嵌入式系统实训报告--走马灯

《嵌入式系统技术》

实训报告

1、实验目的

z熟悉A DS 开发环境调试环境。

z掌握简单的A RM 汇编指令的使用方法。

z掌握S3C2440A 的I/O 控制寄存器的配置。

z掌握A RM 汇编指令和C语言相互调用的方法

2、实验设备

z PC 机、ARM 仿真器、2440 实验箱、串口线。

3、实验内容

z熟悉A RM 开发环境的建立。

z使用A RM 汇编和C语言设置G PIO 口的相应寄存器。

z编写跑马灯程序。

4、实验原理

C 程序与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A RM 程序和T humb 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A TPCS 规则，如果读者想了解更多的规则，可以查看相关的书

籍。

1．基本A TPCS

基本A TPCS 规定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A TPCS，满足基本A TPCS 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T humb 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R0～R3 来传递参数。这时，寄存器R0～R3 可以记作A0～A3。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3 的内容。

(2) 在子程序中，使用寄存器R4～Rll 来保存局部变量。这时，寄存器R4～R11 可以记作V1～V8。如果在子程序中使用到了寄存器V1～V8 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T humb 程序中，通常只能使用寄存器R4～R7 来保存局部变量。

(3) 寄存器R12 用作子程序间s cratch 寄存器，记作I P。在子程序间的连接代码段中常有这种使用规则。

(4) 寄存器R13 用作数据栈指针，记作S P。在子程序中寄存器R13 不能用作其他用途。寄存器S P 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P C。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R0～R3 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F P 寄存器。

·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R0～R3 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R l 返回，依次类推。

·结果为一个浮点数时，可以通过浮点运算部件的寄存器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f0～fN 或者d0～dN 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A RM 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A TPCS 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ex tern 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，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 '%s\n，" srcstr，dststr) ；//显示s trcopy 复制字符串结果

return(0)；

}

被调用汇编子程序：

AREA SCopy，CODE，READONL Y

EXPORT strcopy ；声明s trcopy，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 ；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

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A TPCS 规则，保证程序调用时参数的正确传递。在汇编程序中使用I MPORT 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B L 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s um ()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s um5，即C函数s um5() CALLSUM STMFD SP!{LR} ；LR 寄存器堆栈

ADD R1，R0，R0 ；设置s um 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s um()，结果保存在R0

ADD SP，SP#4 ；修正S P 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

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

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 delay(int times);

/* 主程序 */

void xmain(void)

{

rGPBCON= (rGPBCON & ~(0xff<<10)) | (0x55<<10);//GPB5-8 set

output

rGPBUP = (rGPBUP & ~(0xf<<5)) | (0xf<<5); //disable GPB pull

up

while(1)

{

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))& (~(0x1<<7));//GPB7 output 0 delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序

rGPBDAT=(rGPBDAT|(0xf<<5))& (~(0x1<<8));//GPB8 output 0

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序0

rGPBDAT= rGPBDAT & ~(0x3<<7);//GPB7-8 output 0

delay(0x5000000);//调用汇编语言编写的延时程序

rGPBDAT= rGPBDAT|(0x3<<7);//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

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P C 机，将仿真器的另一端通过J TAG

线连接到2440 实验箱的J TAG 接口。

2. 将串口线一端接到P C 机，另一端接到2440 实验箱的C OM1 接口，打开串口超级终

端d nw.exe，设置串口B aud Rate 为115200，选择C OM1。

3. 打开A DS CodeWarrior，在A DS 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f lash 中的B IOS 程序，打开d nw.exe 超级终端。

5. 在d nw 中，输入“0”，选择“USB download file”，在P C 上安装U SB 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S DRAM。

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d nw 中观察实验结果。

9、实验结果

程序运行后，LED 灯D3、D4不断闪烁，跑马灯程序运行。