ARM实验1

ARM嵌入式应用系统实验指导书

――（包括Protues仿真实验指导）

编撰李强彭瑞明

2008年11月17日星期一

ARM嵌入式应用系统实验指导书目录

实验1 汇编指令实验1 (3)

实验2 汇编指令实验2 (5)

实验3 汇编指令实验3 (7)

实验4 汇编结构化程序设计实验3 (10)

实验5 汇编指令实验5 (15)

实验6 ARM C语言程序设计实验 (19)

实验7 ARM 混合语言程序设计实验 (22)

实验8 GPIO输出控制实验（流水灯） (25)

实验9 GPIO输入控制实验（可控流水灯） (46)

实验10 存储器重映射实验（ReMap） (52)

实验11 向量外部中断实验 (55)

实验12 基于UCOS_II的实验1 (58)

实验13 基于UCOS_II的实验2 (62)

实验14 基于UCOS_II的MCB380实验 (69)

MCB380教学实验平台用户手册 (76)

1、简介 (76)

2、硬件组成 (76)

3、主板跳线和地址说明： (76)

实验1 汇编指令实验1

一、实验目的：

1．掌握ADS1.2集成开发环境及ARMulator软件仿真

2．了解ARM汇编指令用法，并能够编写简单的汇编程序

3．掌握指令的条件执行，掌握LDR/STR指令，完成存储器的访问

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

1．用LDR指令读取0x40003100地址上的数据，将该数据加1，若结果大于10，则使用STR指令将结果写入原地址，否则，将把0写入原地址。

2．用ADS1.2软件仿真，单步、全速运行程序，设置断点，打开寄存器窗口（ProcessorRegister）监视R0、R1的值，打开存储器观察窗口（Memory）监视0x40003100地址处的值。

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如Test1

2．建立汇编源文件Tset1.s

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

4．编译、连接工程，选择Project Debug ,启动AXD软件仿真调试。

5．打开寄存器窗口，监视R0、R1的值，设置观察地址0x40003100，显示方式为32bit，监测0x40003100上的值。

6．可以单步运行程序，可以设置、取消断点，或者全速运行，停止运行，调试时观察寄存器0x40003100上的值，运行结果见图1。

图1 ARM实验1的运行结果五、实验参考程序

COUNT EQU 0X40003100

AREA TEST1, CODE,READONLY

ENTRY

CODE32

START

LDR R1,=COUNT

MOV R0,#0

STR R0,[R1]

LOOP

LDR R1,=COUNT

LDR R0,[R1]

ADD R0,R0,#1

CMP R0,#10

MOVHS R0,#0

STR R0,[R1]

B LOOP

END

实验2 汇编指令实验2

一、实验目的：

1．掌握ARM数据处理指令的用法

2．了解ARM汇编指令灵活的第二操作数，编写简单的汇编程序

3．掌握指令的条件执行，掌握LDR/STR指令，完成存储器的访问

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

1．用MOV和MVN指令访问ARM通用寄存器

2．使用ADD、SUB、AND、ORR、CMP和TST指令完成数据的加减运算及逻辑运算。3．用ADS1.2软件仿真，单步、全速运行程序，设置断点，打开寄存器窗口（ProcessorRegister）监视运算值，打开存储器观察窗口（Memory）监视0x40003100地址处的值。

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如Test1

2．建立汇编源文件Tset2.s，然后加入工程中

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

4．编译、连接工程，选择Project Debug ,启动AXD软件仿真调试。

5．打开寄存器窗口，监视寄存器的值，设置观察地址0x40003100，显示方式为32bit，监测0x40003100上的值。

6．可以单步运行程序，可以设置、取消断点，或者全速运行，停止运行，调试时观察寄存器0x40003100上的值，运行结果见图2。

图2 ARM实验2的运行结果五、实验参考程序

X EQU 11

Y EQU 8

BIT23 EQU (1<<23) ;BIT23 = 0X00800000

AREA test2,CODE,READONL Y

ENTRY

CODE32

START

;MOV,ADD, R8=R3=X+Y

MOV R0,#X

MOV R1,#Y

ADD R3,R0,R1

MOV R8,R3

;MVN,SUB, R5= 0X5FFFFFF8 -R8*8

MVN R0,#0XA0000007

SUB R5,R0,R8,LSL #3

;CMP, 5*Y/2 > 2*X ? R5=R5&0XFFFF0000,R5=R5|0X000000FF

MOV R0,#Y

ADD R0,R0,R0,LSL #2

MOV R0,R0,LSR #1

MOV R1,#X

MOV R1,R1,LSL #1

CMP R0,R1

LDRHI R2,=0xFFFF0000

ANDHI R5,R5,R2

ORRLS R5,R5,#0x000000FF

;TST,BIC:BIT23 =1?BIT6 = 0:1

TST R5,#BIT23

BICNE R5,R5,#0x00000040

B START

END

实验3 汇编指令实验3

一、实验目的：

1．掌握ARM乘法指令的用法

2．了解ARM汇编子程序的编写和调用R指令，完成存储器的访问

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

内容：

用STMFD/LDMFD,MUL指令编写一个整数乘方的子程序，然后使用BL指令调用子程序计算X n的值。

原理：

X n＝X*X* ………*X，其中相乘的X个数为n个，先将X的值装入R0和R1中，使用R2作计数器，循环次数n-1次R0 ＝R0*R1,运算结果保存在R0中。

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如Test3

2．建立汇编源文件Tset3.s，然后加入工程中

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

3．编译、连接工程，选择Project Debug ,启动AXD软件仿真调试。

4．打开寄存器窗口，监视寄存器的值，选择current项监视寄存器R0、R1、R13、R14上的值。

5．打开Memory窗口，设置观察地址0x40003EA0，显示方式为32bit，监测0x40003F00起始的满递减堆栈上的值。

6．可以单步运行程序，可以设置、取消断点，或者全速运行，停止运行，调试时观察寄存器0x40003100上的值，运行结果见图3。

图3 ARM实验3的运行结果

五、实验参考程序

;MAIN ROUTINE

X EQU 9

n EQU 8

AREA test3,CODE,READONL Y

ENTRY

CODE32

START

LDR SP,= 0x40003F00

LDR R0,= X

LDR R1,= n

BL POW

HALT B HALT

;POW SUBROUTINE

;INPUT R0,R1

;OUTPUT R0

POW

STMFD SP!,{R1-R12,LR}

MOVS R2,R1

MOVEQ R0,#1

BEQ POW_END

MOV R1,R0

SUB R2,R2,#1

POW_CONTI

BL DO_MUL

SUBS R2,R2,#1

BNE POW_CONTI

POW_END

LDMFD SP!,{R1-R12,LR}

;DO_MUL SUBROUTINE

;INPUT R0,R1

;OUTPUT R0

DO_MUL

MUL R0,R1,R0

MOV PC,LR

END

实验4 汇编结构化程序设计实验3

一、实验目的：

掌握如何使用ARM指令实现结构化程序设计

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

1．使用ARM指令实现if条件执行

2．使用ARM指令实现for循环结构

3．使用ARM指令实现while循环结构

4．使用ARM指令实现do while循环结构

5．使用ARM指令实现switch开关结构

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如Test4

2．建立汇编源文件Tset4.s，然后加入工程中

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

7．编译、连接工程，选择Project Debug ,启动AXD软件仿真调试。

8．打开寄存器窗口，监视寄存器的值，选择current项监视各个寄存器上的值。

9．可以单步运行程序，可以设置、取消断点，或者全速运行，停止运行，调试时观察寄存器0x40003100上的值，运行结果见图4。

图4 ARM实验4的运行结果五、实验参考程序

AREA test4,CODE,READONL Y

ENTRY

CODE32

START

;if(x>y) z = 100

;else z = 50

;r0 = x,r1 = y,r2 = z

MOV R0,#56

MOV R1,#233

CMP R0,R1

MOVHI R2,#100

MOVLS R2,#50

;for(i = 0;i < 10;i++)

;{

; x++;

;}

;r0 = x,r2 = i

MOV R0,#0

MOV R2,#0

FOR_LP

CMP R2,#10

BHS FOR_END

ADD R0,R0,#1

ADD R2,R2,#1

B FOR_LP

FOR_END

NOP

;while( x <= y)

;{

; x *= 2;

;}

;r0 = x,r1 = y

MOV R0,#1

MOV R1,#20

B WHILE_LP2

WHILE_LP1

MOV R0,R0,LSL #1 ;x *= 2;

WHILE_LP2

CMP R0,R1 ;x <= Y ?

BLS WHILE_LP1

WHILE_END

NOP

;do

;{

; x--;

;}while(x > 0);

; r0 = x;

MOV R0,#5

DOWHILE_LP1

ADD R0,R0,#-1 ;x--

DOWHILE_LP2

MOVS R0,R0

BNE DOWHILE_LP1 ;R0 != 0 CONTINUE

DOWHILE_END

NOP

;swithc(key & 0x0f)

;{

; case 0:

; case 2:

; case 3: x = key + y;

; break;

; case 5: x = key - y;

; break;

; case 7: x = key * y;

; break;

; default:x = 163;

; break;

;}

; r0 = x,r1 = y r2 = key

MOV R1,#3

MOV R2,#2

SWITCH

AND R2,R2,#0x0F

CASE_0 C MP R2,#0

CASE_2 C MP R2,#2

CASE_3 C MP R2,#3

BNE CASE_5

ADD R0,R2,R1

B SWITCH_END

CASE_5 C MP R2,#5

BNE CASE_7

SUB R0,R2,R1

B SWITCH_END

CASE_7 C MP R2,#7

BNE DEFAULT

MUL R0,R2,R1

B SWITCH_END

DEFAULT

MOV R0,#163

SWITCH_END

NOP

HALT B HALT

END

实验5 汇编指令实验5

一、实验目的：

掌握如何使用ARM的MRS/MSR指令实现工作模式切换

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

1．使用ARM 的MRS/MSR指令实现工作模式切换，并初始化堆栈指针

2．观察ARM控制器在工作模式下的寄存器的区别。

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如mode

2．建立汇编源文件Tset5.s，然后加入工程中

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

4．编译、连接工程，选择Project Debug ,启动AXD软件仿真调试。

5．打开寄存器窗口，监视寄存器的值，选择current项监视各个寄存器上的值。

6．可以单步运行程序，可以设置、取消断点，或者全速运行，停止运行，调试时观察寄存器CPSR、SPSR、R13、R14和R15的值，运行观察见图5。

图5.1 ARM实验5的运行观察结果

注意：CPSR寄存器的显示方式如图5.1所示，显示分两个部分，一是各个运算标志位，二是工作模式显示。

（1）运算标志位NZCV：显示为大写字母，表示结果为1，否则为0。

（2）中断标志位IF：I为IRQ中断禁止位，F为FIQ中断禁止位。

（3）工作模式位：包括User、Fiq、Irq、SVC、Abort、Undef和SYS。

五、实验参考程序

;the stack length is being defined

USR_STACK_LENGTH EQU 64

SVC_STACK_LENGTH EQU 0

FIQ_STACK_LENGTH EQU 16

IRQ_STACK_LENGTH E QU 64

ABT_STACK_LENGTH EQU 0

UND_STACK_LENGTH EQU 0

AREA MODE1,CODE,READONLY

ENTRY

CODE32

START

MOV R0,#0

MOV R1,#1

MOV R2,#2

MOV R3,#3

MOV R4,#4

MOV R5,#5

MOV R6,#6

MOV R7,#7

MOV R8,#8

MOV R9,#9

MOV R10,#10

MOV R11,#11

MOV R12,#12

BL init_stack ;init stack pointer in every mode

;enable the IRQ

MRS R0,CPSR ;R0<--CPSR

BIC R0,R0,#0X80

MSR CPSR_cxsf,R0 ;CPSR<--R0

;switch to usr mode

MSR CPSR_c,#0xd0

MRS R0,CPSR

;swicth to svc mode

MSR CPSR_c,#0xdf

MRS R0,CPSR

HALT B HALT

; INIT STACK

init_stack

MOV R0,LR

;Setup the svc stack

MSR CPSR_c,#0xd3

LDR SP,StackSvc

;Setup the Irq stack

MSR CPSR_c,#0xd2

LDR SP,StackIrq

;Setup the Fiq stack

MSR CPSR_c,#0xd1

LDR SP,StackFiq

;Setup the Abt stack

MSR CPSR_c,#0xd7

LDR SP,StackAbt

;Setup the Und stack

MSR CPSR_c,#0xdb

LDR SP,StackUnd

;Setup the Usr stack

MSR CPSR_c,#0xdf

LDR SP,StackUsr

MOV PC,R0

;define the stack pointer

StackUsr DCD UsrStackSpace + (USR_STACK_LENGTH - 1) * 4 StackSvc DCD SvcStackSpace + (SVC_STACK_LENGTH - 1) * 4 StackIrq DCD IrqStackSpace + (IRQ_STACK_LENGTH - 1) * 4 StackFiq DCD FiqStackSpace + (FIQ_STACK_LENGTH - 1) * 4 StackAbt DCD AbtStackSpace + (ABT_STACK_LENGTH - 1) * 4 StackUnd D CD UndStackSpace + (UND_STACK_LENGTH - 1) * 4

;ALLOCATED THE STACK SPACE

UsrStackSpace SPACE USR_STACK_LENGTH * 4 SvcStackSpace SPACE SVC_STACK_LENGTH * 4 IrqStackSpace SPACE IRQ_STACK_LENGTH * 4

FiqStackSpace S PACE FIQ_STACK_LENGTH * 4

AbtStackSpace SPACE ABT_STACK_LENGTH * 4 UndStackSpace SPACE UND_STACK_LENGTH * 4

END

实验6 ARM C语言程序设计实验

一、实验目的：

掌握如何使用ADS1.2编写C语言程序

二、实验设备：

1．硬件

PC机

2．软件

ADS1.2、AXD

三、实验内容：

1．编写一个汇编程序文件和一个C程序文件。汇编程序的功能是初始化堆栈指针和初始化C程序的运行环境。然后，调试调试跳转到C程序运行，汇编程序是一个简单的启动程序

2．C程序用加法运算计算1＋2＋3……＋N的值

四、实验步骤

1．启动ADS1.2，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程。如prog_c

2．建立汇编源文件Tset6.s，然后加入工程中

3．设置工程连接地址R0 Base 0x40000000,RW Base 0x40003000。设置调试入口地址Image Entry point 为0x40000000。

4．设置位于开始位置的起始代码段，如图6.1

图6。1 设置开始位置的起始代码段

5．编译、连接工程，选择Project→Debug ,启动AXD软件仿真调试。

6．在startup.s文件中的B Main处设置断点，然后，全速运行程序。

7．程序在断点处停止，可以单步运行程序，判断程序是否跳入C程序中运行。

8．选择Processor Views→Variables打开变量观察窗口，观察全局变量的值，单步、全速运行程序，判断程序的运算结果是否正确。如图6。2所示。