ARM嵌入式系统实验教程课程设计
arm课程设计有哪些
arm课程设计有哪些一、教学目标本课程旨在让学生掌握ARM体系结构的基本原理和编程技术，培养学生对嵌入式系统的认识和开发能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解ARM体系结构的发展历程和各个版本的区别；（2）掌握ARM寄存器、指令集、程序流程控制等基本知识；（3）了解ARM编程接口和外设接口；（4）熟悉嵌入式系统的设计和开发流程。
2.技能目标：（1）能够使用ARM指令编写简单的程序；（2）掌握基于ARM的嵌入式系统设计和开发方法；（3）具备阅读和分析ARM相关文献的能力；（4）能够配合硬件工程师完成嵌入式系统的设计和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对新技术的敏感度和学习兴趣；（2）强化学生的团队协作意识和沟通能力；（3）培养学生具有良好的职业道德和敬业精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.ARM体系结构概述：ARM的发展历程、各个版本的区别、ARM内核架构；2.ARM寄存器及指令集：寄存器分类、指令集系统、程序流程控制指令；3.ARM编程接口：数据类型、寻址方式、中断处理；4.ARM外设接口：UART、GPIO、定时器等；5.嵌入式系统设计：硬件选型、软件开发、系统集成；6.实际项目案例分析：分析实际项目中ARM内核的应用和解决方案。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解ARM体系结构的基本原理和编程技术；2.案例分析法：分析实际项目中的应用案例，让学生了解ARM在嵌入式系统中的应用；3.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，加深对知识的理解；4.讨论法：学生进行小组讨论，培养团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为实现教学目标，我们将使用以下教学资源：1.教材：《ARM体系结构与编程技术》；2.参考书：国内外相关论文和书籍；3.多媒体资料：教学PPT、视频教程；4.实验设备：ARM开发板、编程器、仿真器等；5.网络资源：嵌入式相关论坛、博客、在线教程等。
ARM嵌入式微处理器课程实验指导书v20
《ARM嵌入式微处理器》课程实验指导书实验学时：34实验类型：验证性实验要求：必修适用对象：计算机专业、物联网专业1.实验一：ADS 1.2集成开发环境实验 2学时一、实验目的了解ADS 1.2 集成开发环境的使用方法，为后面仿真实验做好基础准备。
二、实验内容1. 建立一个新的工程。
2. 建立一个C 源文件，并添加到工程中。
3. 设置文本编辑器支持中文。
4. 设置编译链接控制选项。
5. 编译链接工程。
6. 调试工程。
三、实验原理、方法和手段采用ADS1.2软件仿真的方法。
四、实验环境、条件1. 硬件：PC 机一台2. 软件：Windows98/XP/2000 系统，ADS集成开发环境五、实验组织运行要求集中授课形式。
六、实验步骤（1）启动ADS1.2 IDE 集成开发环境，选择【File】->【New…】，使用ARM ExecutableImage 工程模板建立一个工程，工程名称为ADS，见图1.1。
图1.1 建立ARM 指令代码的工程（2）选择【File】->【New…】建立一个新的文件TEST1.S，设置直接添加到项目中，见图1.2。
输入如程序清单1.1 所示的代码，并保存，见图1.3。
图1.2 新建文件TEST1.S图1.3 添加了TEST1.S 的工程管理窗口程序清单1.1 TEST1.S 文件代码（3）由于ADS 安装以后默认字体是Courier New，对于中文支持不完善，因此建议修改字体。
选择【Edit】->【Perferences…】，可以看见以下对话框，如图1.4所示。
在Font 选项设置字体是Fixedsys，Script 是CHINESE_GB2312 。
由于Tab 在不同文本编辑器解释不同，建议在Tab Inserts Spaces 前打勾，使Tab 键插入的是多个空格。
图1.4 字体和Tab 设置（4）选择【Edit】->【DebugRel Settings…】，在DebugRel Settings 对话框的左边选择ARM Linker 项，然后在Output 页设置链接地址(见图1.5)，在Options 页设置调试入口地址(见图1.6)。
ARM嵌入式系统基础试验指导书
kw「卜"5妄蓦匸心歸的*曲云Kr* tockfR eadM? for AP M' fwrtjgr 5utr v t. 2諾cup g ASM De ^etoper suta v!二RSBS R5,R2,R1 ;/*R1 减R2 的值后传送至U R5,;s表示会影响cpsr*/SBC R6,R1,R2 ;/*R1减R2的值再减去！CARRY ;后传送至U R6*/RSC R7,R1,R2 ;/*R2减R1的值再减去!CARRY ;后传送至U R7*/stopBL stopEND ;/*程序结束*/2、实验步骤1)编程Step1:启动ADS点击桌面开始程序ARM Developer Suite v1.2 CodeWarrior for ARM Developer Suite，弹出CodeWarrior for ARM Developer Suite 的界面。
Step2:建立新的工程，点击FileNew，弹出新建工程对话框。
Step3:建立新的汇编文件，点击FileNew，弹出新建工程对话框Step4:将汇编文件添加至工程列表，编程。
Step5:设置工程属性。
甲件卜曇随•孟LirFllt 点)06 *WtflQQ 卜□ Sys闻科■畫网茁时• |丄聃*P^TmorIg flff(E)_D广嵌釘士li i j ■ ^；3ft直怜色“屮 o? *dcc，erp ! z Cii t- J『札3 H g C *Step6:编译连接工程。
点击工程管理对话框中的编译链接按钮2）调试Stepl:运行AXD，启动调试界面。
Step2 :设置调试属性。
Step3:加载映像文件。
Step4：单步执行，观察程序的运行，寄存器值的变化。
3）保存退出。
实验二ARM实时仿真环境建立一、实验目的1、熟悉Multie-Server与JTAG下载的方法；2、熟悉ADS开发环境中“AXD Debugger组建的使用；3、熟悉掌握ADS调试程序的方法。
ARM嵌入式试验开发系统
ARM嵌入式实验开发系统 EL-ARM-830+产品描述一、适用范围：EL-ARM-830+型嵌入式实验开发系统适合高等院校《嵌入式系统原理开发与设计》课程的实验教学，可以移植linux、uclinux、VxWorks、pSOS QNX ucosll、WinCE等嵌入式操作系统，适合嵌入式系统的实验教学、课题开发、毕业设计及电子设计竞赛等，同时该系统也是电子工程师们理想的开发工具。
二、系统结构简介：EL-ARM-830+教学实验系统属于一种综合的教学实验系统。
系统采用实验箱底板加活动CPU板的形式。
实验箱底板资源丰富。
CPU板可选择ARM7 ARM9 XSCALE255/270 DM355同时，实验系统上的 Techv总线和 E-lab总线能够扩展Techv系列和E-lab系列功能模块，极大增强系统的功能，用户也可以基于Techv总线和 E-lab 总线开发自己的应用模块，完成自己的课题。
除此之外，实验系统提供丰富的样例实验，并且提供操作系统移植的源代码，所有的实验程序都有丰富详尽的注释说明，极大的方便了教学。
CPU板 :可以更换，支持多种CPUS3C2410（ ARM9内核）主处理器：S3C2410是 200 MIPS ARM920T 内核；外部存储器单元:SDRAM：64MBNANDFlash： 64MB10M/100M自适应以太网接口；USB 1.1 接口（ Host 或 peripheral ）两种模式；标准的RS232接口；实时时钟（RTC单元；扩展总线接口，连接所有信号线，可进行应用背板扩展；标准20针JTAG调试接口；复位电路，电源、运行状态指示灯；直流 5V 单电源供电，含电源转换电路；以上CPU板除与底箱配合使用外，还可独立成系统，单独使用！实验箱底板：主要包括以下模块：CPU板接口单元：可接 ARM7 ARM9 ARM1C等 CPU板;数字量输入输出单元 : 输入： 8 位自锁按键开关；输出： 8 位数码管及 8 位发光二极管；PS/2 接口单元 : 支持 PS/2 键盘、鼠标；液晶显示单元：8寸TFT真彩液晶屏，可带触摸屏，分辨率为：640X480;键盘接口单元：4X4键盘，带8位LED数码管；芯片HD7279A用户可自定义键值；触摸屏单元：（选配部件）ADS7843作为触摸屏控制芯片，线触摸屏接口， 2.7V〜5V信号电压，达到125KHZ转换率，可编程的8位、12位转换精度；音频及接口模块：IIS格式，芯片UDA134仃S采样率最高48KHZ通过IIS总线和系统连接一个立体声耳机输出（2.5m m外接耳机接口）一个立体声麦克输入（2.5m m外接耳机接口一个音频信号输入（2.5mm外接耳机接口）USB接口： 1个主接口，两个设备接口，芯片SL811H/S，PDIUSBD12支持USB1.1协议；RS232通讯模块：标准RS232接口，完成与PC机的串行数据的转换；IIC 总线接口；IDE 接口：可外挂硬盘、 DOC COMPACT FLASlH；SD卡接口：通信频率最高 25MHz芯片 W86L388D兼容 MM（卡；A/D转换模块：芯片自带的8路10位A/D,满量程2.5V ;标准 PS/2 的键盘，鼠标单元；信号源单元；CPLD 单元：完成各资源所需的地址译码，片选信号，以及一些高低电平的模拟；电源模块单元 ： 为系统提供 +5V 、+12V 、-12V 、+3.3V 电源模块单元；Techv 接口 ：便于扩展和二次开发，支持我公司的Techv 系列扩展板卡，如静态图像处理（Svideo ） 卡、高速AD/DA 卡、语音开发模块等，也可以自行开发应用板卡。
嵌入式课程设计报告--基于ARM平台的打地鼠游戏
中南大学嵌入式课程设计《基于ARM平台的打地鼠游戏》姓名：董嘉伟学号：0909103303班级：物联网1002指导教师：刘连浩李刚时间：2013-9-13目录●课程设计内容●课程设计实验环境●课程设计原理分析●课程设计开发计划●课程设计系统设计图●课程设计关键源码分析●课程设计成果展示●课程设计总结●参考资料●工程源代码一、课程设计内容本次课程设计基于课程《物联网与嵌入式系统》的学习，利用现有的硬件知识和计算机软件编程知识从以下三个题目选择一个作为课程设计内容：测频程序、交通灯演示系统、打地鼠游戏，难度依次递增。
基于个人实力和兴趣的考虑，我选择了打地鼠游戏作为我的课程设计题目。
具体要求如下：●LCD正确显示需求内容●触摸屏功能正常使用●基本的打地鼠游戏环节●打地鼠游戏流畅运行，无显著BUG●游戏结束后输出统计数据二、课程设计实验环境软件：WindowsXP\Keil uVision4.72\ARM DeveloperSuite1.2\H-JTAG\DNW\，其中keil编译优化等级为Level0.硬件：飞凌FL2440开发板，4.3寸（480*272）显示屏、USB-JTAG 仿真器实验室：中南大学-美国德州仪器联合嵌入式实验室三、课程设计原理分析1、LCD显示原理分析S3C2440的LCD控制器由由一个逻辑单元组成，它的作用是：把LCD 图像数据从一个位于系统内存的videobuffer传送到一个外部的LCD 驱动器。
LCD控制器使用一个基于时间的像素抖动算法和侦速率控制思想，可以支持单色，2-bitper pixel(4级灰度)或者4-bit-pixel(16级灰度)屏，并且它可以与256色(8BPP)和4096色(12BPP)的彩色STN LCD连接。
它支持1BPP,2BPP,4BPP,8BPP的调色板TFT彩色屏并且支持64K色(16BPP)和16M色(24BPP)非调色板真彩显示。
LCD控制器是可以编程满足不同的需求，关于水平，垂直方向的像素数目，数据接口的数据线宽度，接口时序和刷新速率。
《嵌入式ARM教案》课件2
《嵌入式ARM教案》PPT课件一、教案概述1.1 课程背景随着信息技术的快速发展，嵌入式系统已经广泛应用于各个领域。
本课程旨在让学员了解嵌入式系统的基本概念、架构和ARM处理器的基本原理，掌握嵌入式系统设计和开发的方法。
1.2 教学目标通过本课程的学习，学员将能够：（1）理解嵌入式系统的概念和特点；（2）了解嵌入式系统的架构和应用领域；（3）掌握ARM处理器的基本原理和指令集；（4）学会使用嵌入式开发工具和编程语言。
二、教学内容2.1 嵌入式系统概述（1）嵌入式系统的定义和特点；（2）嵌入式系统的应用领域。
2.2 嵌入式系统架构（1）嵌入式处理器的分类和特点；（2）嵌入式系统的硬件和软件架构。
2.3 ARM处理器概述（1）ARM处理器的发展历程和特点；（2）ARM指令集和编程模型。
2.4 嵌入式开发工具（1）集成开发环境（IDE）的使用；（2）交叉编译工具链的使用。
2.5 C语言编程基础（1）C语言的基本语法；（2）嵌入式系统中的C语言编程注意事项。
三、教学方法3.1 课堂讲解通过讲解嵌入式系统、ARM处理器和编程语言等方面的知识，使学员掌握相关概念和原理。
3.2 案例分析通过分析实际案例，使学员了解嵌入式系统在实际应用中的工作原理和开发方法。
3.3 实验操作通过实验操作，使学员熟悉嵌入式开发工具和编程语言，提高实际动手能力。
3.4 小组讨论组织学员进行小组讨论，分享学习心得和经验，提高沟通和协作能力。
四、教学评估4.1 课堂问答通过课堂问答，了解学员对课堂内容的掌握情况。
4.2 课后作业布置课后作业，巩固学员对知识点的理解和运用。
4.3 实验报告评估学员实验操作的结果，了解学员对实验原理和操作方法的掌握。
4.4 课程考核通过课程考核，全面评估学员对嵌入式ARM教案的掌握程度。
五、教学资源5.1 PPT课件提供精美的PPT课件，帮助学员直观地了解课程内容。
5.2 教材和参考资料推荐合适的教材和参考资料，供学员课后自学。
arm课程设计csdn
arm课程设计csdn一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握ARM架构的基本原理和编程方法，能够使用ARM汇编语言和C语言进行程序设计，并了解ARM在嵌入式系统中的应用。
1.了解ARM架构的发展历程和特点。
2.掌握ARM指令集和寄存器系统。
3.掌握ARM汇编语言编程方法。
4.掌握C语言在ARM架构下的编程方法。
5.了解ARM在嵌入式系统中的应用。
6.能够使用ARM汇编语言和C语言编写简单的程序。
7.能够进行ARM架构下的程序调试和优化。
8.能够分析和设计基于ARM架构的嵌入式系统。
情感态度价值观目标：1.培养学生对嵌入式系统的兴趣和热情。
2.培养学生勇于探索和创新的意识。
3.培养学生团队协作和沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括ARM架构的基本原理、编程方法和在嵌入式系统中的应用。
1.ARM架构的基本原理：•ARM的发展历程和特点•ARM指令集和寄存器系统2.ARM编程方法：•ARM汇编语言编程•C语言在ARM架构下的编程3.ARM在嵌入式系统中的应用：•嵌入式系统的基本概念和架构•ARM在嵌入式系统中的应用案例三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。
1.讲授法：用于讲解ARM架构的基本原理和编程方法。
2.讨论法：用于讨论ARM在嵌入式系统中的应用和实际案例。
3.案例分析法：通过分析具体的ARM编程案例，使学生更好地理解和掌握编程方法。
4.实验法：通过实验操作，使学生亲身体验ARM编程和嵌入式系统的运行过程。
四、教学资源1.教材：选用《ARM处理器体系结构、编程模型与编程》作为主教材。
2.参考书：提供《ARM编程实践》等参考书籍，供学生深入学习。
3.多媒体资料：制作PPT课件，用于讲解和展示ARM架构和编程方法。
4.实验设备：提供ARM开发板和仿真器，用于实验操作和程序调试。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以保证评估的客观性和公正性。
嵌入式系统实验报告
嵌入式系统设计实验报告班级： 20110612学号： ***********名：***成绩：指导教师：武俊鹏、刘书勇1. 实验一1.1 实验名称博创UP-3000实验台基本结构使用方法1.2 实验目的1.熟悉嵌入式系统开发式流程概述。
2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。
3.熟悉ARM JTAG的安装与使用。
1.3 实验环境硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC 机Pentium100以上、串口线。
软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。
1.4 实验内容及要求1.熟悉嵌入式系统开发式流程概述。
2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。
3.熟悉ARM JTAG的安装与使用。
1.5 实验设计与实验步骤1.新建超级终端2.选择ARM 开发实验台串口。
完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的保存，将当前设置3.保存为一个特定超级终端到桌面上，以备后用。
用串口线将PC机串口和平台UART0 正确连接后，就可以在超级终端上看到程序输出的信息了。
4.启动开发板，按住任意键，使开发板进入BIOS设置状态。
5.在超级终端的界面上，显示BIOS版本信息，以及相应的测试指令。
操作时，要在PC机上输入小写的字母快捷键，进入到相应的功能中去。
6.按照超级终端上的提示信息，进行功能的测试。
1.6 实验过程与分析本次实验操作起来并不困难，因为此次实验属于验证型实验，按照实验资料所给的提示信息，以上面的步骤，即可得到实验的结果。
进入到BIOS界面后，按照超级终端上的提示信息来进行功能1.7 实验结果总结在实验过程中，我们进行的很顺利，没有遇到什么问题，在超级终端界面，按提示的快捷键来测试对应的功能。
如e：测试由ZLG7289 驱动的LED 显示，共分3 步，请看超级终端提示按任意键继续，同时观察LED 的变化，最后返回主菜单。
嵌入式实验报告_ARM的串行口实验
嵌入式实验报告_ARM的串行口实验一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解和掌握 ARM 处理器的串行口通信原理及编程方法。
通过实际操作和编程实践，能够实现基于 ARM 的串行数据收发功能，为后续在嵌入式系统中的应用打下坚实的基础。
二、实验原理串行通信是指数据一位一位地顺序传送。
在 ARM 系统中，串行口通常由发送器、接收器、控制寄存器等组成。
发送器负责将并行数据转换为串行数据并发送出去，接收器则将接收到的串行数据转换为并行数据。
控制寄存器用于配置串行口的工作模式、波特率、数据位长度、停止位长度等参数。
波特率是串行通信中的一个重要概念，它表示每秒传输的比特数。
常见的波特率有 9600、115200 等。
在本次实验中，需要根据实际需求设置合适的波特率，以保证数据传输的准确性和稳定性。
三、实验设备与环境1、硬件设备：ARM 开发板、USB 转串口线、电脑。
2、软件环境：Keil MDK 集成开发环境、串口调试助手。
四、实验步骤1、建立工程在 Keil MDK 中创建一个新的工程，选择对应的 ARM 芯片型号，并配置工程的相关参数，如时钟频率、存储分配等。
2、编写代码（1）初始化串行口首先，需要设置串行口的工作模式、波特率、数据位长度、停止位长度等参数。
例如，设置波特率为 115200，数据位长度为 8 位，停止位长度为 1 位。
（2）发送数据通过编写发送函数，将要发送的数据写入串行口的数据寄存器，实现数据的发送。
（3）接收数据通过中断或者查询的方式，读取串行口的接收寄存器，获取接收到的数据。
（4）主函数在主函数中，调用发送函数发送数据，并处理接收的数据。
3、编译下载编写完成代码后，进行编译，确保代码没有语法错误。
然后，将生成的可执行文件下载到 ARM 开发板中。
4、连接设备使用 USB 转串口线将 ARM 开发板与电脑连接起来，并在电脑上打开串口调试助手，设置与开发板相同的波特率等参数。
5、测试实验在串口调试助手中发送数据，观察开发板是否能够正确接收并回传数据。
ARM嵌入式教学实验系统的设计与实现
第28卷总第66期 西北民族大学学报(自然科学版)Vol.28,No.22007年6月 Journal o f N or th w est U n iv er sity for N at ional ities(Nat ural Science )June ,2007ARM 嵌入式教学实验系统的设计与实现纪金水(西北民族大学计算机科学与信息工程学院,甘肃兰州730030)[摘 要]通过简要介绍S3C44B0微处理器和uClinux 嵌入式操作系统,讨论ARM 嵌入式教学实验系统的组成和开发环境,来分析设置的实验及本实验系统的特点,文中列举了两个具有代表性的实验,给出实验系统的应用前景1本实验系统可以丰富学生的嵌入式系统基础知识,提高嵌入式开发技能,是激发学生学习兴趣和进一步研究开发的平台1[关键词]微处理器;uClinux ;嵌入式系统;实验和开发平台[中图分类号]TN873.93 [文献标识码]A [文章编号]1009-2102(2007)02-0027-060 引言在信息技术和网络技术高速发展的后PC (Post -PC)时代,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面1嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合,成为最热门的技术之一[1]1在嵌入式产品日渐普及和迅速发展的背景下,掌握嵌入式Linux 软件技术或者嵌入式硬件设计的开发人员已经成为社会急需1为此,本文给出一种基于S3C44B0[2]处理器和uClinux 的ARM 嵌入式教学实验系统的设计1首先简要介绍ARM S3C44B0处理器和uClinux 的特点,然后重点阐述该实验系统,包括系统组成、开发环境、实验内容和特点等,接着以“L ED 和键盘控制实验”和“TCP/UDP 实验”为例来说明,最后分析了该实验系统的应用前景11 S3C44B0微处理器和uCli nux 嵌入式操作系统ARM 微处理器通常采用R ISC 结构,具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点,而且支持Thumb (16位)/ARM (32位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件,并且大量使用寄存器,使得指令执行速度更快,寻址方式灵活简单,执行效率高1系统设计中所采用的S3C44B0处理器是一款采用ARM7内核、面向手持设备的16/32位精简指令嵌入式微处理器1芯片内部集成了LCD 控制器、SDRAM 控制器、2个串行接口控制器、PWM 控制器、I2C 控制器、IIS 控制器、实时时钟、AD 转换等丰富的外围控制模块,这些接口模块都采取高效节省的方式,从而减少了系统成本,加速了系统设计1而且,这些接口模块为系统板集成各种功能提供了可能,对初入嵌入式系统门径的爱好者和学习者来说,S3C44B0是一款非常合适的产品1实验系统硬件平台上承载uClinux 嵌入式操作系统[3][4]1uClinux 为一种以Li nux [5]为基础专为嵌入式NOMMU 微处理器定制的多任务操作系统,可应用于多种硬件平台,具有较强的移植性1此外,u 2Clinux 源代码是完全开放的,有着丰富的软件资源,从而节省了大量的开发费用1uClinux 微内核直接提供网络支持,而不必像其他操作系统要外挂TCP/IP 协议包,这对于需要网络支持的应用而言是非常有利的1uClinux 的代码具有高度模块化,因而添加功能模块非常容易1这些优点都使得uClinux 成为[收稿日期]3[作者简介]纪金水(65—),男,河北人,副教授,研究方向嵌入式系统应用、模糊控制理论与技术12007-0-2019:当前应用最广泛的嵌入式操作系统之一,这也是选择uCli nux作为实验系统软件环境的原因12 实验系统的组成和开发环境ARM嵌入式教学实验系统的标准配置由实验硬件平台、9V直流电源变压器、J TA G接口及J TA G 线、标准PC串口线、软件安装光盘、实验指导书以及配置清单组成1实验硬件平台是基于ARM S3C44B0处理器的嵌入式uClinux开发平台,由核心板和底板组成[6],如图1所示1核心板上有微处理器、16Mbytes的16位SDRAM、4Mbytes的16位FLASH等核心模块;底板则包括了各种实验接口,实现了按键、LCD显示、触摸屏、L ED显示、A/D转换和百兆以太网等功能.核心板和底板配合构成一个完整的应用系统,该系统具有体积小、耗电低、处理能力强等特点,实验者可以在系统平台上进行自主软件开发,并对实验系统进行测试和评估,也可在保持核心板不变的情况下,针对具体的应用通过更改底板来定制自己的应用系统1图1 实验系统硬件平台结构框图ARM嵌入式教学实验系统采用通常的嵌入式系统开发所使用的宿主机目标板的开发模式,如图2所示1安装有Redhat Linux的PC机作为宿主机,其上建立交叉编译调试环境,实验系统硬件平台作为目标板1宿主机和目标板之间以串口电缆连接1使用宿主机上的G NU编译器交叉编译、汇编及链接形成可执行的二进制代码,这种可执行代码只能在目标板上执行1使用串口电缆将二进制代码下载到目标板上1一般调试的方法包括串口调试和以太网口调试1对于本实验系统,目前可采用串口调试,uClinux操作系统经过修改可以实现以太网口调试1只有编译调试通过的软件才能在目标板上运行1实验者在使用本系统进行嵌入式实验前,其准备工作是在PC机上安装Redhat Linux操作系统,使其构成宿主机,然后在该宿主机上使用实验系统附带的光盘建立交叉编译调试的开发环境1在构建好实验环境后,就可以按照实验指导书的要求进行嵌入式实验了13 可开设的实验实验者在用本系统进行嵌入式实验之前,需具备相应的嵌入式开发预备知识,包括了解嵌入式系统A inu cc 的定义和发展,RM处理器和嵌入式操作系统的相关知识,熟悉L x常见术语和常用命令,掌握G编译器的使用和Makefile的编写,了解实验板硬件系统的组成等1上述预备知识在实验系统随附的光盘和实验指导书中有详细的介绍1图2 实验开发模式示意图ARM嵌入式教学实验系统可设有11个基础实验[7][8],简要介绍如下1311 ARM嵌入式开发系统环境实验该实验是进行其他实验的基础和前提,通过本实验,实验者可以熟悉ARM实验板的环境、结构和编程调试的基本方法,进而了解嵌入式开发的基本思想和过程1要求实验者自行编写一个简单的Hel2 loword程序,通过交叉编译器编译、调试并下载到实验板中运行1312 UAR T实验考虑到串口在嵌入式系统中的应用非常广泛,设置了本实验1通过理论学习和上机操作,实验者可以学习串行接口和串行通信原理,掌握S3C44B0芯片的内部UAR T的使用方法,了解uClinux下的串口驱动程序,学会uClinux下的串口编程方法1本实验要求实验者能利用开发板编程实现串口与主机之间的通信和文件传输1313 LCD实验实验者可以了解LCD的基本原理,理解LCD的控制和驱动原理以及常用LCD控制芯片的基本使用方法,掌握S3C44B0内置的L CD控制器方式驱动L CD的基本原理和方法,掌握uClinux下编写LCD 控制器的驱动程序和LCD应用程序的方法1要求实验者调用uClinux提供的LCD AP I函数实现简单的图文显示和动画效果1314 L ED和键盘控制实验实验者可以了解L ED显示和控制原理,掌握矩阵键盘软件扫描原理和抖动、重键问题的解决方法,了解S3C44B0的片选功能,理解使用CPLD扩展系统总线控制L ED和键盘的方法1要求实验者编写列扫描键盘处理程序,与CPLD配合将用户所按的键转换成从1到16的数字显示在2个L ED上,并能实现用键盘输入控制LCD显示动画1315 触摸屏实验实验者可以了解电阻式触摸屏的原理和触摸屏与LCD的配合使用方法,理解嵌入式系统中同步IO接口的工作原理,重点掌握如何在uCli nux下编写触摸屏程序1要求实验者通过分析手写板程序,编写一个简单的触摸屏计算器程序来掌握触摸屏应用程序的工作原理1316 A/D转换实验实验者可以了解A/D转换的原理,掌握S3C44B0芯片中AD转换器的使用方法1要求实验者编程实现在8路输入中任意指定一路进行A/D转换,并根据转换结果在LCD上实时描绘输入信号1该实验用到了L CD实验中的基本知识,在理解本实验内容的同时加深了对LCD实验的理解1317 进程间通信实验实验者可以了解操作系统中进程的概念,理解和掌握Li nux和uClinux中进程间通信的方法,包括管道及有名管道、信号、消息队列、共享内存、信号量等1要求实验者用信号、有名管道和消息队列编程uClinu实现进程间的通信,在进行编程前需要对x操作系统内核作相应的配置1318 中断和驱动程序实验实验者可以理解S3C44B0的中断系统原理和中断寄存器设置,理解应用程序和驱动程序交互的方法,掌握在uCli nux 系统中编写设备驱动程序的方法以及如何在驱动程序中挂接中断1要求实验者编写阻塞和非阻塞方式中断处理例程1319 G U I 实验实验者可以了解图形用户界面的基本概念,嵌入式系统下常用的图形用户界面以及它们各自的特点,掌握Mirowi ndows 的体系结构和图形引擎的特点及实现,掌握Mi r owi ndows 配置文件的结构和各个功能选项1要求实验者会利用uClinux 内核、应用程序配置工具对Mi r owi ndows 进行定制,重点掌握Mi rowi ndows 提供的应用程序编程接口Nano -X API ,会利用Nano -X AP I 编写简单的图形用户界面,实现时钟效果13110 TCP/UDP 实验实验者可以了解TCP/IP 协议的基本内容,重点掌握IP 协议、TCP 协议以及UDP 协议,理解套接字的基本概念和编程原理,包括网间进程通信、客户/服务器作用模式、套接字基本类型和系统调用等,掌握套接字编程的基本方法1要求实验者使用uCli nux 提供的一系列套接字相关的系统调用,通过开发板的网口实现与主机通信以及文件传输13111 C GI 实验实验者可以了解Web 服务器的基本概念,特别是嵌入式Web 服务器Boa 的配置和使用,了解静态页面和动态页面、C GI 、JavaScript 等基本概念,能够使用C 语言进行C GI 编程1要求实验者用C GI 编写URL 解码程序对用户表格输入进行处理,使用JavaScript 制作一个智能化的页面1此外,对能力较强的实验者,还要求创建一个简单的嵌入式Web 服务器,页面用中英文两种语言显示,该服务器允许授权用户查看服务器配置文件,查看并修改服务器上的用户文件和个人信息、密码1以上实验的设置具有一定的层次性1系统环境实验是所有其他实验的基础,也是必选的实验,这是第一层次;UAR T 、LCD 、LED 和键盘控制、触摸屏、A/D 转换实验是第二层次,实验难度相对较低1进程间通信、中断和驱动程序、TCP/UDP 、C GI 实验则对实验者提出了更高的要求,要求实验者对操作系统有透彻的理解,有较强的综合和创新能力,这是第三层次1使用实验平台提供的各种接口,通过外界网络控制芯片,也可以实现各种网络通信协议1一系列的网络通信协议实验,如基于蓝牙技术的实验,基于IEEE 802.11各种协议的实验,共享打印实验等,都可以在本实验平台上开发出来14 实验系统的特点本实验系统设计充分体现了软件和硬件相结合的特点,实验者在进行实验时既需要掌握嵌入式软件开发的技巧,同时也必须了解实验硬件平台各个接口的定义和功能,各个功能模块的使用方法,从而更好地进行嵌入式软件的开发,编制出符合硬件特性的软件1本ARM 嵌入式教学实验系统采用模块化设计,各功能模块既可单独使用,作为独立的实验,也可结合各功能模块,实现一个或多个综合实验1实验者可以根据本身的能力定制所需的系统1因而,本实验系统的适用范围非常广1实验系统提供极其丰富的功能单元模块,各功能单元间可独立使用,也可相互组合设计出更复杂的具有创造性的综合实验,可提供给高等学校教师进行相关的课题研究1适合于多种专业的实验教学,包括计算机、通信、电子等相关专业15 实验举例本节以“L ED 和键盘控制实验”和“TCP/UDP 实验”为例来说明本实验系统的一些特点151 L D 和键盘控制实验该实验的设备与软件环境为硬件包括RM 嵌入式开发板,以上机,串口线(对1E :A Pentu mn100PC绞)1条,4×4矩阵键盘;软件包括RedHat7.2以上Linux操作系统,例子程序1首先要让实验者掌握实验原理,为此首先介绍L ED数码管和矩阵键盘的原理,以及实验板中S3C44B0通过CPLD控制L ED数码管和矩阵键盘的设计方案和实现方法1学生可以通过课前阅读这部分内容,掌握L ED和键盘控制的基本原理,为上机操作做好准备1同时,也是老师在学生上机操作前讲解的基础教材,对学生的上机具有原理性的指导意义1当然,对初级嵌入式研究开发人员来说,这部分内容也是应该理解和掌握的1对不同层次的实验者,我们安排了两个实验内容1对学生和初级嵌入式研究开发人员,利用现有的软、硬件功能接口编写列扫描键盘处理程序,要求该程序与C PLD配合,可以共同实现将用户所按的键转换成1～16的数字显示到2个L ED上1而对利用该平台做课题研究的教师和高级研究开发人员,则是要求能综合该实验和L CD实验,实现用键盘的输入代替LCD实验中的Mi nicom输入1当然在该实验内容基础上还能作进一步的拓展,实现符合自身需要的产品1这两个实验内容都有例子程序可以直接下载到板子上运行,作为实验者的参考1实验还留有三道思考题给实验者,实验者通过考虑如何回答思考题可以对本实验的基本知识点作进一步的总结和深化,从而举一反三,融会贯通1实验指导书的附录还给出了CPLD程序VHDL源代码1实验者通过阅读代码,可以掌握CPLD的编程方法和技巧,而且,对于能力较强的实验者可以重新编写代码和重新设计L ED、键盘的硬件连接,创造出更为有效的实现方法1512 TCP/UDP实验本实验的目的是让实验者了解TCP/IP协议的基本内容,重点掌握IP协议、TCP协议以及UDP协议,掌握IP地址的构成,IP路由,TCP、UDP协议的联系和区别以及端口的定义与作用等知识点;了解uClinux的进程、进程标识、进程间通信的基本概念;理解套接字编程的原理,掌握套接字编程的基本方法,掌握uClinux提供的一系列套接字相关的系统调用1其实验设备和软件环境与前例相同1实验内容主要有:①系统函数调用1要求学生用C语言编写简单的函数,调用uClinux提供的与套接字编程相关的系统调用,了解每个系统调用的作用、函数原型所在头文件、所需参数、返回值、以及它们涉及到的各种数据结构1②简单TCP套接字编程1实现一个简单而完整的TCP客户/服务器实例,要求ARM嵌入式开发板作为服务器(重复服务器),而PC作为客户端;服务器等待客户连接,同时在界面上显示当前状态,一旦连接,则显示客户IP地址,并返回客户信息“Welcome to my server!”;客户根据用户提供的IP地址连接服务器,并显示当前连接状态,接收服务器发送的信息,并显示1服务器传文件给客户端,客户端接受文件,并保存1③简单UDP套接字编程,实现一个简单而完整的UDP客户/服务器实例1要求ARM嵌入式开发板作为服务器端(并发服务器),而PC作为客户端;服务器守候在特定的套接字地址上,循环接收客户发来的信息16 实验系统的应用当前,随着嵌入式系统的广泛使用,许多学校纷纷开设嵌入式系统课程,教学急需经济而且实用的嵌入式教学实验产品1本文提出的ARM嵌入式教学实验系统的设计方案是针对嵌入式教学和开发而设计的实验平台,其实验内容丰富、覆盖范围广,能满足不同层次的教学、科研需求1该实验系统可用于高等院校面向本科生的嵌入式系统实验教学以及毕业设计和电子设计竞赛、生产实习等等1通过实验能掌握基本的嵌入式系统基础知识、嵌入式软件开发过程和嵌入式系统编程技巧,能有效激发学生的学习兴趣,增强其学习的主动性和积极性,从而提高实验教学的质量和效率,很好地完成实验教学的任务.实验系统设计提供丰富的外围接口电路,因此可作为嵌入式系统产品开发的原型平台进行程序设计,与硬件设计同步进行1相信随着嵌入式系统应用的不断发展,嵌入式教学实验系统将得到极大的推广与应用1参考文献:1..:200[]张大波,吴迪嵌入式系统原理、设计与应用[M]北京机械工业出版社,51[2]马忠梅,徐英慧.ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,20071[3]邹思.嵌入式Linux设计与应用[M].北京:清华大学出版社,20021[4]王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社,20011[5]孙琼.嵌入式Linux应用程序开发详解[M].北京:人民邮电出版社.20061[6]HHARM44B0-EDU-R1tech ma nual[R].htt p://www.hhc ,20031[7]K irk Zurell.嵌入式系统的C程序设计[M].艾克武等译.北京:机械工业出版社,20011[8]W.Richar d Stevens.UNIX环境高级编程[M].尤晋元等译.北京:机械工业出版社,20001Design and Realization of ARM EmbeddedTeaching Exper iment SystemJ I J in-shui(Computer Science and Information Engineering College of Northwest University for Nationalities,Lanzhou G ansu 730030,China)[Abstract]The S3C44B0microprocessor and uCli nux em bedded operation syst em was i nt roduced in t his ar2 ticle fi rstl y,t he formation and development environment of ARM embedded t eachi ng experi ment was di s2 cussed sec ondly,t he experiment s set up for t he system was described,t he characteri st ics of the experiment syst em and illust rates t wo representative experi ment s was analyzed,and t he application of t he experiment syst em was given lastl i ng t he experi ment system could enrich st udent s’knowledge about embedded syst em and impr ove t he development skill of embedded sof tware.Thi s system provided a practicing plat2 form for st udent s to excite t he st udy i nterest s and do fart her research and development.[K ey w ords]microprocessor;uCli nux;em bedded system;experi ment and development platform。
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ARM嵌入式系统实验教程课程设计
1. 简介
随着科技的不断发展，嵌入式系统越来越广泛地应用于各个领域，如消费电子、医疗、交通、军事等。
嵌入式系统的性能越来越好，体积越来越小，成本也越来越低廉。
而ARM嵌入式系统，因其拥有高性能、低功耗、高集成度、灵活性等优势，已经成为嵌入式系统的主流。
本文旨在为学习ARM嵌入式系统的同学提供一份实验教程课程设计，通过实践
操作，使学生了解ARM嵌入式系统的相关知识和应用。
2. 实验内容
2.1 环境搭建
学习ARM嵌入式系统必须先了解其开发环境，在本实验中，我们将使用Keil MDK作为开发工具，学生需要掌握Keil MDK的安装和配置。
2.2 编写第一个程序
通过编写一个简单的程序，学生可以了解ARM汇编语言的基础知识，以及如何
在Keil MDK中创建、编译和调试程序。
2.3 GPIO控制
学生将会学习如何在ARM嵌入式系统上控制GPIO，包括输入输出、上拉下拉电阻等。
2.4 UART通信
UART通信是嵌入式系统中常用的一种通信方式，学生将会学习如何使用ARM嵌入式系统的UART模块进行数据传输。
2.5 中断处理
中断是嵌入式系统中的一种重要机制，学生将会了解中断的原理和使用中断的方法，包括IRQ和FIQ两种中断。
2.6 定时器和计数器
学生将会了解ARM嵌入式系统中的定时器和计数器的原理和应用，包括通用定时器、看门狗定时器等。
3. 实验要求
3.1 硬件要求
学生需要准备ARM Cortex-M3开发板、USB转TTL模块、串口线、LED等实验工具。
3.2 软件要求
学生需要安装Keil MDK、JLink驱动程序等软件。
3.3 实验要求
学生需要按照实验指导书中给出的步骤完成实验，并编写实验报告，报告中需要包括实验的目的、原理、步骤、结果和分析。
4. 实验效果
经过本实验的学习，学生将能够掌握ARM嵌入式系统的基础知识和应用，包括Keil MDK的安装和配置、ARM汇编语言的基础知识、GPIO控制、UART通信、中断处理、定时器和计数器应用等方面。
5. 总结
ARM嵌入式系统已经成为嵌入式系统的主流之一，掌握ARM嵌入式系统的技术和应用对于学习嵌入式系统的同学来说是非常重要的。
本实验教程课程设计为学生提供了一条学习ARM嵌入式系统的路径，希望本文能够对学习嵌入式系统和ARM嵌入式系统的同学有所帮助。