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1、嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 1 -目 录目 录 .- 1 -第一章 嵌入式实验系统的资源介绍 .- 2 -第二章 基于 ARM 系统资源的实验 .- 19 -实验一 ARM ADS1.2 开发环境创建与简要介绍 .- 20 -实验二 基于 ARM 的汇编语言程序设计 .- 28 -实验三 基于 ARM 的 C 语言程序设计 .- 34 -实验四 基于 ARM 的硬件 BOOT 程序的基本设计 .- 39 -实验五 ARM 的 I/O 接口实验 .- 44 -实验六 ARM 的中断实验 .- 50 -嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 2 -第一章 嵌入式实验系统的资源介绍ARM
2、 实验箱硬件资源概述本实验所采用的实验系统采用了目前在国内普遍认同的 ARM920T 核，32 位微处理器，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量 IO 输入输出，语音编解码、控制对象、人机接口等单元） ，可以完成 ARM 的基础实验、算法实验、控制对象实验和数据通信实验、以太网实验。S 3 C 2 4 1 01 0 / 1 0 0 M 网口U S B 设备 1U S B 设备 2C P L D音频录放U A R T 23 2 0 X 2 4 0 触摸屏2 5 6 色 L C D5 . 7 寸 3 2 0 X 2 4 0A / D 转换U A R T 14 X 4 键盘
3、8 位数码管主 U S BS D 卡( M M C )标准键盘P S I I 鼠标接口模拟数字量输入输出I D E 硬盘接口G P S / G P R S的总线接口步进电机温度控制信号源直流电机调速图 1-1-1 ARM9 嵌入式实验系统的功能框图1.1 实验系统的硬件资源总揽CPU 单元：内核 ARM920T，芯片三星的 S3C2410，工作频率最高 202MHz；动态存储器：64MB，芯片 HY57V561620；嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 3 - 海量存储器：32MB，芯片 K9F5608； USB 单元： 1 个主接口，两个设备接口，芯片 PDIUSBD12； 网络单元：
4、10/100M 以太网，芯片 AX88796； UART 单元： 2 个，最高通信波特率 115200bps； 语音单元： IIS 格式，芯片 UDA1341TS，采样频率最高 48KHz； LCD 单元： 5.7 寸，256 色，320X240 像素； 触摸屏单元： 四线电阻屏，320X240，5.7 寸； SD 卡单元： 通信频率最高 25MHz,芯片 W86L388D，兼容 MMC 卡； 键盘单元： 4X4 键盘，带 8 位 LED 数码管；芯片 HD7279A； 模拟输入输出单元：8 个带自锁的按键，及 8 个 LED 发光管； A/D 转换单元：芯片自带的 8 路 10 位 A/D，
5、满量程 2.5V； 步进电机单元：两相四拍式，步距角 1.8，0.1 安； 直流电机单元：有刷； 温度控制单元：集成温控模块； 信号源单元： 波形三种，频率 20-120KHz，三路输出； 标准键盘及 PS2 鼠标接口； 标准的 IDE 硬盘接口； 达盛公司的 Tech_V 总线接口； 调试接口： 20 针 JTAG； CPLD 单元； 电源模块单元。1.2 核心板的资源介绍1.核心板的硬件资源（ARM920T 核）在核心 CPU 板上包括下列单元和芯片，32 位 ARM920T 的处理器，即三星的S3C2410 芯片，两片动态存储器，每片 32M 字节，一片 32M 字节的 NAND_fla
6、sh 存储器，一个 USB 主接口，一个 USB 从接口，一个 10/100M 的以太网控制芯片，完成网络访问功能，一个 UART 接口，完成串口通信，最高波特率率为 115200bps, 一个RTC 实时时钟，一个 5V 转 3.3V 和 1.8V 的电源管理模块，一个 20 针的 JTAG 调试接口。具体元器件见表 1-1。嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 4 -芯片名称 数量 功能 板上标号S3C2410 1 ARM920T，中央处理器 S3C2410XHY57V561620 2 动态存储器（SDRAM） ，32MB/片 HY57V561620K9F5608 1 海量存储器，32M
7、B K9F5608UAX88796 1 10/100M 以太网控制器 AX88796AS1117-3.3 1 5V 转 3.3V AS1117-3.3AS1117-1.8 1 5V 转 1.8V AS1117-1.8MAX3232 1 RS232 转换IMP811-S 1 复位 IMP811表 1-1具体的单元、跳线见表 1-2。标号 名称 功能JP1 JTAG 复位单元 控制 nRESET 与 nTRST 是否接通AREF SEL 模拟参考电压选择 短接后连接到 VDD33，否则接地3S/4S 3Step 与 4Step 选择设置 Nand Flash 的运行模式，选择NCON（CPU 引脚
8、）与 3Step、4Step 连接RESET 复位键 系统复位按键PS 电源插座 电源插座，接 5V 电源SW 电源开关 拨向 EXT 接通，拨向 INT 断开电源USB-HOST 主 USB 单元 主 USBUART0(CROSS/F) 串口 0 单元 和 S3C2410 的串口 0 通信USB-DEVICE 从 USB 单元 USB 设备RJ45 网络单元 访问以太网ARM-JTAG JTAG 插座 20 针 JTAG 插座，用于与宿主机通信INTERFACE C 功能单元INTERFACE B 数据、地址单元INTERFACE A 功能单元表 1-2表 1-3 为核心板上各 LED 指示
9、灯的意义。标号 名称 功能PWR LED 灯 电源指示灯LED1 LED 灯 GPI/O 口 G 口的第 8 位指示LED2 LED 灯 GPI/O 口 G 口的第 9 位指示表 1-3表 1-4 为核心板上的晶振单元标号 名称 功能嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 5 -12MHz CPU 主时钟晶振 外接 12MHz32KHz RTC 时钟晶振 外接 32.768KHz25MHz 网络时钟晶振 外接 25MHz表 1-42核心板资源的具体介绍1）电源模块在 S3C2410 CPU 板上由于其内核采用 1.8V，I/O 接口采用 3.3V 供电，因此需要将通用的 5V 转换成 1.8V
10、 和 3.3V。图 1-1-2 为使用 LM1117 电源转换芯片把 5V 转成 3.3V 和1.8V 的转换电路。图 1-1-22）NAND_FLASH 海量存储器单元该存储单元在板卡上标号为 K9F5608U，选用 32MB 字节的 K9F5608U，8 位数据总线，该芯片由 S3C2410 的相关引脚直接控制， CPU 分配给它的地址空间为 0x0000 00000x01ff ffff。启动代码部分则放在从 0x0000 0000 开始的地址空间内。系统将 CPU 的引脚 OM1:0设置成 00b，当核心板上电复位时，系统首先将 Nand_Flash 开始的 04K 的程序映射到 Ste
11、ppingStone 区，然后从那里开始执行。Nand_Flash 可以存放数据和程序，但需要特定的指令进行读写。3）同步动态存储器单元嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 6 -该存储单元在板卡上标号为 HY57V561620。选用两片 8MB 字节的 HY57V561620，32位数据总线。片选 NSCS6 接两片 HY57V561620 单元作为片选信号，CPU 分配给这两片HY57V561620 单元的地址空间分别为 0x3000 0000 - 0x31ff ffff, 0x3200 0000-0x33ffffff,也就是 S3C2410CPU 的 Bank6 区和 Bank7 区。
12、4）RS232 串口单元该存储单元在板卡上标号为 UART0(CROSS/F)，选用了 MAX3232 电压转换芯片，进行PC 机与 CPU 板的串口通讯。它采用收、发、地，三线连接，无握手信号。通过 S3C2410内部的串口 0 控制器进行控制。5）主/从 USB 单元该单元在板卡上标号为 USB-HOST 和 USB-DEVICE，通过 S3C2410 内部的 USB 主控制器和 USB 设备控制器进行控制。6)网络单元该存储单元在板卡上标号为 AX88796，选用了 ASIX 公司的 AX88796 网络芯片，传输速率为 10/100M 自适应，16 位数据总线传输，片选 NGCS2 接
13、网络单元。CPU 分配给AX88796 单元的地址空间为 0x1000 00000x1800 0000,也就是 S3C2410CPU 的 bank2 区。S3C2410CPU 的外部中断 ExINT2 响应该中断。RJ45 插座上面自带数据传输的指示灯。为清楚显示核心板上各存储区及单元，见表 1-5。标号 名称 存储区 存储的有效区 容量（字节）HY57V561620 同步动态存储器 Bank7 0x3200 0000 - 0x33ff ffff32MHY57V561620 同步动态存储器 Bank6 0x3000 0000 - 0x31ff ffff32MAX88796 网络控制器 Band
14、2 0x1000 0000 后的若干 若干寄存器NAND_FLASH 海量存储器 Bank0 0x0000 0000 - 0x01ff ffff32M表 1-57）JTAG 单元JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路 TAP（Test Access Port，测试访问口） ，通过专用的嵌入式微处理器结构与应用实验指导书 - 7 -JTAG 测试工具对内部节点进行测试。目前大多数比较复杂的器件都支持 JTAG 协议，如ARM、DSP、FPGA 器件等。标准的 JTAG 接口是 4 线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。通过 JTAG 接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。目前 JTAG 接口的连接有两种标准，即 14 针接口和 20 针接口，EL-ARM-820 核心板上使用的是 20 针接口。接口定义见表 1-6
