2023年7月14日发(作者：)

嵌入式实验报告

班级：电信工X班 姓名：XXX 学号：20120012XXXX

实验一、ARM汇编指令实验－简单数据搬移实验

实验目的：

熟悉实验开发环境，掌握简单ARM汇编的使用方法

实验内容

熟悉开发环境并使用ＬＤＲ/STR,MOV等指令访问寄存器或存储单元；

使用ADS/SUB/LSL/LSR/AND/ORR等指令完成基本数学/逻辑运算。

实验要求

（1） 按照前面叙述介绍的方法，在ADS下创建一个工程asmlabl,定义两个变量x,y和堆栈地址0x1000,将变量x的内容存到堆栈顶，然后计算x+y,并将和存到堆栈的下一个单元。通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据的变化。

（2） 在指令后面加上适当注释，说明指令功能。

（3） 指出程序执行后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。

程序代码截图如下：

程序运行结果截图： 由实验结果可知堆栈的第二个单元中存放了x+y的值6D

练习题

编写程序实现对一段数据的最大值和最小值搜索，最大值存在于max变量之中，最小值存在于min变量之中。提示：数据的定义采用伪指令：DCD来实现。

基本思路：利用R0做基地址，将R1，R2分别放入第一单元的内容，利用R3做循环计数，利用R4遍历读取第2至最后一个数据，如果R1的数据小于新读入的R4数据则将R4的内容存入R1，如果R2的内容大于R4的内容则将R4的内容存入R2,。遍历完成之后，R1将存放最大数据，R2将存放最小数据。

程序代码截图如下：

程序运行结果截图：

实验二 ARM汇编指令实验2-字符串拷贝实验

实验目的

通过实验掌握使用LDB/STB，b等指令完成较为复杂的存储区访问和程序分支，学会使用条件码。

实验内容 熟悉开发环境的使用并完成一块存储区的拷贝。

完成分支程序设计，要求判断参数，根据不同参数，调用不同的子程序。

实验要求

（1） 按照2.3节介绍的方法，在ADS下创建一个工程asmab2，定义两个数据存储区Src和Dst，Src用于存放原字符串，Dst用于存放目的字符串。堆栈地址0x400,将变量原字符串的内容拷贝到目的字符串中，要能判断原字符串的结束符（0），并统计字符串的个数。通过AXD查看寄存器和memory和寄存器中数据的变化。

（2） 在指令后面加上适当注释，说明指令功能。

（3） 指出程序执行完后各相关寄存器及存储器单元的具体内容。

程序代码截图如下：

程序运行结果

源字符串 字符串复制后两个数据存储区Src:0x8040和Dst:0x8047中的数据情况

实验三 ARM汇编指令实验3-ARM处理器工作模式实验

实验目的

（1） 通过实验掌握学会使用msr/mrs指令实现ARM处理器工作模式的切换，观察不同模式下的寄存器，加深对CPU结构的理解；

（2） 通过实验掌握ld中如何使用命令指定代码段起始地址。

实验内容

通过ARM汇编指令，在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别；掌握ARM不同模式的进入与退出。

实验要求

（1） 按照2.3节介绍的方法，在ADS下创建一个工程asmmodelab,完成各个模式下的堆栈初始化工作，并将R1-R12的内容存入当前模式下堆栈。通过AXD运用单步执行方式调用程序，验证工作的模式，使用寄存器观察切换到不同的工作模式下观察SP（R13）的变化情况。

（2） 实验过程中请记录并思考以下内容：

1） 程序复位之后系统处于什么模式？

2） 记录每种模式下的厨师堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。

3） 切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式?

4） 用户模式下能否执行堆栈压栈操作？如果能的话，观察用户模式下压栈之前和之后其堆栈区域的变化情况。

5） 观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化，并解释其原因。

程序运行结果截图：

6） 程序复位之后系统处于什么模式？

答：程序复位之后系统处于管理模式。

7） 记录每种模式下的初始堆栈指针，以及执行R1-R12内容压栈后本模式堆栈相关内存单元的数值。并分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同。 答：（管理模式）

即管理模式的栈顶指针为0x8240

满递减模式，r1-r12压栈后，管理模式栈顶指针为0x8210相距0x30,压入12个字

（中断模式）

观察r13，中断模式的堆栈地址为0x8340

满递减模式，r1-r12压栈后，中断模式栈顶指针为0x8310,相距0x30,压入12个字

（快速中断模式）

观察r13，快速中断模式的堆栈地址为0x8380

满递减模式，观察运行结果发现，快速中断模式中只有R1-R7压栈了，这是因为在快速中断模式中，可访问的寄存器只有R1-R7，不能访问R8-R12,快速中断模式下有自己的R8-R12。

（中止模式）

观察r13，中止模式的堆栈地址为0x83C0

满递减模式，r1-r12压栈后，中止模式栈顶指针为0x8310,相距0x30,压入12个字 （未定义模式）

观察r13，未定义模式的堆栈地址为0x8400

满递减模式，r1-r12压栈后，未定义模式栈顶指针为0x83d0,相距0x30,压入12个字

（系统模式）

观察r13，系统模式的堆栈地址为0x81C0

满递减模式，r1-r12压栈后，系统模式栈顶指针为0x8190,相距0x30,压入12个字

分析快速中断FIQ模式与其他模式存入的R1-R12有什么不同：

快速中断FIQ模式中：R8~R13都是0。这是因为在快速中断模式中，可访问的寄存器只有R1-R7，不能访问R8-R12,快速中断模式下有自己的R8-R12。

8） 切换成用户模式之后还能否从用户模式切换到其他模式（如系统模式）?

答：在该例程中，由用户模式不可以切换到系统模式。当处理器工作在用户模式时，正在执行的程序不能访问某些被保护的系统资源，也不能改变模式，除非异常发生。

9） 用户模式下能否执行堆栈压栈操作？如果能的话，观察用户模式下压栈之前和之后其堆栈区域的变化情况。

答：用户模式下能执行堆栈压栈操作。

未压栈时：用户模式堆栈指针初始值为0X8190

压栈之后，堆栈指针减小0x30，这是因为堆栈设置为满递减模式，所以堆栈指针减小0x30，存放12个字。

10） 观察本程序模式切换过程中SPSR有无变化，并解释其原因。

答：模式切换过程中SPSR无变化，因为在整个切换过程中没有异常发生，所以SPSR无变化。

实验四 ARM汇编与C混合编程实验----ARM启动过程控制实验

实验目的

(1) 掌握建立基本完整的ARM 工程,包含启动代码,C语言程序等;

(2) 了解ARM 启动过程,学会编写简单的C 语言程序和汇编程序启动代码并进行调试;

(3) 掌握如何指定代码入口地址与入口点;

(4) 掌握通过memory/register/watch/variable 窗口分析判断错误。

实验内容

使用汇编语言编写初始化程序，并引导至C语言main函数，用汇编语言编写延时函数实现毫秒级的延时，在C语言中调用延时函数，实现1s钟定时。

实验要求

（1）按照2.3节介绍的方法，在ADS下创建一个工程armasmc,编写3个文件，通过AXD运用单步执行方式进行调试程序，观察程序执行过程中的寄存器及存储器的变化情况。

（2）实验过程中请记录并思考以下内容：

1）如何建立异常矢量入口表？

2）如何在汇编语言中切换至C语言的main函数？

3）如何在C语言中调用汇编语言函数，并完成参数传递？ 4）汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复，为什么要保护参考程序中的R11？

5将delay.s中的R11改成R4，并将两条R11的保护与恢复语句stmfd sp!，{r12}和 ldmfd

sp!{r11}删掉，在C语言程序中的语句i----处设置端点，观察运行过程中变量i的变化情况，并解释其中的原因。

程序原代码截图：

Init完成异常矢量表的建立，模式堆栈初始化，并将程序引导至C语言的main函数

C语言程序，调用汇编语言文件delay.s

汇编delay.s延时程序

思考题：

思考题

1） 如何建立异常矢量入口表？

要设置中断类型号，设置中断服务子程序段地址

2）如何在汇编语言中切换至C语言的main函数？

为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序设计要遵守ATPCS。在C程序中不需要任何关键字来声明将被汇编语言调用的C程序，但需要在汇编语言程序之前使用IMPORT伪操作来声明该C程序。在汇编程序中通过BL指令来调用子程序。

3） 如何在C语言中调用汇编语言函数，并完成参数传递？

为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序设计要遵守ATPCS。

在汇编程序中需要使用EXPORT伪操作来声明，同时，在C程序中调用该汇编程序之前需要在C语言程序中使用extern关键词来声明该汇编程序。

4） 汇编语言函数中用到的寄存器如何保护与恢复，为什么要保护参考程序中的R11？

根据ATPCS标准，R11对应ARM 状态局部变量寄存器8。因为R11中可能含有其他重要的数据，所以要保护程序中R11。汇编语言函数中用到的寄存器的保护与恢复需要用到压栈与出栈。

5）将delay.s中的R11改成R4，并将两条R11的保护与恢复语句stmfd sp!，{r12}和 ldmfd

sp!{r11}删掉，在C语言程序中的语句i----处设置端点，观察运行过程中变量i的变化情况，并解释其中的原因。

修改后程序如图

由于根据ATPCS标准，R4对应局部变量寄存器1，即i，所以在delay.s中，R4的值减为1，若不进行保护，则返回C程序后经i--，i值变为-1，永远不为0，无法执行if语句。导致i值一直递减下去

实验五 ARM硬件接口实验1----基本IO实验

实验目的

（1） GPIO的功能配置方法；

（2） 通过寄存器访问引脚的方法；

（3） 实现GPIO输入输出功能的基本编程方法。

实验内容

编写S3C2440X处理器的端口控制程序，实现利用按键控制的跑马灯程序。GPC5，GPC6，GPC7三个引脚连接发光二极管，按钮开关连接在GPF5引脚。上电后，GPC5，GPC6，GPC7三个引脚连接发光二极管，轮流显示，当按钮开关按下去，方向反向。

PS:实验过程中要注意按键去抖动和每个发光二极管显示一定的时间（至少100ms）.

实验要求

（1）运行AXD加载生成的image文件，运行程序，观察程序执行的效率。并观察按键按下和松开跑马灯轮换方向。

（2）实验过程中请记录并思考以下内容：

1）如何访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据？

2）如何配置S3C2440的PIO端口？

3）在C语言中如何实现按键处理程序？

4)如何初始化DRAM，从而实现程序下载并在线调试？

5)尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换? 程序代码截图如下：

思考题：

（1）运行AXD加载生成的image文件，运行程序，观察程序执行的效率。并观察按键按下和松开跑马灯轮换方向。

答：执行效率高。下载程序到实验箱上，跑马灯从左到右依次点亮，当按下开关并松开，跑马灯反向依次点亮。

（2）实验过程中请记录并思考以下内容：

1）如何访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据？

答：通过与、或、非等关系来访问寄存器并修改其中的1位或者多位数据的。

2）如何配置S3C2440的PIO端口？

答：配置相应的寄存器。

3）在C语言中如何实现按键处理程序？

答：在C语言中一定要通过延时按键延时去抖动。

4)如何初始化DRAM，从而实现程序下载并在线调试？

答：为了向SDRAM中下载程序，并运行和调试程序，则需要在上电之初在AXD的Command Line Interface中输入一系列的命令，这些命令可以直接操纵CPU内部的寄存器，进而完成对DRAM和看门狗的一些初始化工作。具体命令略（指导书91页）。

5)尝试实现利用按键切换控制跑马灯的顺序轮换（不是控制其轮换方向，而是在有按键按下并松开后实现一次跑马灯切换）。

答：可改变轮换方向

实验六 ARM硬件接口实验2-外部中断实验

实验目的

（1） 通过实验掌握ARM处理器的中断方式和中断处理

（2） 熟悉S3C2440X的中断控制寄存器的使用；

（3） 理解S3C2440X的中断处理机制

（4） 熟悉掌握如何进行ARM处理器中断处理软件编程方法

（5） 掌握生成离线运行程序的开发环境设置方法

（6） 掌握通过J-link向Norflash烧写程序的方法。

实验内容

硬件电路和前面的实验五完全相同。这里讲按钮开关所连接的GPF5引脚定位外部中断EINT5，中断模式为IRQ，在中断服务程序中完成LED灯的切换，即正常状态时LED5灯亮，按下按钮开关时LED6灯亮。

实验要求

（1）环境设置完了之后进行程序写入。

关掉试验箱，将其核心板上的拨动开关拨到右边的NOR位置，观察程序运行结果。按下INKEY按钮，再次观察程序运行结果。

（2）实验过程中请记录并思考以下内容：

1)打开s2440addr.h头文件。观察并分析其内容。

2）分析中断控制程序的结构。

3）仔细分析中断初始化程序和中断处理程序中寄存器的设置方法，并理解其含义。

4）总结中断程序的设计方法。

程序代码截图如下：

程序和注释截图如下

初始化汇编程序

C语言处理程序

思考题

1)打开s2440addr.h头文件。观察并分析其内容。

//%%%%%%%%%%%%%% s3c2440.h %%%%%%%%%%%%%%%%

/* WOTCH DOG register */

#define WTCON (*(volatile unsigned long *)0x53000000)

/* SDRAM regisers */

#define MEM_CTL_BASE 0x48000000

#define SDRAM_BASE 0x30000000

/* NAND Flash registers */

#define NFCONF (*(volatile unsigned int *)0x4e000000) #define NFCMD (*(volatile unsigned char *)0x4e000004)

#define NFADDR (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)

#define NFDATA (*(volatile unsigned char *)0x4e00000c)

#define NFSTAT (*(volatile unsigned char *)0x4e000010)

/*GPIO registers*/

#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)

#define GPBDAT

#define GPFCON

#define GPFDAT

#define GPFUP

#define GPGCON

#define GPGDAT

#define GPGUP

#define GPHCON

#define GPHDAT

#define GPHUP

/*UART registers*/

#define ULCON0

#define UCON0

#define UFCON0

#define UMCON0

#define UTRSTAT0

#define UTXH0

#define URXH0

#define UBRDIV0

/*interrupt registes*/

#define SRCPND

#define INTMOD

(*(volatile unsigned long *)0x56000014)

(*(volatile unsigned long *)0x56000050)

(*(volatile unsigned long *)0x56000054)

(*(volatile unsigned long *)0x56000058)

(*(volatile unsigned long *)0x56000060)

(*(volatile unsigned long *)0x56000064)

(*(volatile unsigned long *)0x56000068)

(*(volatile unsigned long *)0x56000070)

(*(volatile unsigned long *)0x56000074)

(*(volatile unsigned long *)0x56000078)

(*(volatile unsigned long *)0x50000000)

(*(volatile unsigned long *)0x50000004)

(*(volatile unsigned long *)0x50000008)

(*(volatile unsigned long *)0x5000000c)

(*(volatile unsigned long *)0x50000010)

(*(volatile unsigned char *)0x50000020)

(*(volatile unsigned char *)0x50000024)

(*(volatile unsigned long *)0x50000028)

(*(volatile unsigned long *)0x4A000000)

(*(volatile unsigned long *)0x4A000004)

#define INTMSK (*(volatile unsigned long *)0x4A000008)

#define PRIORITY (*(volatile unsigned long *)0x4A00000c)

#define INTPND (*(volatile unsigned long *)0x4A000010)

#define INTOFFSET (*(volatile unsigned long *)0x4A000014)

#define SUBSRCPND (*(volatile unsigned long *)0x4A000018)

#define INTSUBMSK (*(volatile unsigned long *)0x4A00001c)

/*external interrupt registers*/

#define EINTMASK (*(volatile unsigned long *)0x560000a4)

#define EINTPEND (*(volatile unsigned long *)0x560000a8)

经分析知，s2440addr.h文件中的主要内容是定义了一些看门狗，SDRAM，GPIO等的寄存器地址，并定义了串口通讯和中段的寄存器地址。

2）分析中断控制程序的结构。

首先要对中段进行初始化，并对端口功能设定。继而进行相应中段使能，打开有关中段屏蔽位，并进入主函数等待中断，直到中段产生，由中段向量表进入中段执行中段程序。最后退出中断，清除当前中段标志位，等待下次中段。

3）仔细分析中断初始化程序和中断处理程序中寄存器的设置方法，并理解其含义。

对寄存器的设置是通过位运算，先将想要改变的数值移至相应位时，再通过与，或，非来达到相应改变寄存器某一位值的目的。

4）总结中断程序的设计方法。

首先，在初始化汇编程序中切换至用户模式，并进入中断模式设置相应指针等；并在汇编中调用main函数和中断函数。建立中断入口矢量表，同时关闭卡门狗定时器；编写中断处理函数，和main函数，在main函数中等待中断的产生。