电子科技大学微处理器与嵌入式系统设计实验报告一

微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验报告

微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验名称 ARM基础编程实验

一、实验目的

1.熟悉并掌握常用ARM汇编指令

2.熟悉并掌握“C＋汇编”混合编程技术

3.熟练使用ARM软件开发调试工具Keil

二、实验内容

1.学习使用Keil开发工具

2.使用ARM汇编语言，编程实现1+2+……+N累加运算功能

3.使用C调用汇编函数，实现字符串拷贝功能

4.使用汇编调用C函数，实现求和运算功能

5.使用ARM汇编语言，实现冒泡排序算法（选做）

三、实验步骤

1.实验1.1：运行Keil，建立工程文件，单步运行调试演示

示例程序，深刻理解每一条指令，观察寄存器，内存空间

的变化。

2.实验1.2：用汇编语言实现1+2+...+N的累加：

a)建立新工程，加入实验1.2文件夹中的sum.s。

b)用汇编补充算法核心部分，代码参考流程图如下

图1.1所示。

c)使用单步调试，仔细观察过程中关键寄存器值的

变化。

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RO=R0+R1

R1=R1+1

SUM_END

结果溢出？

R1>=N

NO

YES

YES

NO

图1.1

3. 实验1.3：C 调用汇编实现字符串拷贝功能：

a) 建立新工程，加入实验1.3文件夹中的main.c 和testfile.s(同一个工程下添加两个文件一起编译)。

b) 补充完成源代码中缺失的部分，分别实现

1. 拷贝源字符串的一个字节到R2中;

2. 将拷贝的字节复制到目标空间。

c) 运行Debug 进行调试。

4. 实验1.4：汇编调用C 实现求和1+2+ (10)

a) 建立新工程，加入实验1.4文件夹中的sum.c 和testfile.s(同一个工程下添加两个文件一起编译)。 b) 补充完成源代码中缺失的部分，通过调用c 函数g()实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。 c) 运行Debug 进行调试

5. 实验1.5：ARM 汇编实现冒泡算法：

a) 建立新工程，加入实验1.5文件夹中的maopao.s 。 b) 补充完成源代码中缺失的部分，实现冒泡排序功能。 c) 运行Debug 进行调试

四、 实验结果

1. 实验1.2：用汇编语言实现1+2+...+N 的累加

R1自增1

R0暂存累加和

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核心代码如下：

ADD R0,R1

BVS SUM_END

CMP R1,R2

BHS SUM_END

ADD R1,#1

B SUN_L1

图1.2

可以看见最终结果显示在寄存器R8处，十六进制为13BA，转换成十进制为5050，实现了累加功能。

2.实验1.3：C调用汇编实现字符串拷贝功能

核心代码如下：

LDRB R2,[R1],#1 ;拷贝源字符串的一个字节STRB R2,[R0],#1 ;将拷贝的字节复制到目标空间

可以看出拷贝前srcstr是aaaa,dststr是bbbb，拷贝后srcstr是aaaa,dststr是aaaa，实现了字符串拷贝功能。

3.实验1.4：汇编调用C实现求和1+2+...+10

图1.3 前图1.4 后

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核心代码如下：

MOV R0,#1

MOV R1,#2

MOV R2,#3

MOV R3,#10

BL g

MOV R8,R0

图1.5

可以看出最终结果显示在寄存器R8处，十六进制表示为0010，转换为十进制为16

4.实验1.5：ARM汇编实现冒泡算法

代码如下：

AREA Sort,CODE,READONLY

ENTRY

start

MOV R4,#0

LDR R6,=src

ADD R6,R6,#len

LDR R7,=src

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inner

MOV R1,R7

CMP R6,R7

BLE outer

inner1

LDR R2,[R1]

LDR R3,[R1,#4]

CMP R2,R3

BGT exchange

inner2

ADD R1,R1,#4

CMP R1,R6

BLT inner1

ADD R4,R4,#4

CMP R4,#len

BLE subtraction

exchange

STR R3,[R1]

STR R2,[R1,#4]

B inner2

subtraction

SUB R6,R6,#4

B inner

outer

LDR R1,=src

src DCD 2,4,10,8,14,1,20

AREA Array,DATA,READWRITE

len EQU 7*4

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END

图1.6 排序前

图1.7 排序后

可以看见地址0x0000005C保存的排序后的结果正确，程序

实现了冒泡法排序功能。

（注：命令行键入指令“map 0,4095 read write

exec”，解决实验用芯片S3C2440内存访问权限错误问

题。）

五、实验总结

1.此次实验用汇编和C语言实现了1~N的累加、字符串的拷

贝、数字求和以及冒泡法排序这几项功能，了解了汇编语

言的基础指令及其意义，同时初步入门了Keil编译器的使

用与程序编写调试。

2.知道了C程序与汇编语言相互调用的规则：

a)寄存器的使用规则：“子程序间”通过寄存器R0～R3来

传递参数。在“子程序中”，使用寄存器R4～R11来保

存局部变量。

b)寄存器R12用于子程序间scratch寄存器(用于保存

SP，在函数返回时使用该寄存器出桟），记作IP。

c)寄存器R13用于数据栈指针，记作SP。寄存器SP在进

入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

d)寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。它用于保存子程

序的返回地址。

e)寄存器R15是程序计数器，记作PC。

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六、实验思考题

1.Q：ADD替换成ADDS，SUB替换成SUBS有什么影响？

A：替换后，运算结果会影响标志寄存器。因为ADD、SUB

不带进位与借位，ADDS、SUBS带有进位与借位，运算完成

要置符号位。

2.Q：MOV替换成MOVNE有什么影响？

A：替换后只有在上一步比较结果为不相等的时候才会执行

该指令。

3.Q：STMIA换成STMIB，STMIA换成STMDA有什么区别?

A：换成STMIB是将每次传送后地址+4变成每次传送前地

址+4，换成STMDA是将每次传送后地址+4变成每次传送

后地址-4。

4.Q：思考用ARM汇编实现1+3+5+…+(2n+1)或者2+4+6+…

+2n。

A：实现1+3+5+….+(2n+1)，将ADD R1,#1改为ADD R1,#2，

设置R1初始值为1。

实现2+4+6+…..+2n，将ADD R1,#1改为ADD R1,#2，设置R1初始值为2.

5.Q：实验3中如果去除汇编代码中的“EXPORT strcopy”会

有什么现象，为什么？

A：若去除汇编代码中的“EXPORT strcopy”，则在c语言

中无法调用该函数，因为EXPORT用于声明strcopy为全局

标号。

6.Q：实验4中如果去除汇编代码中的“IMPORT …..”会有

什么现象，为什么？

A：会无法调用C语言的main函数，因为该伪指令用于通

知编译器要使用的标号或者变量在其他的源文件定义。