安徽工业大学嵌入式实验报告

《嵌入式系统实验报告》

指导教师：陆勤

姓名：程少锋

学号：139074366

班级：物联网131班

实验一B 熟悉实验开发环境

一、实验目的

熟悉ADS1.2 开发环境，学会ARM 仿真器的使用。使用ADS 编译、下载、调试并跟踪一段已有的程序，了解嵌入式开发的基本思想和过程。

二、实验内容

本次实验使用ADS 集成开发环境。新建一个简单的工程文件，并编译这个工程文件。学习ARM 仿真器的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到嵌入式控制器中运行。学会在程序中设置断点，观察系统内存和变量，为调试应用程序打下基础。

三、预备知识

C 语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法。

四、实验设备及工具（包括软件调试工具）

硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 机Pentium100 以 上、串口线。

软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成开发 环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

五、实验步骤

1）建立工程

（1）运行ADS1.2 集成开发环境（CodeWarrior for ARM Developer Suite）。选择File｜New…菜单，在对话框中选择Project，如图1B-1 所示，新建一个工程文件。图中示例的工程名为Exp6.mcp。点set…按钮可为该工程选择路径如图1B-2 所示，选中CreatFolder 选项后将以图1B-1 中的ProjectName 或图1B-2 中的文件名为名创建目录，这样可以将所有与该工程相关的文件放到该工程目录下，便于管理工程。

设置完成后，可以将该新建的空工程文件作为模板保存以便以后使用。将工程文件名改为44B0 ARM

Executable.mcp。然后在ADS1.2 软件安装目录下的Stationery 目录下新建名为44B0 ARM Executable Image 的模板目录，再将刚设置完的44B0 ARM Executable.mcp工程模板文件存放到该目录下即可。这样以后新建工程的时候就能看到以44B0 ARM Executable Image 为名字的模板了。新建工程后，可以执行菜单Project | Add Files 把和工程相关的所有文件包括init

和startup 子目录加入到工程中。ADS1.2 不能自动按文件类别对这些文件进行分类，需要的话用户可以执行菜单Project | Create Group 创建文件组，然后分别将不同类的文件加入到不同的组，以方便管理。如图1B-12 所示。更为简单的办法是，在新建工程时ADS 创建了和工程同名的目录，在该目录下按类别创建子目录并存放工程文件。选中所有目录拖动到任务栏上的ADS 任务条上，不要松开鼠标当ADS 窗口恢复后再拖动到工程文件窗口，松开鼠标。这样ADS 将以子目录名建立同名文件组并以此对文件分类。

双击Main.c 打开该文件，可以看到Main()函数的内容，可以发现ADS 的文本编辑器

已经有了很大的改善，文本按语法分颜色显示，读者可以根据喜好在Edit 菜单下的Preferences窗口中进行设置。并可以很好的支持中文注释。

2）进行程序的在线仿真、调试

（1）回到工程窗口选中Debug 版本，执行菜单Project | Make 对工程进行编译连接。在出现的错误/警告窗口中选择某错误/警告信息，ADS 会自动打开相应源文件并用箭头指向出错的文本行。如果某个源文件被修改，重新编译时ADS 会自动同步各文件 的日期信息。

（2）在ADS 中执行菜单Project | Debug 启动ADS1.2 的调试工具AXD。

（5）等待程序装载完毕以后，通过Execute | Go 菜单以及Execute | Stop（或者工具栏中的相应按钮）运行或暂停程序。程序暂停后在窗口中将显示出程序暂停的位置。

（6）通过Execute | Step 菜单（或者工具栏中的相应按钮）可以单步运行程序。也可以使用Step In、Step Out 菜单命令进入或者跳出函数的调用。Run To Cursor 命令运行到光标位置。

（7）程序停止后可以通过Processor Views | Sources 菜单查看源文件，并可在适当位置 按F9 设置端点。

（8）使用在Processor View 菜单下的Registers、Variables 和Memory 命令可以查看工作寄存器或者内存变量。读者可以逐一地尝试，为以后调试程序打下基础。

【注意事项】在进行调试时在 ADS 中必须选择当前工程的 Debug 版本，如果选择 Release 版本则无

法正常调试程序。但在调试通过后就必须选择 Release 版本进行编译连接并将生产的 system.bin 文件复制到开发板的 Flash 中。将开发板上的 Flash 激活并使 Windows 认其为一个U盘的操作在下节中描述。

实验一C：超级终端设置及BIOS 功能使用

1、运行Windows 系统下的超级终端（HyperTerminal）应用程序，新建一个通信终端。如果要求输入区号、电话号码等信息请随意输入，出现如图1C-1 所示对话框时，为所建超级终端取名为arm，可以为其选一个图标。单击“确定”按钮。

3、完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的保存，将当前设置

保存为一个特定超级终端到桌面上，以备后用。用串口线将PC 机串口和平台UART0 正确连接后，就可以在超级终端上看到程序输出的信息了，比如本实验的“Hello world！”。

4、启动开发板，按住开发板上键盘的任意按键，使开发板进入BIOS 设置状态。

5、该画面上提示了该BIOS 的版本等信息。Shell Menu 是平台的检测菜单，每个条目的最左边字母是该功能的快捷键，按PC 机键盘相应键将执行对应功能。注意操作时保持超级终端处于激活状态，并且PC 机键盘必须为小写。 7、按PC 键盘的u 键（要使超级终端处于活动状态），这时超级终端上会显示所示的信息

8、这时，在“我的电脑”中可以发现多了一个“可移动磁盘”，这就是开发板的海量存储器16M 非线性Flash。开发板就像一个U 盘，可以通过“我的电脑”进行操作。把上两节内容中生成的system.bin 文件通过USB 下载到嵌入式开发板中，复位系统，运行并检查输出结果。

【注意事项】system.bin 文件是系统通过BIOS引导以后，装入内存中运行的默认文件名。所以上文中对工程的设置都使用该文件名作为编译最终文件。SDT 环境中，system.bin 文件 产生在工程路径下的 Debug 和 Release 目录下；ADS 环境中，该文件产生在工程路径ProjectName_Data\\Debug 和 Release 目录下。建议将Release下的 system.bin 文件拷贝到U盘。

实验二 ARM串口实验

一、实验目的

１．掌握ARM 的串行口工作原理。

２．学习编程实现ARM 的UART 通讯。 ３．掌握CPU 利用串口通讯的方法。

二、实验内容

学习串行通讯原理，了解串行通讯控制器，阅读ARM 芯片文档，掌握ARM 的UART相关寄存器的功能，熟悉ARM 系统硬件的UART 相关接口。编程实现ARM 和计算机实现串行通讯：ARM 监视串行口，将接收到的字符再发送给串口（计算机与开发板是通过超级终端通讯的），即按PC 键盘通过超级终端发送数据，开发板将接收到的数据再返送给PC，在超级终端上显示。

三、预备知识

1、用ARM SDT 2.5 或ADS1.2 集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、ARM 应用程序的框架结构。 3、了解串行总线

四、实验设备及工具

硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 机Pentium100 以上、串口线。

软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。

五、实验原理及说明

1．异步串行I／O

异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I／O 可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。在微型计算机中大量使用异步串行I／O 方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。

给出异步串行通信中一个字符的传送格式。开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“０”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5 位、6 位、7 位或8 位，一般采用ASCII 编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1 位、1.5 位或2 位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为50，95，110，150，300，600，1200，2400，4800，9600 等。 接收方按约定的格式接收数据，并进行检查，可以查出以下三种错误：

1）奇偶错：在约定奇偶检查的情况下，接收到的字符奇偶状态和约定不符。 2）帧格式错：一个字符从起始位到停止位的总位数不对。

3）溢出错：若先接收的字符尚未被微机读取，后面的字符又传送过来，则产生溢出错。 每一种错误都会给出相应的出错信息，提示用户处理。

２．串行接口的物理层标准

六、实验步骤

1．新建工程，将“Exp2 ARM 串口实验”中的文件添加到工程中，这些是启动时所需 要的文件。

2．定义与UART 有关的各个寄存器地址和一些特殊的位命令。 3．编写串口驱动函数（MyUart.c）

4．在主函数中实现将从串口0 接收到的数据发送到串口0（Main.c）：

七、问题讨论

【1】232串行通讯的数据格式是什么

RS-232属于“异步传输”，在传送数据时，并不需要另外使用一条传输线来传送同步信号，不过必须在每一组数据的前后都加上同步信号，把同步信号与数据混和之后，使用同一条传输线来传输。从低位到高位的一帧数据格式为： ---------------------------------------------------------------------------------------

起始位(Start)+数据位（Data）+奇偶校验位（Parity）+停止位(Stop)

----------------------------------------------------------------------------------------

其中起始位固定为一个比特，停止位则可以是1、1.5或者是2比特（传送与接受一致），数据位可以设置为7、8或者9，奇偶校验位可以设置为无（N）、奇（O）或者偶（E），奇偶校验位可以使用数据中的比特。

【2】串行通讯最少有几根线,分别如何连接

最少2根线，一个接收一个发送，电脑端9针接口，2接收（RXD),3发送端（TXD)，最好再加一个5接地端（GND)

【3】ARM的串行口有几个，相应的寄存器是什么？

ARM有三个UART端口，寄存器有：

(1) UART线性控制寄存器（ULCONn） (2) UART控制寄存器（UCONn） (3) UART FIFO控制寄存器(UFCONn) (4) UART MODEM控制寄存器(UMCONn) (5) UART接收发送状态寄存器(UTRSTATn) (6) UART错误状态寄存器(UERSTATn) (7) UART FIFO状态寄存器(UFSTATn) (8) UART MODEM状态寄存器(UMSTATn) (9) UART发送缓存寄存器(UTXHn) (10) UART接收缓存寄存器(URXHn) (11) UART波特率除数寄存器（UBRDIVn）

实验三 ARM的A/D转换实验

一、实验目的

1．熟悉ARM 本身自带的八路十位A/D 控制器及相应寄存器。 2．编程实现ARM 系统的A/D 功能。

3．掌握带有A/D 的CPU 编程实现A/D 功能的主要方法。

二、实验内容

学习A/D 接口原理，了解实现A/D 系统对于系统的软件和硬件要求。阅读ARM 芯片文档，掌握ARM 的A/D 相关寄存器的功能，熟悉ARM 系统硬件的A/D 相关接口。利用外部模拟信号编程实现ARM 循环采集全部前4 路通道，并且在超级终端上显示。

三、预备知识

1、用ARM SDT 2.5 或ADS1.2 集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、ARM 应用程序的框架结构。

3、能够自己完成在LCD 上显示指定参量。

四、实验设备及工具

硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 机Pentium100 以上、模拟电压信号源。 软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序 1．A/D 转换器

A/D 转换器是模拟信号源和CPU 之间联系的接口，它的任务是将连续变化的模拟信号

转换为数字信号，以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据 采集及许多其他领域中，A/D 转换是不可缺少的。

A/D 转换器有以下类型：逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压－频率型， 主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素来 决定选择何种类型。

3．ARM 自带的十位A/D 转换器

ARM S3C440BX 芯片自带一个８路10 位A/D 转换器，该转换器可以通过软件设置为Sleep 摸式，可以节电减少功率损失，最大转换率为500K，非线性度为正负１位，其转换时间可以通过下式计算：如果系统时钟为66MHz，比例值为9，则为66MHz/2 (9+1)/16 (完成转换至少需要16 个时钟周期)=205.25KHz（相当于4.85us）ARM 芯片与A/D 功能有关的引脚为以下几个，其中AIN[7:0]为8 路模拟采集通道，AREFT 为参考正电压，AREFB 为参考负电压，AVCOM 为模拟共电压。

4．AD 转换器在开发平台的接法如下： 即前四路通过分压电位器接到2.5v 电源上。

六、实验步骤

1．新建工程，将“Exp5 ARM A/D 接口实验”种的文件添加到工程。 2．编写获取转换结果函数（main.c）3．主函数(main.c)

七、实验问题

【1】逐次逼近型的 A/D 转换器原理是什么？

转换过程：

(1)首先发出“启动信号”信号S。当S由高变低时，“逐次逼近寄存器SAR”清0，DAC输出Vo=0，“比较器”输出1。当S变为高电平时， “控制电路”使SAR开始工作。

(2)SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量的Vi大小，若Vo>Vi，“控制电路”清除最高位，若Vo

(3)在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定。

(4)在最低位bit0确定后，转换结束，“控制电路”发出“转换结束”信号EOC。该信号的下降沿把SAR的输出

锁存在“缓冲寄存器”里，从而得到数字量输出。 从转换过程可以看出： 启动信号为负脉冲有效。 转换结束信号为低电平。

【2】A/D 转换的重要指标包括哪些？

A/D 转换的重要指标有；分辨率、精度、转换时间、电源灵敏度、量程、输出逻辑电平和工作温度范围等。 【3】ARM 的 A/D 功能的相关寄存器有哪几个，对应的地址是什么？

与A/D相关的寄存器主要有A/D转换控制寄存器（ADCCON）和A/D转换数据寄存器ADCDAT0。ADCCON的地址为0x58000000，ADCDAT0的地址为0x5800000C。

【4】如何启动 ARM 开始转换 A/D，有几种方式？转换开始时 ARM 是如何知道转换哪路 通道的？如

何判断转换结束？

A/D转换的数据可以通过中断或查询的方式来访问，如果使用中断方式，全部的转换时间（从A/D转换的开始到数据读出）要更长。如果是查询方式，则要检测ADCCON[15]（转换结束标志位）来确定从ADCDAT寄存器读取的数据是否是最新的转换数据。A/D转换开始的另一种方式是将ADCCON[1]置为1，这时只要有读转换数据的信号，A/D转换才会同步开始。转换开始时ARM 中的ADCCON寄存器的第5-3位表示模拟输入通道选择，可判断其值就可知哪路通道转换。通过测试ADCCON寄存器的第15位是否为1，就可判断转换是否结束。

实验四 GUI绘图实验

一、实验目的

学习使用嵌入式系统绘图的API 函数。理解绘图设备上下文（DC）在多任务操作系统中的作用。会使用绘图设备上下文（DC）在屏幕上绘制一个圆角矩形和一个圆。了解绘制动画防止闪烁的基本原理，可以实现无闪烁的动画。

二、实验内容

本次实验通过使用嵌入式系统的绘图API 函数，首先，在屏幕上绘制一个圆角矩形和一个整圆。然后，再在屏幕上无闪烁的绘制一个移动的正弦波。

三、预备知识

1、用ARM SDT 2.5 或ADS1.2 集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、基于uCOS-II 操作系统的应用程序的框架结构。

四、实验设备及工具（包括软件调试工具）

硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 机Pentium100 以上。

软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序

五、实验原理

请查阅附录API 函数，在Display.h 中定义了和绘图显示有关的数据类型和函数原型。在uCOS-II 系统环境下，绘图必须通过使用绘图设备上下文（DC）来实现。绘图设备上下文（DC）中包括了与绘图相关的信息，比如：画笔的宽度、绘图的原点等等。这样，在多任务系统中，不同的任务通过不同的绘图设备上下文（DC）绘图才不会互相影响。

与绘图设备上下文（DC）有关的函数有：initOSDC()用来初始化系统的DC，为DC 动态内存开辟空间；CreateDC()和DestoryDC(PDC pdc)分别用来创建和删除DC，前者返回所创建的DC 指针，后者则释放DC 的内存空间。 和绘图有关的函数有TextOut()，LineTo()，FillRect()，Circle()，ShowBmp()等常见的图形函数，用户可以查看附录API 函数显示部分，尝试使用这些函数。

在uCOS-II 操作系统中，液晶显示屏的刷新是通过Lcd_Fresh_Task 任务完成的，该任务是在系统附加任务初始化函数OSAddTask_Init()中定义的，该函数开辟了LCD 刷新任务，触摸屏任务，键盘任务等。绘图首先是在绘图缓冲区中完成的，然后系统自动（也可以通过设置绘图设备上下文参数，不让系统自动刷新）向Lcd_Fresh_Task 发送更新

消息。其流程图如图所示：

六、实验步骤

1、新建工程，将“Exp14 绘图的API 函数”中的文件加入工程。

2、编辑Main.c 文件，在Main_Task 任务中加入代码。使用操作系统的绘图API 函数， 绘制出如图所示的图形。

3、用ARM SDT 2.5 或ADS1.2 编译、下载并调试上述程序，检查运行结果。 4、在屏幕上无闪烁的绘制一个移动的正弦波。

5、用ARM SDT 2.5 或ADS1.2 编译、下载并调试上述程序，检查运行结果。

6、生成发行版本的.bin 文件，通过USB 下载到嵌入式开发板中，运行并检查输出结果。

七、注意事项

提示： 1）绘制整个圆可以用 Circle 函数，绘制直线用 LineTo 函数，绘制圆弧用 ArcTo 函 数。调试的过程中可以在每次调用绘图函数之后调用 OSTimeDly()函数，使系统更新显 示，输出到液晶屏上。 2）为方便绘图，可使用 SetDrawOrg 函数设置绘图的原点。 3）因为本次实验不用系统的字符显示，所以，可以去掉 Main()函数中 LoadFont() 函数，以节省系统启动的时间。 3、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 编译、下载并调试上述程序，检查运行结果。 4、在屏幕上无闪烁的绘制一个移动的正弦波。 提示： 1）绘制正弦波等有数学表达式的曲线时，可以根据平面几何的知识通过数学计算 得到曲线上点的坐标，然后用线段连起来构成整个曲线。两帧画面之间可以清屏擦掉原 来图形，然后重画新图形。 2）因为绘图需要使用 sin()函数，所以需要在 main.c 中加入#include 。 5、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 编译、下载并调试上述程序，检查运行结果。 6、生成发行版本的.bin 文件，通过 USB 下载到嵌入式开发板中，运行并检查输出结果。

实验五 系统的消息循环

一、实验目的

学习使用系统的消息循环。掌握如何通过系统的消息循环来响应键盘任务的消息，同时 学会使用图形模式下的液晶屏文字显示函数。

二、实验内容

本次实验将通过使用消息队列接收键盘任务发出的按键消息，并把对应按键的字符显示 在液晶屏和 PC 机的终端上。

三、预备知识

1、用 ARM SDT 2.5 或 ADS1.2 集成开发环境，编写和调试程序的基本过程。 2、基于 uCOS-II 操作系统的应用程序的框架结构。

3、操作系统的绘图 API 函数和绘图设备上下文（DC）的使用。

四、实验设备及工具（包括软件调试工具）

硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于 ARM7TDMI 的 JTAG 仿真器、PC 机 Pentium100 以 上。

软件：PC 机操作系统 win98、Win2000 或 WinXP、ARM SDT 2.51 或 ADS1.2 集成开发 环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序

五、实验原理

通常在多任务操作系统中，任务之间的通讯是通过发送消息来实现的。消息队列是

uCOS-II 操作系统的一种通信机制，它可以使一个任务或者中断服务程序向另一个任务发送 以指针方式定义的变量。uCOS-II 操作系统提供了若干对消息队列进行操作的函数，例如 OSQCreate()，OSQPend()，OSQPost()等，都定义在 OS_Q.C 中。但是，在将 uCOS-II 移植到 本 ARM 嵌入式开发平台时，对消息队列相关函数又作了提高，使得程序中对消息队列的使 用变得更加简单易行。请参考附录 API 函数系统消息部分，开发平台的消息队列相关函数定 义在 OSMessage.h 中。程序中可以用 OSCreateMessage()函数为某个控件创建消息，用 SendMessage()函数将该消息发送到消息队列中，用 WaitMessage()函数等待消息，用 DeleteMessage()函数删除消息。 消息的数据结构定义如下： typedef struct {

POS_Ctrl pOSCtrl; //消息所发到的窗口(控件)，为 NULL 时指桌面 U32 Message; //消息类型 148

U32 WParam; //消息参数 U32 LParam; //消息参数 }OSMSG, *POSMSG;

下面是平台的基本消息类型定义： #define OSM_KEY 1 //键盘消息

#define OSM_TOUCH_SCREEN 2 //触摸屏消息 #define OSM_SERIAL 100 //串口收到数据的消息

#define OSM_LISTCTRL_SELCHANGE 1001 //列表框的选择被改变的消息 #define OSM_LISTCTRL_SELDBCLICK 1002 //列表框的选择双击消息 #define OSM_BUTTON_CLICK 1003 //单击按钮消息 下面是各基本消息类型的参数说明： Message WParam LParam

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/81pf.html