嵌入式系统实训报告5--走马灯

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1、广东岭南职业技术学院 实训中心制 嵌入式系统技术 实训报告 学期： 日期： 实训场所： 二级学院 信息工程学院 班级 姓名 学号 实验题目 实训五、C 语言控制 LED 灯（走马灯） 1、实验目的 熟悉 ADS 开发环境调试环境。 掌握简单的 ARM 汇编指令的使用方法。 掌握 S3C2440A 的 I/O 控制寄存器的配置。 掌握 ARM 汇编指令和 C 语言相互调用的方法 2、实验设备 PC 机、ARM 仿真器、2440 实验箱、串口线。 3、实验内容 熟悉 ARM 开发环境的建立。 使用 ARM 汇编和 C 语言设置 GPIO 口的相应寄存器。 编写跑马灯程序。 4、实验原理 C 程序与

2、汇编程序相互调用规则 为了使单独编译的 C 语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序间的调用规 定一定的规 则。ATPCS ，即 ARM ， Thumb 过程调用标 准(ARM/Thumb Procedure Call Standard)， 是 ARM 程序和 Thumb 程序中子程序调用的基本规则， 它规定了一些子程序间调用 的基本规则， 如子程序调用过程中的寄存器的使用规则， 堆栈的使用规则， 参数的传递规则 等。 下面结合实际介绍几种 ATPCS 规则，如果读者想了解更多的规则，可以查看相关的书 籍。 广东岭南职业技术学院 实训中心制 1 基本 ATPCS 基本 ATPCS 规定

3、了在子程序调用时的一些基本规则，包括下面 3 方面的内容： (1)各寄存器的使用规则及其相应的名称。 (2)数据栈的使用规则。 (3)参数传递的规则。 相对于其它类型的 ATPCS， 满足基本 ATPCS 的程序的执行速度更快， 所占用的内存更少。 但是它不能提供以下的支持： ARM 程序和 Thumb 程序相互调用， 数据以及代码的位置无关 的支持，子程序的可重入性，数据栈检查的支持。 而派生的其他几种特定的 ATPCS 就是在基本 ATPCS 的基础上再添加其他的规则而形成 的。其目的就是提供上述的功能。 2 寄存器的使用规则 寄存器的使用必须满足下面的规则： (1) 子程序间通过寄存器

4、R0R3 来传递参数。 这时， 寄存器 R0R3 可以记作 A0A3。 被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器 R0R3 的内容。 (2) 在子程序中，使用寄存器 R4Rll 来保存局部变量。这时，寄存器 R4R11 可以 记作 V1V8。 如果在子程序中使用到了寄存器 V1V8 中的某些寄存器， 子程序进入时必须 保存这些寄存器的值， 在返回前必须恢复这些寄存器的值； 对于子程序中没有用到的寄存器 则不必进行这些操作。在 Thumb 程序中，通常只能使用寄存器 R4R7 来保存局部变量。 (3) 寄存器 R12 用作子程序间 scratch 寄存器，记作 IP。在子程序间的连接代码段中 常有这

5、种使用规则。 (4) 寄存器 R13 用作数据栈指针，记作 SP。在子程序中寄存器 R13 不能用作其他用途。 寄存器 SP 在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。 (5) 寄存器 R14 称为连接寄存器， 记作 LR。 它用于保存子程序的返回地址。 如果在 子程序中保存了返回地址， 寄存器 R14 则可以用作其他用途。 (6) 寄存器 R15 是程序计数器，记作 PC。它不能用作其他用途。 3.参数传递规则 根据参数个数是否固定可以将子程序分为参数个数固定的(nonvariadic)子程序和参数 个数可变的(variadic)子程序。这两种子程序的参数传递规则是不同的。 （1）参数个

6、数可变的子程序参数传递规则 对于参数个数可变的子程序， 当参数不超过 4 个时， 可以使用寄存器 R0R3 来传递参 数；当参数超过 4 个时，还可以使用数据栈来传递参数。 在参数传递时， 将所有参数看作是存放在连续的内存字单元中的字数据。 然后， 依次将 各字数据传送到寄存器 R0、R1、R2、R3 中，如果参数多于 4 个，将剩余的字数据传送到数 据栈中， 入栈的顺序与参数顺序相反， 即最后一个字数据先入栈。 按照上面的规则，一个浮 点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递， 也可能一半通过寄存器传递， 另一 半通过数据栈传递。 (2)参数个数固定的子程序参数传递规则 对于参数个数

7、固定的子程序， 参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同。 如果系统包含浮点运算的硬件部件，浮点参数将按照下面的规则传递： 各个浮点参数按顺序处理。 为每个浮点参数分配 FP 寄存器。 广东岭南职业技术学院 实训中心制 分配的方法是，满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的 FP 寄存器。第一 个整数参数，通过寄存器 R0R3 来传递。其他参数通过数据栈传递。 (3)子程序结果返回规则 子程序中结果返回的规则如下： 结果为一个 32 位的整数时，可以通过寄存器 R0 返回。 结果为一个 64 位整数时，可以通过寄存器 R0 和 Rl 返回，依次类推。 结果为一个浮点数时，可以通过浮点运

8、算部件的寄存器 f0、d0 或者 s0 来返回。 结果为复合型的浮点数(如复数)时，可以通过寄存器 f0fN 或者 d0dN 来返回。 对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。 4.C 语言函数和 ARM 汇编语言函数间相互调用 高级语言函数与汇编语言函数的混合调用也要遵循 ATPCS 规则，保证程序调用时参数的 正确传递。在汇编程序中使用 EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程 序， 而在 C 语言程序中使用 extern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调 用此汇编子程序。下面给出两个例子来介绍函数相互调用。 例 C 函数中调用汇编 示例中汇编子程序

9、strcopy 使用两个参数，一个表示目标字符串地址，一个表示源字符 串的地址，参数分别存放 R0，R1 寄存器中。 #include extern void strcopy(char*d， const char*s) /声明外部函数。即要调用的汇编子程序 int mian (void) const char *srcstr= First string-source；/定义字符串常量 char dstsrt = Second string-destination；/定义字符串变量 printf( Before copying： /n )； printf ( %s n %s/n， srcstr，

10、 dststr) ；/显示源字符串和目标字符串的内容 strcopy(dststr， srcstr) ； /调用汇编子程序，R0=dststr，R1=srcstr printf( After copying： n ) printf ( %s n %sn， srcstr， dststr) ； /显示 strcopy 复制字符串结果 return(0)； 被调用汇编子程序： AREA SCopy， CODE， READONLY EXPORT strcopy ；声明 strcopy，以便外部程序引用 strcopy ；R0 为目标字符串的地址 ；R1 为源字符串的地址 LDRB R2， R1， #1

11、 ；读取字节数据，源地址加 l STRB R2， R0， #1 ；保存读取的 1 字节数据，目标地址加 1 CMP r2， #0 ； 判断字符串是否复制完 BNE strcopy ；没有复制完毕，继续循环 广东岭南职业技术学院 实训中心制 MOV pc， 1r ；返回 END 例 汇编程序调用 C 程序 汇编程序的设置要遵循 ATPCS 规则，保证程序调用时参数的正确传递。在汇编程序中 使用 IMPORT 伪指令声明将要调用的 C 程序函数。 在调用 C 程序时，要正确设置入口参数， 然后使用 BL 调用。示例程序中使用了 5 个参数，分别使用寄存器 R0 存储第 1 个参数，R1 存储第 2

12、 个数，R2 存储第 3 个参数，R3 存储第 4 个参数，第 5 个参数利用堆栈传送。由于 利用了堆栈传递参数，在程序调用结果后要调整堆栈指针。 汇编调用 C 程序的汇编程序 /*函数 sum ()返回 5 个整数的和*/ int sum (int a，lit b，int c，int d，int e) return(a+b+c+d+e)；/返回 5 个变量的和 EXPORT CALLSUM AREA Example，CODE，READONLY IMPORT sum ；声明外部标号 sum5，即 C 函数 sum5() CALLSUM STMFD SP!LR ；LR 寄存器堆栈 ADD R1，

13、 R0， R0 ；设置 sum 函数入口参数，R0 为参数 a ADD R2， R1， R0 ；R1 为参数 b，R2 为参数 c ADD R3， R1， R2， STR R3，SP，#-4! ；参数 e 要通过堆栈传递 ADD R3，R1，R1 ；R3 为参数 d BL sum ；调用 sum()，结果保存在 R0 ADD SP，SP#4 ；修正 SP 指针 LDMFD SP， PC ；子程序返回 END 5、实验相关寄存器 GPBCON端口配置寄存器 广东岭南职业技术学院 实训中心制 GPBDAT端口数据寄存器 GPBUP端口上拉电阻使能寄存器 6、实验电路图 广东岭南职业技术学院 实训中

14、心制 7、实验程序实现 7.1 利用 C 语言实现跑马灯程序 /* led_asm_c.c */ /*C 语言函数*/ /* 定义端口寄存器 */ #define rGPBCON (*(volatile unsigned *)0x56000010) /Port B control #define rGPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) /Port B data #define rGPBUP (*(volatile unsigned *)0x56000018) /Pull-up control B /* 延迟程序 */ extern void del

15、ay(int times); /* 主程序 */ void xmain(void) rGPBCON= (rGPBCON & (0xff10) | (0x5510);/GPB5-8 set output rGPBUP = (rGPBUP & (0xf5) | (0xf5); /disable GPB pull up while(1) rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf5)& (0x17);/GPB7 output 0 delay(0x5000000);/调用汇编语言编写的延时程序 rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf5)& (0x18);/GPB8 output 0 delay(0

16、x5000000);/调用汇编语言编写的延时程序0 rGPBDAT= rGPBDAT & (0x37);/GPB7-8 output 0 delay(0x5000000);/调用汇编语言编写的延时程序 广东岭南职业技术学院 实训中心制 rGPBDAT= rGPBDAT|(0x37);/GPB7-8 output 1 delay(0x5000000);/调用汇编语言编写的延时程序 7.2 ARM 汇编指令编写的延时程序 /* delay.s */ EXPORT delay AREA DELAY,CODE,READONLY ;该伪指令定义了一个代码段，段名为 Init，属性只读 ;下面是延迟子程序

17、 delay sub r0,r0,#1 ;r0=r0-1 cmp r0,#0x0 ;将 r0 的值与 0 相比较 bne delay ;比较的结果不为 0（r0 不为 0），继续调用 delay,否则执行下一条语句 mov pc,lr ;返回 END ;程序结束符 8、实验步骤 1. 连接好实验环境， 将仿真器的一端通过并口连接到 PC 机， 将仿真器的另一端通过 JTAG 线连接到 2440 实验箱的 JTAG 接口。 2. 将串口线一端接到 PC 机，另一端接到 2440 实验箱的 COM1 接口，打开串 口超级终端 dnw.exe，设置串口 Baud Rate 为 115200，选择 C

18、OM1。 3. 打开 ADS CodeWarrior，在 ADS CodeWarrior 中建立实验工程LED1.mcp；并 对工程进行编译。 4. 重起 2440 实验箱，实验箱会自动执行 flash 中的 BIOS 程序，打开 dnw.exe 超级终端。 5. 在 dnw 中，输入“0”，选择“USB download file”，在 PC 上安装 USB 驱动。 6. 点击“USB Port” “Transmit”选择LED1 目录下的可执行映象文件LED1.bin 将该文件下载到 SDRAM。 7. 下载结束后，会提示是否要立即运行，这时输入“Y”，执行LED1.bin。 8. 在 dnw 中观察实验结果。 9、实验结果 广东岭南职业技术学院 实训中心制 程序运行后，LED 灯 D3、D4不断闪烁，跑马灯程序运行。 10、实训分析与总结： 11、指导教师评语： 评分： 教师签字： 日期：