嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介

1、第1章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介1.11.1ARM SDT 2.5 開發(fā)環(huán)境簡介一、實驗目的ARM SDT 2.5 ARM SDT 調(diào)試并跟蹤一段已有的程序，了解嵌入式開發(fā)的基本思想和過程。二、實驗內(nèi)容ARM SDT 2.5 程文件。學習 ARM 并行口仿真器的使用和開發(fā)環(huán)境的設置。下載已經(jīng)編譯好的文件到嵌入式控制器中運行。學會在程序中設置斷點，觀察系統(tǒng)內(nèi)存和變量，為調(diào)試應用程序打下基礎。三、預備知識C 語言的基礎知識、程序調(diào)試的基礎知識和方法。四、實驗設備及工具（包括軟件調(diào)試工具）硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺、用于 ARM7TDMI JTAG 仿真器、Pentium100 以上PC 機。軟件：P

2、C 機操作系統(tǒng) Windows 98、Windows 2000 或 Windows XP，ARM SDT 2.51 或ADS 1.2 集成開發(fā)環(huán)境，仿真器驅(qū)動程序、超級終端通信程序。五、實驗步驟建立工程文件ARM SDT 2.5 （ARM Project File|New Project New Project 對話框，如圖1-1 為工程模板類型，這里選擇ARM Executable PAGE 22 PAGE 22嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)實驗教材 PAGE 21 PAGE 211 章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介徑。單擊 OK 按鈕后新建一個工程文件。在新建的工程中，如圖1-2 所示，選中工程樹的“根

3、部”。使用命令Configuration for work1.apj| = armasm|Set，對整個工程的匯編進行設置。圖1-1新建一個工程文件圖1-2對整個工程的匯編進行設置ARM7TDMI 1-3 Floating Point Processor none，并保持其他的設置不變。Project|Tool Configuration for work1.apj|asmlink|Set命令，對整個工程的連接方式進行設置。在彈出的對話框中，打開 Entry and Base 選項卡，如圖 1-4 所示，設置連接的只讀）Read-Write（讀寫）0 x0c080000 SDRAM 的 在 0

4、 x0c0800000 x0c1fffff 之間是只讀區(qū)域開始是程序的數(shù)據(jù)段。圖1-3設置Floating Point Processor 為none圖1-4設置連接的地址提示：用戶可以修改這兩個數(shù)值來決定程序存儲區(qū)的大小和數(shù)據(jù)存儲區(qū)的大小。但應注意SDRAM 0 x0c0000000 x0c7fffff0 x0c080000 LCD 顯示緩存區(qū)的。Linker Configuration ImageLayout 1-5 44binit.s 44binit.s 44binit.o，Init 是該匯編文件中的代碼段名字。Project|Edit Project Template Project

5、Template Editor對話框。在該對話框中可以看到一系列步驟名稱。SDT 在處理工程文件時是按這些步驟完成的， 每個步驟設定了對應的操作，以及該操作的輸入、輸出和命令行等。讀者可以選擇已有的 步Edit Compile是把.c 和.h 文件編譯成.o Link則就是把.o 文件和 .alf 文件連接生成.axf 文件的。在這些步驟中的設置建議保留默認值。但這里缺少一個從 .axf 文件生成所需的.bin文件New 1-6RomImage圖1-5設置程序的入口模塊圖1-6為編譯器新建一個步驟1-7 的內(nèi)容設置步驟RomImage 的內(nèi)容。使編譯器編譯的時候可以生成system.bin .

6、axf Imagesystem.binEpromfromelf 組件完成，命令行fromelf -nozeropad .axf -bin system.binImage Eprom 可以在設置好后的工程窗口中看到。步驟名稱和輸出位置名稱并不要求一致。提示：在文本框中輸入文字后必須單擊 Add 按鈕添加到上方列表框中，否則單擊 OK 按鈕后該設置信息丟失。選 擇 Project|Edit Variables for work1.apj Edit Variables for work1.apj對話框。列表框中是該工程的一些變量，讀者也可以選擇某個變量名，在 Value $ProjectName 下

7、的.axf文件將以此命名。這里注意一下變量config$armlink 的值，應該是-info.total#total-ro-base#0 xc080000 -rw-base#0 xc200000 armlink config$asm 的值是-fpu#none。這里需要將build_target system.bin，編1-8 所示。提示：選擇某個變量并更改其值后，必須單擊 Apply 按鈕使其生效，如果更改完畢后又選擇其他變量，則該設置將無效。圖1-7設置RomImage的內(nèi)容圖1-8設置build_target 變量DebugRelDelete 鍵刪除。提示：Debug 子樹是應用程序的調(diào)

8、試版本，在生成的目標代碼中，包含了Release DebugRel 通常用不到，所以，在這里刪除。Project Template Editor Edit Detail 按鈕，在彈出的對話框1-9 （沒有添加工程文件）復制到 SDT 安裝路徑下的 Template 目錄下，下次新建工程時可以在New Project 對話框中的Type 列表框中看到該模板，使用該模板無需重新設置工程參數(shù)。至此，工程文件設置完畢。包括對 armlink 和 armasm 的參數(shù)設置，新建生成system.bin 日后使用。同時注意上文關于操作的提示，以前多數(shù)用戶建立模板失敗的原因可能就在于操作上的失誤。SDT 實

9、驗所在目錄中的“1-開發(fā)環(huán)境實驗”下的STARTUP 目錄復制1-10 Debug 子樹的Sources Project|Add Files to Sources 命令，把STARTUP目錄下的*.S 和*.c 文件加入到工程中。圖1-9重新命名模板圖1-10加入工程的源文件選中工程樹中 Debug 子樹的 IncludedFiles 選項。通過 Project|Add Files IncludedFiles STARTUP目錄下的所有*.h 文件都加入工程中。在需要用到庫文件的工程中，選中工程樹中Debug Libraries 選項。通過Project|Add Files to Librar

10、ies 命令，把*.ALF 庫文件加入工程中。Debug Sources main.c，打開main.c LCD和串口輸出字符串“Hello world！”。int Main(int argc, char *argv)ARMTargetInit(); LCD_Init(); LCD_Cls();LCD_printf(Hello world!n); Uart_Printf(nHello world!n); while(1);LCD顯示模式為文本顯示模式/文本模式下清屏命令/向液晶屏輸出/向串口輸出讀者可以分別打開其他的源文件，了解該系統(tǒng)運行的基本知識。這個程序沒有用到操作系統(tǒng)，只是簡單地說明工程

11、的開發(fā)過程，帶有操作系統(tǒng)的實驗將在“C/OS-II 在 處理器上的移植及編譯”實驗之后出現(xiàn)。進行程序的在線仿真、調(diào)試ARM Project Manager Debug 子樹，通過Project Build work1.apj“Debug”命令（或者工具欄中的相應按鈕）編譯整個工程。ARMJTAG PC UarmJTAG.exe。使用 Project|Debug work1.apj“Debug”命令（或者工具欄中的相應按鈕）ARM Debugger 軟件調(diào)試程序。在 ARM Debugger 中，通過 Options|Configure Debugger 命令設置仿真器。如圖 1-11 所示，在

12、彈出的對話框中，設置Target Environment 為 Remote_A。Configure 1-12 所示，設置仿真器。本機的IP本機的IP地址圖1-11設置仿真器圖1-12設置仿真器出現(xiàn)下面的提示信息以后，單擊“是”按鈕，ARM Debugger 1-13 所示。圖1-13裝載程序（56Execute|Go 命令（或者工具欄中的相應按鈕）運行程序。當程序運行時，可以使用 Execute|Stop 命令（或者工具欄中的相應按鈕）1-14 所示，在Execute 窗口中將顯示出程序暫停的位置。圖1-14顯示程序暫停的位置通過 Execute|Step 命令（或者工具欄中的相應按鈕）Ste

13、p InStep Out 命令進入或者跳出函數(shù)的調(diào)用。View|Source Files1-15 所示的源程序列表窗口，雙擊列表中的文件名可以查看相應的源文件。注意：查看源文件時，有時可能會出現(xiàn)看不到自己的源文件的情況，這時要將工程重新強制編譯一下。在源文件列表中打開 main.c 1-16 所示，用Toggle Breakpoint命令可以設置斷點，使程序運行到這里停下來。View Registers、Variables Memory 器或者內(nèi)存變量。讀者可以逐一地嘗試，為以后調(diào)試程序打下基礎。圖1-15查看源文件圖1-16設置斷點1.2ADS 1.2開發(fā)環(huán)境簡介一、實驗目的熟悉 ADS 1

14、.2 開發(fā)環(huán)境，學會ARM 仿真器的使用。使用 ADS 編譯、下載、調(diào)試并跟蹤一段已有的程序，了解嵌入式開發(fā)的基本思想和過程。二、實驗內(nèi)容本次實驗配置 ADS 學習 ARM 仿真器的使用和開發(fā)環(huán)境的設置。下載已經(jīng)編譯好的文件到嵌入式控制器中運行。學會在程序中設置斷點，觀察系統(tǒng)內(nèi)存和變量，為調(diào)試應用程序打下基礎。三、預備知識C 語言的基礎知識、程序調(diào)試的基礎知識和方法。四、實驗設備及工具（包括軟件調(diào)試工具）硬件：ARM 嵌入式開發(fā)平臺、用于 ARM7TDMI JTAG 仿真器、Pentium100 以上PC 機、串口線。軟件：PC 機操作系統(tǒng) Windows 98、Windows 2000 或

15、Windows XP，ARM SDT 2.51 或ADS 1.2 集成開發(fā)環(huán)境，仿真器驅(qū)動程序，超級終端通信程序。五、實驗步驟ADS集成開發(fā)環(huán)境ADS 1.2 （CodeWarrior for ARM Developer New Project 1-17 所示，新建一個工程文件。其中示Exp6.mcp。單擊Set 1-18 所示，選中Create Folder 1-17 中的Project name 1-18 這樣可以將所有與該工程相關的文件放到該工程目錄下，便于管理工程。1-17 工程模板列表中選擇ARM Executable Image ARM3000 44B0 ARM Executabl

16、e Image到 ADS1.2 Stationery 目錄中（所有的工程模板都在此目錄下。以后44B0 ARM Executable Image 可，不必每次重新配置模板。圖1-17新建工程圖1-18保存工程1-19 Debug 版本，使用 Edit|Debug Settings命令對 Debug 版本進行參數(shù)設置。圖1-19選擇版本Debug Settings 對話框中選擇Target Settings 1-20 Post-linker列表框中選擇 ARM fromELF，單擊右下角的 Apply 按鈕使其有效。圖1-20選擇Target SettingsDebug Settings ARM

17、 Linker1-21 Output Linktype 3 Simple Scattered 兩種。SimpleC Scattered 單選按鈕進行C Simple 、C 庫函數(shù)，則選中Scattered 的第（6）、（7）、（9）步進行設置。Simple 1-21 Simple image 選項組中設置連接的只讀）讀寫）地址。地址0 x0c080000 SDRAM的真實地址，是由系統(tǒng)的硬件決定的；0 x0c200000 指的是系統(tǒng)可讀寫的內(nèi)存地址。也就是說， 在 0 x0c0800000 x0c1fffff 之間是只讀區(qū)域數(shù)據(jù)段。圖1-21設置連接地址范圍Scattered 1-22 C 庫

18、函數(shù)中如果使用malloc及其相關的函數(shù)，需要使用系統(tǒng)的堆（Heap）空間，可以通過 scatter 文件來描述系統(tǒng) Heap 的位置。針對 44B0 開發(fā)板，把程序的入口定位在 0 xc080000，并定義 Scatter scat_ram.scf。在圖 1-22 中選中 Linktype 選項卡中的 Scattered 單選按鈕，輸入 Scatter 文件名scat_ram.scfOptions 選項卡，在Image Entry Point 0 xc0800001-22 Equivalent Command Line 文本框中直接輸入-entry 0 xc080000 -scatter s

19、cat_ram.scf 進行上述設置。提示：圖1-22通過scatter 文件設置連接地址 程序移植到 ADS 后，首先執(zhí)行用匯編語言寫的初始化代碼，包括中斷向量和內(nèi)存空間的初始化。在該段代碼中使用IMPORT _注意main前面是兩個半字下劃線） B_main進行系統(tǒng)內(nèi)部的標準C C 語言中定義的main()（注意：兩個main 都是小寫，并且在嵌入式應用中用戶在C 語言中定義的main 中不能有參數(shù)（int main(void。 不能有系統(tǒng)定義的軟中斷，在匯編語言中可以使用IMPORT_ _use_no_semihosting_swi來檢測，在 C 語言中使用#pragmaimport(_

20、use_no_semihosting_swi) /ensurenofunctionsthat usesemihosting scatter RAM_LOAD0 xc080000。RAM_LOAD 0 xc080000RAM_EXEC0 xc08000044binit.o (init, +First)* (+RO)RAM 0 x0c200000* (+RW,+ZI)HEAP +0 UNINITheap.o (+ZI)STACKS 0 xc7ff000 UNINITstack.o (+ZI)ISR_STARTADDRESS 0 xc7fff00 ;SDRAM bottomisr_address.o

21、 (+ZI)在圖 1-23 中說明了這個裝載區(qū)域的劃分。0 xc7fff00ISR _STA RT A D D R ESS0 xc7ff0000 xc7fff00ISR _STA RT A D D R ESS0 xc7ff000STA C KSH EAPRA M0 xc200000RAM_EXEC0 xc080000isr_address.c文件。STA CKS 0 xc7ff00 N IN IT 表示 C 初始化的時候， 不初始化（ 清零）定位在 stack.o 中， 向低地址增長。系統(tǒng)的堆空間放在 H EA P 部分，緊接著 RA M 段。使用 U N IN IT 表示， C 初始化的時候

22、， 不初始化（ 清零） 該段。 此段定位在heap.o 中， 向高地址增長。RAM 部分，從 0 xc200000地址開始，放目標文件的讀寫（RW ） 部分和 ZI 部分。R A M _EX EC 從 0 xc080000地址開始，包括了所有的目標文件的只讀部分。因為系統(tǒng) 44binit.o中定義了中斷向量和程序的起始代碼，所以，使用+first ，在連接的時候，把 init 段放在最前面。RAM_EXECAW 1.5M B 大小程序空間不能超過 1.5M B。圖1-23程序和數(shù)據(jù)裝載區(qū)域的劃分 定義retarget.c 函數(shù)，重新定位標準 C 庫中stdio 的一些相關函數(shù)。主要有：stru

23、ctFILE int handle; /* Add whatever you need here*/;FILEstdout;文件的定義int fputc(int chFILE*f)/fputc函數(shù)intferror(FILE*f)/ferror函數(shù)void _sys_exit(int return_code) void _ttywrch(int ch) value_in_regsstruct統(tǒng)退出函數(shù) user_initial_stackheap(unsigned R0, unsigned SP, unsigned R2, unsignedSL)具體定義，可以參考 init/retarget.

24、co接第（6）步，在第（4）步中如果不選擇簡單的連接地址設置，則需按圖 1-24 C Debug Settings ARM C CompilerATPCS ARM/Thumb interworki 復選框，或者在命令行中添加-apcs /interwork。圖1-24設置ARM C Compiler接第（5）步，若在第（4）Debug Settings ARM Linker 1-25 所示。單擊Factory Settings 按鈕，出現(xiàn)Layout 項卡（ReleaseFactory Settings 按鈕）。在Layout Place at beginning of image 選項組中設

25、置程序的入口模塊。指定在生成的代碼中，程序44binit.s 開始運行的。Object/Symbol/44binit.o，Section 。在Debug Settings ARM fromELF1-26 所示。在Output file name框中設置輸出文件名為1-19 ReleaseEdit|Release Settings命令對 Release 版本進行參數(shù)設置。Release Settings對話框中設置Release版本的、連接地址范圍、入口模塊和輸出文件。圖1-25設置入口模塊圖1-26設置輸出文件名1-19 所示的工程窗口中，選擇Targets 1-27 DebugRelDel

26、鍵將其刪除。設置完成后，可以將該新建的空工程文件作為模板保存以便以后使用，將工程44B0 ARM Executable.mcp。然后在ADS 1.2 軟件安裝目錄下的Stationery 下新建名為 44B0 ARM Executable Image 的模板目錄，再將剛 設置完的 44B0 ARM Executable.mcp 工程模板文件存放到該目錄下即可。這樣以后新建工程的時候，如圖 1-28 44B0 ARM Executable Image為名字的模板了。提示：建議用戶直接將光盤 ADS 實驗下的 TemplateADSStationery 目錄中的 44B0 ARM Executab

27、le Image ADS 1.2 安裝目錄下的Stationery 也能在圖 1-17 開發(fā)板的參數(shù)。這個模板設置為 Scattered 版本。（2）如果用戶原來已安裝了ARM SDT 軟件，再安裝 ADS 1.2 后可能導致ARM SDT 不能正常使用，需要用戶更改系統(tǒng)環(huán)境變量： ARMINC 設置為%ARMSDTPATH% INCLUDE， ARMLIB 設置為%ARMSDTPATH%LIB ，其中%ARMSDTPATH% 指ARM SDT 的安裝目錄。圖1-27 刪除DebugRel版本圖1-28 顯示44B0 ARM 模板建立工程文件ARM ADS UP-ARM3000 Project

28、|Add Files 命令把和工程相關的所有文件加入到工程中。ADS 1.2 不能自動按文件類別對這些文件進行分Project|Create Group 命令創(chuàng)建文件組，然后分別將不同類的文件加入到不同的組，以方便管理。如圖 1-29 所示。更為簡單的辦法是，在新建工程時 ADS 建了和工程同名的目錄，在該目錄下按類別創(chuàng)建子目錄并存放工程文件。選中所有目錄拖ADS 任務條上，中途不要松開鼠標。當 ADS 窗口恢復后再拖動到工程文ADS 將以子目錄名建立同名文件組并以此對文件分類。圖1-29加入工程文件這里把ADS init 和STARTUP 兩個目錄復制到新建的工程目錄ADS 窗口恢復后再拖動

29、到工程文件窗口，并松開鼠標。這樣ADS init STARTUP 目錄名建立同名文件組并以此對文件分類。雙擊圖 1-29 中的Main.c 打開該文件，可以看到 Main()函數(shù)的內(nèi)容如下：int main(void)ARMTargetInit();開發(fā)版初始化LCD_Init();LCD_ChangeMode(DspTxtMode);轉(zhuǎn)換LCD顯示模式為文本顯示模LCD_Cls();文本模式下清屏命令LCD_printf(Helloworld!n);向液晶屏輸出Uart_Printf(nHelloworld!n);while(1);ADS 器已經(jīng)有了很大的改善，文本按語法分顏色顯示。讀者可以

30、根據(jù)喜好在 Edit Preferences 窗口中進行設置。進行程序的在線仿真、調(diào)試1-19 Debug Project|Make 命令對工程進行編譯連接。在出現(xiàn)的錯誤/警告窗口中選擇某錯誤/警告信息，ADS 會自動打開相應源文ADS 件的日期信息。ADSProject|Debug 命令啟動ADS 1.2 的調(diào)試工具。AXDOptions|Configure Target AXD1-30 即遠程調(diào)試），Configure 1-31 所示。圖1-30設置AXD 參數(shù)1-31 中單擊Select 按鈕選擇遠程連接為ARM ethernet Configure按鈕輸入仿真器的 IP 地址。如果使用

31、的是并行口仿真器，輸入 127.0.0.1 即可。圖1-31設置遠程連接等待程序裝載完畢以后，通過Execute|Go 以及Execute|Stop 命令（的相應按鈕）運行或暫停程序。程序暫停后在窗口中將顯示出其暫停的位置。通過 Execute|Step 命令（或者工具欄中的相應按鈕）Step InStep Out Run To Cursor 命令可將程序運行到光標位置。Processor Views|Sources F9 鍵設置斷點。使用在Processor View RegistersVariables Memory 作寄存器或者內(nèi)存變量。讀者可以逐一地嘗試，為以后調(diào)試程序打下基礎。ADS

32、 Debug 版本，如果選擇Release Release system.bin Flash Flash U 1.3 節(jié)中描述。1.31.3超級終端設置及BIOS 功能使用運行Windows 系統(tǒng)下的超級終端如果要求輸入?yún)^(qū)號、電話號碼等信息，可隨意輸入，出現(xiàn)如圖1-32 所示對話框時，為所建arm，可以為其選一個圖標。單擊“確定”按鈕。ARM PC 機串口（單擊“確定”按鈕后出現(xiàn)如圖1-33 波特率為 115200，數(shù)據(jù)位為 8，無奇偶校驗，停止位為 1，無數(shù)據(jù)流控制。單擊“確定” 按鈕完成設置。圖1-32創(chuàng)建超級終端圖1-33設置串行口PC UART0正Hello world！” 。啟動開發(fā)板，按住開發(fā)板上鍵盤的任意按鍵，使開發(fā)板進入 BIOS 1-34 所示。圖1-34系統(tǒng)的BIOS設置程序BIOS 的版本等信息。Shell Menu 最左邊字母是該功能的快捷鍵，按 PC 機鍵盤相應鍵將執(zhí)行對應功能。注意操作時保持超PC 機