CortexA8体系结构与接口技术实验指导书

Cortex-A8

ARM体系结构与接口技术

嵌入式系统实验指导书

中南大学信息科学与工程学院

测控技术与仪器实验室

二0一六年十一月

目录

实验一ARM集成开发环境搭建 (1)

实验二GPIO控制实验 (18)

实验三ARM中断实验 (21)

实验四串口通信实验 (25)

实验五PWM蜂鸣器实验 (29)

实验六A/D转换器实验 (31)

实验七SPI 接口实验 (35)

实验一ARM集成开发环境搭建

一、实验目的

熟悉Eclipse开发环境、配置FS－JTAG调试工具。

熟悉利用Eclipse开发工具新建工程、导入己有工程并编译调试工程。

二、实验内容

1、硬件平台连接

按下图1－1所示，连接FS-JTAG仿真器到实验箱主板的20芯JTAG插座，并用一根USB方口线将FS-JTAG仿真器与PC机连接；再将USB转串口线的一端连实验箱主板上的Debug_2串口，另一端连PC 机的USB口，并将电源适配器插头接到实验箱的电源插座上（实验箱右上角）。

图1－1 硬件平台连接图1－2 NAND启动拨码开关硬件连线接好后，将A8开发板右下方拨码开关SW2的OM1位拨至ON，OM2、OM3、OM5位拨至OFF（即设置SW2为1000 NAND启动模式) 如图1－2所示。

2、Putty串口终端配置

双击桌面上工具软件“PUTTY.EXE”图标运行程序，弹出PuTTY Configuration 窗口，在窗口右侧Connection type下，选择“Serial”项，如图1－3所示。

图1－3 PuTTY Configuration

再点击PuTTY Configuration窗口下Category→Connection选项框下的“Serial”，然后再进入Options Controlling local serial lines窗口设置，设置前先打开计算机管理下的设备管理器，查看计算机端口信息USB-SERIAL CH340 COMX（其中端口号X，不同计算机端口号不一样），再根据本机的端口信息修改Options Controlling local serial lines窗口中端口信息，并按图1-4所示进行其它参数项的设置。设置完成后，点击“Open”选项就自动打开PuTTY 串口终端窗口。然后将实验箱电源开关K1和A8开发板电源开关拨到ON（开）的位置。

图1－4 PuTTy Configuration和计算机设备管理器

此时串口终端会显示如图1－5所示状态，在PuTTY运行窗口中最底端一条信息会显示停留在autoboot 时间（时间为3秒，此处是倒计时形式），因此，在打开窗口进入3秒倒计时的时候需快速地按下“空格”键，如图1-5中红色字的操作方法（即图中文字标记部分）让系统停留在autoboot状态（即图1-6所示状态）。

如果已经超过3秒，开发板就会进入启动Linux系统状态，要想再回到autoboot状态，就需关闭A8开发板电源，再重新打开A8电源重复以上操作。

图1－5 PuTTY串口终端运行显示界面

图1－6 系统停留显示

注意：以后每次连接仿真前，都需要确定处于此状态，保证不要启动到Linux，因为启动到Linux 后，MMU功能会打开，导致仿真器无法正常使用。

3、Eclipse for ARM 使用

Eclipse for ARM工具路径：D:\嵌入式系统\华清远见-嵌入式ARM实验箱资料-I-FS210\工具软件\Wi ndows\FS-JTAG\eclipse\eclipse-cpp-helios-SR1-win32.zip。将解压文件后的eclipse文件夹拷贝到D盘根目录下，并打开eclipse文件夹运行eclipse.exe文件。本实验室已解压，而且已将eclipse文件夹拷贝到D盘根目录下了。（注意：在Win7以上的用户，使用管理员模式打开）

（1）指定一个工程存放目录

Eclipse for ARM 是一个标准的窗口应用程序，可以单击程序按钮开始运行。打开后必须先指定一个工程存放路径，如图1-7所示。（建议在D盘根目录下建立英文文件夹。）点击“OK”进入工程界面。

图1-7 工程路径选择

第一次打开会出现图1－8所示这个界面，然后点击“Workbench”，弹出如图1－9所示界面，便进入工程工作界面。

图1-8 进入工程界面

图1－9 工程工作界面

4、创建一个新工程（汇编）

在图1－9工程工作界面上创建一个新工程需要新建4个文件，分别为MakeFile文件、脚本文件、连接脚本文件、汇编源文件。

首先打开D盘eclipse文件夹下eclipse软件，进入工程工作界面后，选择“File→New→C Project”命令，eclipse将打开一个标准对话框，输入新建的工程名，如：“led”，并单击“Finish”按钮即可创建一个新的工程，创建完成后，会在工程工作界面里有新建的工程名。如图1－10所示，建议对每个新建工程使用独立的文件夹。

图1－10 创建新工程

注意：创建完之后在工程名前会出现叉号，例如“”，如图1－11所示，这是因为创建的Makefile 工程会自动寻找Makefile文件，当所有的文件创建完成之后，工程出现的叉号就会消失。

图1－11出现叉号的工程

（1）新建一个MakeFile文件

在创建一个新的工程后，在工程工作界面选择“File→New→Other”命令，如图1－12所示，在弹出

的对话框New中的“General”下，单击“File”，然后，单击“Next”，便弹出New File 窗口，在Enter or select the parent folder对话框下，选择所要指定的工程名，然后在File name 文件名文本框中输入文件名：MakeFile，单击“Finish”按钮，如图1－13所示。

图1－12 Select a wizard

图1－13 创建Makefile

（2）新建一个脚本文件

在图1－9工程工作界面选择“File→New→Other”命令，如图1－12所示，在弹出的对话框New中的“General”下，单击“File”，然后，单击“Next”，便弹出New File 窗口，在Enter or select the parent folder对话框下，选择所要指定的工程名，然后在File name 文件名文本框中输入文件名：

S5PV210.init，单击“Finish”按钮，如图1－14所示。

图1－14 创建S5PV210.init

（3）新建一个连接脚本文件

在图1－9工程工作界面选择“File→New→Other”命令，如图1－12所示，在弹出的对话框New中的“General”下，单击“File”，然后，单击“Next”，便弹出New File 窗口，在Enter or select the parent folder对话框下，选择所要指定的工程名，然后在File name 文件名文本框中输入文件名：map.lds，单击“Finish”按钮，如图1－15所示。

图1－15创建map.lds

（4）新建一个汇编源文件

在图1－9工程工作界面选择“File→New→Other”命令，如图1－12所示，在弹出的对话框New中的“General”下，单击“File”，然后，单击“Next”，便弹出New File 窗口，在Enter or select the parent folder对话框下，选择所要指定的工程名，然后在File name 文件名文本框中输入文件名：start.s，单击“Finish”按钮，如图1－16所示。

图1－16 创建start.s

5、编译工程

4个文件建立完后，在图1－9工程工作界面上点击“start.s”，进入汇编源文件（start.s），输入如下汇编代码：

.equ GPC3CON, 0xE0200060

.equ GPC3DAT, 0xE0200064

.globl _start

_start:

LDR R0,=GPC3CON

LDR R1,=0X11000

STR R1,[R0] @//写控制寄存器，IO引脚使能为输出

LOOP:

LDR R0,=GPC3DAT

MOV R1,#0x18 @//点亮led1、led2

STR R1,[R0]

LDR R2,=0XFFFFF @//延时

LOOP1:

SUB R2,R2,#1

CMP R2,#0

BNE LOOP1

MOV R1,#0X0 @//熄灭led1、led2

STR R1,[R0]

LDR R2,=0XFFFFF @//延时

LOOP2:

SUB R2,R2,#1

CMP R2,#0

BNE LOOP2

B LOOP

.end

（1）在图1－9工程工作界面上点击“map.lds”，进入map.lds文件中输入如下信息：OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm",

"elf32-littlearm")

/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0x34000;

. = ALIGN(4);

.text :

{

start.o(.text)

*(.text)

}

. = ALIGN(4);

.rodata :

{ *(.rodata) }

. = ALIGN(4);

.data :

{ *(.data) }

. = ALIGN(4);

.bss :

{ *(.bss) }

}

（2）编写MakeFile文件编译规则，在图1－9工程工作界面上点击“MakeFile”，进入MakeFile文件中输入如下信息：

all:start.s

arm-none-eabi-gcc-4.6.2 -O0 -g -c -o start.o start.s

arm-none-eabi-ld start.o -Tmap.lds -o start.elf

arm-none-eabi-objcopy -O binary -S start.elf start.bin

arm-none-eabi-objdump -D start.elf >start.dis

注意：MakeFile每条命令的开头必须以[Tab]键开头

（3）在工程工作界面上点击“s5pV210.init”，进入s5pV210.init文件中输入如下信息：target remote 127.0.0.1:3333

monitor halt

monitor arm mcr 15 0 1 0 0 0

monitor step 0

（4）在图1－9工程工作界面上点击“”全部保存Save All，点击“”全部编译→Bulit All。如图1-17所示。

图1－17 在工程工作界面上保存编译文件

6、调试工程

（1）配置FS-JTAG调试工具

打开桌面FS-JTAG软件，，弹出FS-JTAG 调试工具界面。在调试工具界面的Target选项中选择：s5pV210，通信速率设置Speed选项中选择：200 kHz。单击“Connect”按钮，该按钮会变为Disconnect，如图1－18-1所示，即表示已经连接目标板。由于当前开发板还没有运行程序，仿真器无法获取相关信息，所以显示错误报告，是正常现象。如果显示如图1-18-2界面，表示不能连接目标板，可能需重新安装USB 转串口驱动，安装路径如下：D:\嵌入式系统\华清远见-嵌入式ARM实验箱资料-I-FS210\工具软件

\Windows\USB转串口驱动\CH340，双击“CH341SER.EXE”文件安装，安装后再单击“Connect”按钮。

图1－18-1 FS-JTAG调试工具连接正常图1－18-2 FS-JTAG调试工具连接不正常

（2）配置Debug调试工程

在工程工作界面上选中当前调试的工程，如：“led”工程，然后，在该界面的菜单中选择“Run→Debug Configurations”，弹出如图1－19所示“Debug Configuration”对话框。在type filter text下选择Zyin Embedded debug(Native) 选项，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“New”命令；然后在文件名Name下的选项框中分别选择不同选项：

①选择Main选项，在Main选项中的Project框中，单击“Browse”按钮，选择工程，如：“led”；在C/C++ Application 中单击“Browse”按钮，找到D:\eclipse_projects下的当前工程目录下后缀名为.elf的文件，如图1－20所示。

②选择Debugger选项，在Debugger选项中的Main子选项卡中的GDB debugger的框中输入：

arm-none-eabi-gdb，在GDB Command file中单击“Browse”按钮，找到D:\eclipse_projects下当前工程目录下的s5pv210.init文件，如图1－21所示。

图1－19 “Debug Configuration”对话框

图1－20 Main选项

图1－21 Debugger选项

③选择Commands选项，如图1-22所示，在Commands选项中输入如下内容：

load

break main

c

图1－22 Commands选项卡

单击“Apply”按钮，然后再单击“Debug”按钮，开始调试运行。如果弹出图1－23所示Confirm Perspective Switch对话框，点击“Yes ”。会出现如图1－24调试运行主界面。

图1－23 Confirm Perspective Switch对话框

（3）Debug调试运行

在图1－24调试运行主界面上单击“”全速运行按钮，会出现如图1-25的LED1、LED2闪亮结果。若设置断点，程序会在断点处停下，然后使用单步和全速等工具进行调试运行程序。

图1－24 调试运行主界面

图1-25 LED1、LED2闪亮结果

注意：在Debug调试时，要保持Debug框里只有一项在调试。

（4）退出Debug调试

首先在当前窗口关闭正在运行的程序，如图1-26所示，然后，点击该界面右上角C/C++回到主界面。

图1-26 退出Debug

由于工程运行时，每次只能打开一个工程文件，若要导入新的工程，或者新建其它工程，需要关闭当

前工程，如图1-27所示，点击右键选中当前工程，选择菜单中close project关闭工程。

图1-27 关闭工程

7、导入一个已有工程

（1）打开eclipse开发工具，在Project Explorer中添加已有工程

（注意：工程要放在英文路径下，不能有中文路径）

拷贝“D:\嵌入式系统\华清远见-嵌入式ARM实验箱资料-I-FS210\实验资料\1. ARM体系结构与接口

技术部分\04-led”文件夹到D盘根目录下的eclipse_projects 文件夹中。如：D:\eclipse_projects目

录下。如图1-27所示，在Project Explorer窗口中右击鼠标，选择“Import…”；或者选择file->Import。

图1－27 Eclipse窗口

选择“Import…”后，弹出如图1-28所示导入窗口，点击“General”，选中“Existing Projects Into Workpace”，然后点击“Next”。

图1－28 Import select窗口

选择“Next”后，弹出如图1－29所示窗口，点击“Browse…” 出现“浏览文件夹”窗口，在“浏览文件夹”窗口中选中工程实验，如：“04-led”工程，点击“确定”之后，会出现如图1－30所示窗口，直接点击“Finish”即可。

添加成功后可以在“Project Explorer”中看到“04-led”工程成功导入，如图1－31所示。

图1-29 Import Projects 窗口

图1－30 Filish Import Projects

图1－31 Project Explorer

小技巧：导入的工程不用时，可以Close project,如图1－32所示；下次使用时再Open Project，同时只能有一个工程是打开的。这样做的好处是：不用每次重新配置。

图1－32 Close Project

（2）编译程序

工程导入成功后，按图1-33所示点击编译图标“”（或者快捷键“Ctrl + B”）进行编译。

图1－33 编译图标位置

编译成功后，弹出如图1－34所示编译成功信息，就可以配置FS-JTAG调试工具来调试运行工程

（参考本实验中的第6点：调试工程见P11页）。

图1－34编译成功信息

实验二GPIO控制实验

一、实验目的

了解GPIO的功能，以及S5PV210芯片GPIO控制器的配置方法；

熟悉S5PV210的GPIO接口的应用。

二、实验原理

如图2－1所示，LED1～LED2分别与GPC0_3、GPC0_4相连，通过GPC0_3、GPC0_4引脚的高低电平来控制三极管的导通性，从而控制LED的亮灭。

图2－1 LED接线原理图

根据三极管的特性，当这几个引脚输出高电平时，集电极和发射极导通，发光二极管点亮；反之，发光二极管熄灭。通过GPC0CON控制寄存器和GPC0DAT数据寄存器来控制GPC0_3和GPC0_4对应的LED。

图2－2 GPC0CON 控制寄存器

图2－3 GPC0DAT 数据寄存器