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1、嵌入式系统与应用实验报告班级：网络 111姓名：石长江学号：20110082412330 / 30实验一 汇编指令试验一、实验目的掌握ARM7TMDI 汇编指令的用法，并能编写简单的汇编程序； 学习ARM 微控制器的16 位Thumb 汇编指令的使用方法掌握指令的条件执行二、实验设备硬件：嵌入式实验平台一套、仿真器一个、PC 机一台。软件：Windows 98/2000/NT/XP 操作系统、仿真器驱动程序、ADS 开发软件一套。三、实验内容分别使用ARM、Thumb 指令ADD,MOV,CMP,B 计算123N 的值。四、实验原理ARM 处理器共有两种工作状态：ARM 32 位，这种状态下执
2、行字对准的ARM 指令。Thumb 16 位，这种状态下执行半字对准的Thumb 指令。注意：ARM 和Thumb 之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容。ARM 处理器在两种工作状态之间可以切换。(1) 进入Thumb 状态。当操作数寄存器的状态位0 为1 时，执行BX 指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb 状态进入异常，则当从异常出来（IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI） 返回时，自动切换到Thumb 状态。(2) 进入ARM 状态。当操作数寄存器的状态位0 为0 时，执行BX 指令进入ARM 状态。处理器进行异常处理（IRQ、FIQ、Undef、Abort
3、、SWI）。在此情况下，把PC 放入异常模式链接寄存器中。从异常向量地址开始执行也可以进入ARM 状态。Thumb 状态下的寄存器集是ARM 状态下寄存器集的子集。程序员可以直接访问8 个通用寄存器（R0R7）、PC、SP、LR 和CPSP。每一种特权模式都有一组SP、LR 和SPSR。Thumb 状态的R0-R7 与ARM 状态的R0-R7 一致。Thumb 状态的CPSR 和SPSR 与ARM 状态下的CPSR 和SPSR 一致。Thumb 状态的SP 映射到ARM 状态的R13。Thumb 状态的LR 映射到ARM 状态的R14。Thumb 状态的PC 映射到ARM 状态的PC(R15)
4、。本程序使用R0 保存结果，所以一开始就要初始化为0；循环执行R0=R0+R1,R1 为循环计数器，从1 开始计数，每一次循环R1 加1；当循环计数器R1 的值到达N 时，运算结束。五、实验操作步骤1启动ADS1.2,使用ARM Execuatable Image 工程模板建立一个工程ASM_Project。2建立源文件test2.s,编写实验程序，然后添加到工程中(ARM 指令和Thumb 指令实验的test2.s 程序源码分别见下清单) 。3. 设置工程链接地址RO Base 为0x0C0000004. 编译链接工程，选择【Project】-【Debug】，启动AXD 进行调试。5打开寄存
5、器窗口（Processor Registers）,选择Current 项监视各寄存器的值。6单步运行程序，注意执行BX R0 指令前后CPSR 寄存器的T 位。说明：在寄存器窗口的CPSR 寄存器，大写字母的位表示该位为1，小写字母的位表示该位为0（比如“T”表示T 位为1，“t”表示T 位为0）。7理解并掌握本实验原理及程序，完成练习题六、实验参考程序Thumb 汇编指令实验的参考程序代码清单;文件名：test.s;功能：计算123+N 的值NEQU 50定义N的值为50AREA testcode,CODE,READONLY区域名为testcode，代码，只读ENTRY入口CODE32ARM
6、_CODE LDR SP,=0x40003F00sp=0x40003F00ADR R0,THUMB_CODE+1将分支目标地址送R0，使R1的bit0=1BX R0分支并且转换为thumb状态LTORGCODE16汇编以下代码为thumb指令THUMB_CODELDR R0,=N伪指令R0=50BL SUM_N跳转到SUM_N执行B THUMB_CODE跳转到THUMB_CODE，thumb模式;名称：SUM_N;功能：计算123+N 的值;入口参数：R0（ N 的值 ）;出口参数：R0（ 运算结果 ）SUM_NPUSH R1-R7,LRMOVS R2,R0R0的内容放入R2BEQ SUM_E
7、ND相等转到SUM_ENDCMP R2,#1R2与1比较 ，设置标志位BEQ SUM_END MOV R1,#1 MOV R0,#0相等转到SUM_END 将1送入R1将0送入R0SUM_L1ADD R0,R1R0=R0+R1BCS SUM_ERRCMP R1,R2R1与R2比较，设置标志位BHS SUM_ENDADD R1,#1R0=R0+1B SUM_L1 SUM_ERR MOV R0,#0 SUM_END POP R1-R7,PCENDARM 汇编指令实验的参考程序代码清单：;文件名：add.s;功能：计算123+N 的值转到SUM_L1 将 0 送入R0NEQU 5;定义N 的内容为
8、5AREA Example,CODE,READONLY定义区域，区域名为Example，代码，只读ENTRY入口CODE32STARTLDR R0,=NR0=5MOV R2,R0R2=R0MOV R0,#0R0=0MOV R1,#0R1=0LOOPCMP R1,R2比较R1 与 R2BHI ADD_ENDADD R0,R0,R1R0=R0+R1ADD R1,R1,#1R1=R1+1B LOOP转到 loopADD_ENDB START转到 startEND实验二 ARM 微处理器工作模式实验一、实验目的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
9、存器，加深对CPU 结构的理解。二、实验设备硬件：嵌入式实验平台一套、仿真器一个、PC 机一台。软件：Windows 98/2000/NT/XP 操作系统、仿真器驱动程序、ADS 开发软件一套。三、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。四、实验原理1. ARM 处理器模式ARM 体系结构支持表1- 所示的7 种处理器模式。处理器模式 说明用户 usr 正常程序执行模式FIQ fiq 支持告诉数据传送或通道处理IRQ irq 用于通用中断处理管理 svc 操作系统保护模式中止 abt 实现虚拟存储器和/或存储器保护未定
10、义 und 支持硬件协处理器的软件仿真系统 sys 运行特权操作系统任务表1- 处理器模式在软件控制下也可以改变模式，外部中断或异常处理也可以引起模式发生改变。大多数 应用程序在用户模式下执行。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。这允许适当编写操作系统来控制系统资源的使用。除用户模式外的其他模式成为特权模式。它们可以自由地访问系统资源和改变模式。其中5 种称为异常模式，即：FIQ (Fast Interrupt Request)； IRQ (Interrupt Request)；管理 (Supervisor)； 中止 (Abort
11、)；未定义 (Undefined)当特定的异常出现时，进入相应的模式。每种模式都有某些附加的寄存器，以避免异常 出现时用户模式的状态不可靠。剩下的模式是系统模式。仅ARM 体系结构V4 以及以上的版本有该模式。不能由于任何异常而进入该模式。它与用户模式有相同的寄存器，但它是特权模式，不受用户模式的限制。它供需要访问系统资源的操作系统任务使用，但希望避免使用与异常模式有关的附加寄存器。避免使用附加寄存器保证了当任何异常出现时，都不会使任务的状态不可靠。2. 程序状态寄存器在所有处理模式下，都可以访问当前程序状态寄存器CPSR。CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其他状态和控制信
12、息。每种异常模式都有一个程序状态保存寄存器SPSR。当异常出现时，SPSR用于保存CPSR的状态。CPSR 和SPSR 的格式如下：（1） 条件码标志N、Z、C、V：大多数指令可以检测这些条码标志，以决定程序指令如何执行。（2） 控制位最低8 位I、F、T 和M 位用作控制位。当异常出现时改变控制位。当处理器在特权模式下时也可以由软件改变。l 中断禁止位：I 置1 则禁止IRQ 中断；F 置1 则禁止FIQ 中断。l T 位：T0 指示ARM 执行；T1 指示Thumb 执行。在这些体系结构的系统中，可自由地使用能在ARM 和Thumb 状态之间切换的指令。l 模式位：M0、M1、M2、M3
13、和M4(M4：0)是模式位。这些位决定处理器的工作模（3） 其他位程序状态寄存器的其他位保留，用作以后扩展。五、实验操作步骤1. 启动ADS1.2，建立一个新的工程；2. 建立汇编源程序文件TEST3.S，编写实验程序，添加到工程中；3. 编译链接工程，点击Debug 按钮，启动AXD 进行调试；4. 点击【Processor Views】-【Registers】,打开Current 项监视个寄存器的值；5. 单步运行程序，注意观察CPSR、SPSR 以及R0 寄存器值得变化。说明：CPSR 寄存器显示方式如图1- 所示。显示分为两部分，一部分是各个标志位，另一部分是工作模式。标志位NZCVQ
14、 为条件码标志N、Z、C、V、Q，显示为大写字母，表示该位为1；显示为小写字母，表示该位为0。Q 标志在ARM 体系结构v5 及以上版本的E 变量中才有效。标志位IFT 为IRQ 中断禁止位I、FIQ 中断禁止位F、ARM 微控制器状态位T，显示为大写字母，表示该位为1；显示为小写字母，表示该位为0。T 标志在ARM 体系结构v4 及以上版本的T 变量中才有效。寄存器显示窗口六、实验参考程序ARM 微控制器工作模式实验的参考程序如下： USR_STACK_LEGTH EQU 64定义各块的长度SVC_STACK_LEGTH EQU 0FIQ_STACK_LEGTH EQU 16IRQ_STACK_LEGTH EQU 64ABT_STACK_LEGTH EQU 0UND_STACK_LEGTH EQU 0AREA Example3,CODE,READONLYENTRY定义区域，区域名为 Example3，代码，只读入口CODE32START MOV R0,#0R0=0MOV R1,#1R1=1MOV R2,#2R2=2MOV R3,#3R3=3MOV R4,#4R4=4MOV R5,#5R5=5MOV R6,#6R6=6MOV R7,#7R7=7MOV R8,#8R8=8MOV R9,#9R9=9MOV R10,#10R10=10MOV R11,#11R11=
