;i++)

res=res+JCP(i);

printf(“The result =%d\n”,res);

return 0;

}

在这个程序中，主程序由c语言完成作求和，子程序由汇编语言写成作阶乘。

5.实现字符串的逆序复制TEXT1=“HELLO”=>TEXT2=“OLLEH”

AREA invstring, CODE, READONLY

start

ADR R1，TEXT1

ADR R2，TEXT2

MOV R3, #0

LOOP

LDRB R0，[R1], #1

ADD R3，R3，#1

CMP R0，#0

BNE LOOP

SUB R1，R1，#2

LOOP1

LDRB R0，[R1], #-1

STRB R0，[R2], #1

SUB R3，R3, #1

CMP R3，#1

BNE LOOP1

MOV R5，#&55

NOP

TEXT1 =“HELLO”，0

ALIGN

TEXT2 =“OELLH”

END

五、实验小结

在这次实验中，学会了如何使用汇编程序进行编程。对汇编程序编程一些基本的要求有了一定的了解，学习了C语言的语法和在其中调用汇编程序的方法。学会了利用CodeWarrior IDE开发C和ARM汇编代码。学会了在AXD中进行代码调试的方法和过程，对AXD的调试有初步的了解。

实验二嵌入式Linux交叉开发环境的建立

一、实验目的

1、掌握嵌入式Linux交叉开发环境的建立方法

2、学习和掌握Linux常用命令

3、学习和掌握vi编辑器的使用

二、实验内容

1、搭建嵌入式Linux交叉开发环境

2、熟悉Linux的常用命令

3、熟悉vi编辑器的常用命令

三、实验原理

Linux系统是UNIX系统的分支，是UNIX的微机版。Linux具有异常丰富的驱动程序资源，支持各种主流的硬件设备与技术。Linux包含了现代的UNIX操作系统的所有功能特性，这些功能包括多任务、虚拟内存、虚拟文件系统、进程间通信、对称所处理器、多用户支持等。

Vi编辑器是所有UNIX和Linux下的标准编辑器。它包含3种工作模式。

嵌入式系统是专用的计算机系统，它对系统的功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格的要求。大部分嵌入式系统没有大容量存储设备，一般不能安装大型开发软件，系统的开发需要采用交叉开发模式。

四、实验过程与关键代码分析

实验用的是UP-NetARM2410-S试验箱，里面配有三星的芯片S3c2410X。

打开电脑上VMWare软件，在Windows系统下启动虚拟机里的Linux系统。接着需要

1. 宿主机的环境搭建

下载并运行VMWare，根据向导创建一台新虚拟机并选择Linux作为客户操作系统，再根据向导安装RedHat Linux 。

2. 虚拟机中启动Linux操作系统

使用root登陆，用户名为root，密码为123456。之后对共享文件设置进行调整：打开settings界面，打开shared folders功能，同时将路径设置到有课前下载的软件的目录下。

3. 开发工具软件的安装

（1）安装gcc

打开Linux后，打开终端窗口，在共享的目录下找到并运行，命令如下：ls

. /

安装程序将自动建立/arm2410s目录，并将所有的开发软件包安装到/arm2410s 目录下，同时自动配置编译环境，建立合适的符号链接。安装完成后在目录/opt/host/armv4l/bin/下应该能看到主编译器。

（2）配置PATH路径

vi .

将里面PATH变量改为PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv41/bin/;

存盘后执行

source .bash_profile

以后armv4l-unknown-linux-gcc将被自动搜索到

4. 宿主机上的开发环境配置

（1）配置IP地址

命令配置了宿主机的IP地址。然后打开网络配置窗口，重新探测MAC地址。重新激活。（2）关闭防火墙

单击“Red”菜单→“系统设置”→“安全级别”→打开“安全级别配置”窗口，选择“无防火墙选项。”

（3）配置NFS。

单击“Red”菜单→“系统设置”→“服务器设置”→“服务”，在“服务配置”窗口中勾选nfs，单击“开始”

（4）NFS设置

单击“Red”菜单→“系统设置”→“服务器设置”→“NFS服务器”，打开“NFS服务器配置”窗口，设置NFS共享。

然后在NFS服务器中增加主机IP地址的链接许可和目录。完成配置。

5. 目标机的信息输出

Windows系统下，“开始”→“所有程序”→“附件”→“通讯”→“超级终端”，新建一个通信终端。区号、电话号码随意输入。设置每秒位数为“115200”，数据位为“8”，无奇偶校验，停止位为“1”，无数据流控制。单击“确定”。

6. 程序的运行

打开超级终端，启动Linux，屏幕显示：

[/mnt/yaffs]

在超级终端上执行挂载命令：

[/mnt]

挂载成功后可执行程序。

五、实验小结

在这次实验中，学会建立Linux交叉开发环境，学会了ls和vi，cd等常用的Linux命令，并掌握了Vi编辑器的使用方法。同时知道了如何在搭建失败时寻找错误进行排错。

实验三嵌入式Linux环境下的程序设计

一、实验目的

1、掌握嵌入式Linux环境下的程序设计方法

2、学会编写Makefile文件

二、实验内容

1、熟悉嵌入式教学实验箱的使用

2、编写C程序和Makefile文件

3、编译程序产生可执行程序

4、完成主机的挂载和程序的执行

三、实验原理

在嵌入式Linux环境下的程序设计方法有一下几个步骤：

1.编写源程序

2.编写Makefile文件

3.编译程序

4.运行和调试程序

5.将生产的可执行文件加入文件系统。

前三个步骤在宿主机上完成，后面的步骤在目标机上完成。

四、实验过程与关键代码分析

1. 建立工作目录

mkdir hello

cd hello

2.编写源程序

用vi编辑器编辑文件

vi

在Vi中输入源程序如下：

#include <>

main()

{

printf(“hello world \n”);

}

3．编写Makefile文件

vi Makefile

在vi中编辑Makefile文件如下：

CC= armv4l-unknown-linux-gcc

EXEC = hello

OBJS =

CFLAGS +=

LDFLAGS+= -static

all: $(EXEC)

$(EXEC): (OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) –o $@ $(OBJS)

clean：

-rm –f $(EXEC) *.elf *.gdb *.o

4.编译程序

在hello目录下运行“make”来编译程序。

make clean

make

编译成功后，生成可执行文件。

5.下载调试

在宿主机上启动nfs服务，并将/arms2410s设置为共享目录。接下来启动超级终端，建立通讯，挂载。

[/mnt]

挂载成功后，进入/mnt/nfs，再进入/mnt/nfs/hello，直接运行刚刚编译生成的可执行文件，查看运行结果

cd hello

. /hello

可以看见“Hello world”

只需要挂载一次便可，只要实验箱没有重启，就可以一直保持连接。反复修改、编译、调试，直至程序调试通过。

6.可执行文件加入文件系统

程序调试通过后，可以把可执行文件拖放到usr/bin目录下，然后使用mkcramfs制作工具生成新的文件系统。当系统启动后，就可以在相应目录下执行可执行程序hello.

五、实验小结

在这次实验中，学会了在嵌入式Linux环境下设计程序。同时知道了如何对目标机进行挂载。以及如何在发现挂载不成功寻找错误进行修改。另外在编译文件时需要注意的也都有所了解。