《嵌入式系统原理与应用实验指导书(赵明玺.新)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式系统原理与应用实验指导书(赵明玺.新)（156页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 嵌入式系统原理与应用实 验 指 导 书赵明玺 编写适用专业： 电气类本科 电子类本科 通信类本科 云南民族大学电气信息工程学院2013年 01月前 言随着芯片技术和电子系统智能化，网络化，一体化的快速发展，嵌入式技术开始受到广泛的关注。嵌入式系统融合了计算机软、硬件技术，通讯技术， 半导体微电子技术。通过进行嵌入式系统设计与开发实验，使学生了解嵌入式系统的开发方法和流程，熟悉硬件平台，熟悉嵌入式Linux操作系统的基本原理和概念，能够根据实际需要定制硬件系统，软件系统（包括内核，操作系统，驱动程序和应用程序）。为了使学生更好地理解和深刻地把握上述知识和技能，本课程设置如下实验项目，在ADS和
2、Linux环境下设置演示型实验5个、验证型实验3个、综合型实验4个、设计型实验5个和研究型实验1个。其中在Vision IDE环境下基础性实验5个（演示型2个，验证型3个），在嵌入式Linux环境下基础性实验3个（演示型3个）。在此基础上，本实验课程包含了综合设计性实验10个，重点训练和培养和嵌入式LinuxD设备驱动程序和复杂应用程序的开发能力，以使学生能够深入认识ARM体系结构和Linux操作系统工作原理，ARM处理器工作原理，常见外围设备工作原理与控制方法。对于电子类学生，重点培养ARM微处理器工作原理，如何实现常见嵌入式电子系统的设计，复杂设备的驱动程序的设计，信号提取与分析等知识和技
3、能。对于通信类学生，重点培养嵌入式系统的基本设计方法，各种通信模块、协议（如串口、TCP）的实现等知识和技能。对于其他专业学生，重点培养嵌入式系统的基本设计方法，设备驱动程序，应用程序的基本设计方法等知识和技能。目 录实验 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式实验平台概况及操作方法5实验 2：RealView MDK集成开发环境实验10实验 3：汇编指令实验21实验 4：Thumb 汇编指令实验31实验 5：ARM 处理器工作模式实验39实验 6：基于Vision IDE 的C语言编程实验47实验 7：汇编与 C 语言相互调用实验53实验 8：嵌入式Linux概况与常见命令使用61实验 9
4、：常用Linux命令与及编辑器vi的使用69实验 10：嵌入式 Linux 开发一般步骤82实验 11：HelloWorld 运行实验85实验 12：文件操作实验90实验 13：计时器实验95实验 14：TCP 实验102实验 15：LED 控制实验116实验 16：中断控制实验131实验 17：ADC 操作实验142实验 18：串口通信实验148实验 1：EMBEST EDUKIT-V嵌入式实验平台概况及操作方法实验学时：2实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的1、熟悉EduKit-IV嵌入式ARM 教学实验平台的软硬件资源，了解本实验平台的特点；2、熟悉实验平台主板及CPU子板的原理、功
5、能及结构；3、掌握教学实验平台的操作方法及注意事项。二、实验内容1、介绍EMBEST EDUKIT-IV嵌入式实验平台的软硬件资源；2、重点结合电路原理图描述本实验平台的硬件结构；3、重点根据硬件接口定义，讲述实验平台主板及CPU子板的原理、功能及结构；4、讲述该嵌入式实验平台的操作方法和注意事项。三、实验原理、方法和手段Embest EduKit-IV 教学实验系统硬件由核心板、主板、功能模块板以及相应的适配器、连接线组成；软件资源包含了当前主流嵌入式操作系统Linux、Windows CE 6.0下的BSP 包以及应用程序。Embest EduKit-IV 支持多核多操作系统，用户可以根据
6、学习、研究、开发的需要选择软硬件资源。本实验主要介绍基于 SAMSUNG S3C2410 处理器的Linux 2.6 嵌入式开发方法，要求用户配备的软硬件资源主要包括Embest EduKit-IV 主板、Mini2410-IV核心子板（基于SAMSUNG S3C2410）、各种功能模块板（如GPRS 模块、蓝牙模块等）以及Linux 2.6下的Bootloader、kernel、rootfs 等。实验源码包。四、实验组织运行要求采用集中授课形式介绍EMBEST EDUKIT-IV嵌入式实验平台的构成和特点，讲述该嵌入式实验平台的操作方法和注意事项。五、实验条件硬件：Embest ARM Ed
7、uKit V开发箱, PC机；软件：Windows98/XP/2000 系统，ADS集成开发环境。六、实验步骤1. 系统简介Embest EduKit-IV教学实验平台是一款功能强大的32位嵌入式ARM 实验开发平台，是深圳市英蓓特信息技术有限公司推出的更具创新意识的EduKit系列第四代嵌入式教学实验平台。 如图1-1所示：图1-1 EduKit-IV 教学实验平台实验箱外观图（1）基本组成Embest EduKit-IV 教学实验系统硬件由核心板、主板、功能模块板以及相应的适配器、连接线组成；软件资源包含了当前主流嵌入式操作系统Linux、Windows CE 6.0下的BSP 包以及应用
8、程序。Embest EduKit-IV 支持多核多操作系统，用户可以根据学习、研究、开发的需要选择软硬件资源。（2）教学系统主板硬件介绍 Embest EduKit-IV主板遵循了模块化的设计思路，提供了丰富的接口，并且具有良好的扩展性。在EduKit-IV 上设计了2组独有专利技术规范的 CPU接口槽，用于连接EduKit-IV主板与核心子板，将核心板上的信号引至主板上。这种设计使得 EduKit-IV 主板可以支持不同的 CPU 核心子板，用户按照主板接口CPU接口槽的信号定义，可以开发自已的目标核心板。2. 主板硬件设计原理说明（图1-2）图 1-2 EduKit-IV 主板系统方框图3
9、. 主板硬件结构（如图1-3所示）图 1-3 主板结构图4. Mini2410-IV 核心子板硬件介绍Embest EduKit-IV 实验系统采用了主板与核心板分离的模块化设计架构。主板与核心板之间遵循了一定的接口信号定义，按照这种定义，核心板把CPU 的控制信号输出到主板上。在这里将讲述Mini2410-IV 核心子板与主板的接口信号以及其相关的设计原理。Mini2410-IV 核心子板采用了功能强大的ARM 处理器SAMSUNG S3C2410。（1）嵌入式系统与最小系统介绍嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格需求
10、的专用计算机系统。嵌入式系统包括硬件与软件，嵌入式系统发展有过很长一段单片机的独立发展道路，大多是基于 8位单片机，实现最底层的嵌入式统应用，硬件资源不是特别丰富、软件的规模也比较小。而随着嵌入式技术的深入发展、为了能够处理更复杂的事件以及管理更丰富的资源，现在广泛地使用了 32位嵌入式处理器，并且操作系统也被应用到了嵌入式系统中。从当前应用的角度来看，嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理功能。 在嵌入式系统的概念上又提出了嵌入式最小系统，嵌入式最小系统要保证在最精简的资源条件下，系统能够工作。通常，一个最
11、小系统是以处理器为控制和管理中心，具有相配接的电源电路、时钟电路、复位信号电路、系统存储单元。而作为嵌入式应用，为方便开发与调试，最小系统还应该包括系统总线扩展、调试电路（通常是JTAG电路）。 在本实验系统中，核心子板采用了处理器 SAMSUNG S3C2410，扩展了存储系统，系统总线以及调试JTAG电路，在此基础，利用处理器的硬件资源，根据需求扩展外部设备。（2）Mini2410-IV核心板原理说明 核心板硬件资源 处理器SAMSUNG S3C2410提供了各种应用接口，如LCD控制接口、SD 卡控制接口、USB 主/从控制接口、UART 控制接口等。 Mini2410-IV 核心子板利
12、用处理器 SAMSUNG S3C2410 提供的各种控制接口扩展了功能模块，这些接口信号最终通过核心板输送到主板上。比如，在核心板上通过CPU 引出LCD 控制信号，然后再输送到主板上的 LCD 连接器上。所以，在理解电路原理图时，读者应该结合主板，从整体上来把握。下面讲述核心板上的一些功能扩展电路。 核心板与主板的接口电路 EduKit-IV设计了2个符合PC104规范的接口Main_Con_A与Main_Con_B，用于连接EduKit-IV的主板和核心子板，将核心板的控制信号引至主板。5. 操作步骤（1）打开试验箱，将核心板插在扩展板上。（2）确定连线无误后打开开关。（3）不可带电插拔S
13、D卡等外接设备。七、思考题嵌入式系统的一般构成有哪些？试分析EduKit-IV嵌入式教学系统平台的特点。八、实验报告实验报告应包括实验目的，主要内容，简述实验原理，方法和手段，包括对Embest EduKit-IV 教学实验系统知识与操作环境的预习、实验过程、结果记录和心得体会等。九、其它说明实验 2：RealView MDK集成开发环境实验实验学时：2实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解Embest ARM教学系统的基本构成，掌握EDK软件的使用。 二、实验内容Embest ARM教学系统包括Embest IDE集成开发环境，Embest JTAG仿真器，Fl
14、ash编程器，Embest Arm EduKit V开发箱、各种连接线、电源适配器以及实验指导书等。基本实验系统构成示意图如2-1所示：图2-1 实验系统构成示意图1、了解ULINK 2仿真器和RealView MDK 的使用；2、了解Vision IDE工程管理的方法与步骤。三、实验原理、方法和手段Vision 3 是一个基于窗口的软件开发平台，它集成了功能强大的编辑器、工程管理器以及make工具。Vision3 IDE 集成的工具包括C编译器、宏汇编器、链接/定位器和十六进制文件生成器。Vision 有编译和调试两种工作模式，两种模式下设计人员都可查看并修改源文件。Vision IDE由多
15、个窗口、对话框、菜单栏、工具栏组成。其中菜单栏和工具栏用来实现快速的操作命令；工程工作区（Project Workspace）用于文件管理、寄存器调试、函数管理、手册管理等；输出窗口（Output Window）用于显示编译信息、搜索结果以及调试命令交互灯；内存窗口（Memory Window）可以不同格式显示内存中的内容；观测窗口（Watch & Call Stack Window）用于观察、修改程序中的变量以及当前的函数调用关系；工作区（Workspace）用于文件编辑、反汇编输出和一些调试信息显示；外设对话框（Peripheral Dialogs）帮助设计者观察片内外围接口的工作状态。 四、实验组织运行要求根据本实验的特点、首先采用集中授课形式介绍Vision3 IDE开发环境和使用Vision3 IDE 建立工程，编译，链接，调试操作的具体过程。然后每个学生动手建立工程，完成编译，链接，调试等操作。五、实验条件硬件： Embest ARM EduKit V开发箱, PC机；软件：Windows98/XP/2000 系统，Vi
