嵌入式系统原理与应用实验指导书南航金城学院2013.2目录目录 (1)第一部分试验箱硬件结构 (2)第二部分实验 (11)实验一ADS1.2集成开发环境练习 (11)实验二汇编指令实验1 (17)实验三汇编指令实验2 (20)实验四汇编指令实验3 (23)实验五ARM微控制器工作模式实验 (28)实验六 C语言程序实验 (33)实验七 C语言调用汇编程序实验 (36)实验八GPIO输出控制实验 (39)实验九GPIO输入实验 (46)实验十外部中断实验 (50)实验十一UART通讯实验 (56)实验十二I2C接口实验 (64)实验十三定时器实验 (75)实验十四PWM DAC实验 (81)实验十五ADC实验 (87)实验十六RTC实验 (94)实验十七步进电机控制实验 (101)实验十八直流电机控制实验 (105)附录1 DeviceARM2410 专用工程模板 ..................................................... 错误!未定义书签。
第一部分试验箱硬件结构MagicARM2410教学实验开发平台是一款可使用μC/OS-II、Linux和WinCE操作系统、支持QT、MiniGUI图形系统、集众多功能于一身的ARM9教学实验开发平台。
采用Samsung公司的ARM920T内核的S3C2410A微处理器，扩展有充足的存储资源和众多典型的嵌入式系统接口。
MagicARM2410实验箱参考如图1.1所示。
图1.1 MagicARM2410实验箱外观图MagicARM2410实验箱功能框图如图1.2所示。
图1.2 MagicARM2410实验箱功能框图1.1 S3C2410A芯片简介S3C2410A是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器（ARM920T内核），适用于手持设备、POS机、数字多媒体播放设备等等，具有低价格、低功耗、高性能等特点。
S3C2410A提供了以下丰富的内部设备：16KB的指令Cache和16KB 数据Cache，MMU虚拟存储器管理，LCD控制器（支持STN&TFT），支持NAND Flash系统引导，系统管理器（片选逻辑和SDRAM控制器），3通道UART，4通道DMA，4通道PWM定时器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC和触摸屏接口，I2C总线接口，USB主机接口，USB设备接口，SD卡&MMC卡接口，2个SPI总线接口以及内部PLL时钟倍频器。
S3C2410采用了ARM920T内核，0.18um工艺的CMOS标准宏单元和存储器单元。
它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。
同样它还采用了Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)新型总线结构。
S3C2410提供了一系列完整的系统外围设备，消除了为系统配置额外器件的需要，大大减少了整个系统的成本。
S3C2410主要特征如下：●203MHz的ARM920T内核，支持JTAG仿真调试；●16KB的I-Cache和16KB的D-Cache；●具有MMU，支持WinCE、EPOC32、Linux等操作系统；●外部存储器控制器（SDRAM控制和片选逻辑），共分8个Bank，每个Bank可访问128MB空间；●片内4KB SRAM，可用作NAND Flash系统引导的缓冲区；●LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT），1通道LCD专用DMA；●4通道DMA，有外部请求引脚；●3个UART（IrDA1.0，16字节Tx FIFO，16字节Rx FIFO）；●2个SPI总线接口；●1个多主I2C总线接口；●1个IIS总线接口；●兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版；●NAND Flash/SM卡接口，支持NAND Flash系统引导；●2个USB主机接口，1个USB设备接口（V1.1）；●4个PWM定时器和1个内部定时器；●看门狗定时器；●117个通用I/O口；●24个外部中断；●8通道10位ADC和触摸屏接口；●具有日历和时钟功能的RTC；● 1.8V内核供电，3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电；●功耗控制模式：普通，慢速，空闲和掉电模式；●具有片内PLL时钟发生器。
S3C2410A芯片内部结构框图如图1.3所示。
S3C2410芯片引脚的定义请参考数据手册。
图1.3 S3C2410内部结构框图1.2 硬件结构MagicARM2410试验箱主板上安排有少量的跳线器，跳线器的名称均以“JP”开头，比如JP1，JP2。
跳线器的位置均放在相应的电路模块旁边，比如直流电机控制电路的跳线JP3、JP4，它们的位置都是在直流电机控制电路旁边。
这些跳线可分为两种类型，一种使模块电路电源跳线，另一种使模块电路I/O连接跳线，当需要使用某一模块电路时，则需要将电源跳线和I/O连接跳线短路。
另外，通过跳线用户可以将I/O连接到外面（试验箱之外）的实验电路，也可以重新分配模块电路所使用的I/O口（将跳线取出，使用连接导线从其它跳线上连接控制I/O）。
注意：只有直流电机、步进电机和液晶屏背光电路时有电源跳线的。
部分I/O 资源是复用的，使用时需要避免I/O冲突。
1.2.1 跳线器说明MagicARM2410试验箱跳线器说明如表1.1所示。
1、JP1、JP2 RS232/RS485接口电路MagicARM2410试验箱主板上的RS232接口电路（CZ11连接器）使用了S3C2410A的UART0，同时GPRS PACK接口电路也复用了UART0，为了避免RXD0信号冲突，所以设置了JP1跳线来断开RS232接口电路与S3C2410A的RXD0的连接。
当需要使用RS232接口CZ11时，请将JP1跳线短接。
JP1跳线器说明见表1.2S3C2410A的UART1，同时RS485接口电路也复用了UART1，为了避免RXD1信号冲突，所以设置了JP2跳线来选择RXD1是连接到RS232接口电路还是连接到RS485接口电路。
若需要使用RS232接口CZ1，请将JP2短接到“232R”端；若需要使用RS485接口电路，请将JP2短接到“485R”端。
JP2跳线器说明见表1.3。
MagicARM2410试验箱主板上的直流电机控制电路使用了GPB0和GPH9两个I/O，通过JP3跳线器可以将这些I/O断开与直流电机电路的连接。
JP3跳线器说明见表1.4。
JP4为直流电机控制电路的电源跳线，需要使用直流电机时请短接JP4。
3、JP5、JP6 步进电机控制电路MagicARM2410试验箱主板上的步进电机驱动电路使用了GPC0、GPC5~GPC7等4个I/O，通过JP6跳线器可以将这些I/O断开与步进电机电路的连接。
JP6跳线器说明见表1.5。
JP5为步进电机控制电路的电源跳线，需要使用步进电机时请短接JP5。
JP7为彩色液晶屏背光电路的电源跳线，需要使用彩色液晶屏时请短接JP7，这样液晶屏才会点亮。
由于液晶屏背光灯管耗大，所以在不使用液晶屏时请将JP7跳线断开（要求在关断试验箱总电源之口再进行短接/断开JP7跳线操作）。
5、JP8 启动方式选择在MagicARM2410试验箱主板上，通过JP8跳线可以选择NAND Flash启动方式或者NOR Flash启动方式。
若需要从NAND Flash启动引导程序运行，请将JP8跳线短接；若需要从NOR Flash启动引导程序运行，请将JP8跳线断开。
JP8跳线器说明见表1.6。
表1.6 JP8跳线JP9跳线器用于设置GPH10口线是否与蜂鸣器电路连接，当JP9短接时，通过GPH10控制蜂鸣器蜂鸣。
JP9跳线器说明见表1.7。
表1.7 JP9跳线由于S3C44B0（Samsung公司的ARM7处理器）的RTC电源为2.5V~3.0V，与S3C2410A的1.8V不相同，为了能够在试验箱主板上使用S3C44B0的核心板，所以设置了JP10跳线，当JP10跳线短接时，将会给核心板提供3.0V的RTC电源。
注意：JP10跳线为保留功能的跳线，请不要短接。
8、JP11 PWM DAC电路试验箱主板上的PWM DAC电路使用的I/O口线为GPB0（具有TOUT0功能），通过JP11跳线器可以将此I/O断开与PWM DAC电路的连接。
JP11跳线器说明见下表1.8。
JP12为RS485接口电路的终端电阻跳线，若需使用终端电阻，请把JP12短接，否则把JP12断开。
10、JP13 IDE硬盘检测引脚JP13跳线为IDE硬盘检测引脚上的跳线，当需要使用IDE硬盘时，请将JP13全部短接，否则系统将无法判断硬盘存在，导致不能正确操作硬盘。
JP13跳线器说明见表1.9。
表1.9 JP13跳线注意：在使用CF卡或PCMCIA接口时，不能短接JP13，否则操作出错。
1.2.2 连接器说明MagicARM2410试验箱主板上具有众多接口，比如RS232接口、RS485接口等等，这些接口的连接器（用于连接的硬件）大部分都安装在试验箱主板的边上，以方便使用。
试验箱主板上的连接器说明如表1.10所列。
其中，J10~13为电源输出接口，可以向用户板提供12V、5V和3.3V，但要求负载功率不要过重，也不要与其他电源连接，否则可能导致器件损坏。
表1.10 连接器一览表1.3、硬件资源分配情况1.3.1 外围器件地址分配MagicARM2410试验箱上使用的核心板为DeviceARM2410核心板，其存储器的地址如表1.11所列。
试验箱主板上的外围器件地址分配如表1.12所列。
表1.11 DeviceARM2410核心板上的存储器地址1.3.2 I/O口分配试验箱主板部分I/O器件的I/O分配表见表1.13。
表1.13 I/O分配表1.3.3 没有使用的I/O试验箱上还有部分I/O没有使用，如表1.14所列，用户可以通过相应的连接器将它们引出使用。
表1.14 空闲的I/O第二部分实验实验可分为两部分，第一部分从实验一至实验七，介绍如何在ADS1.2集成开发环境进行编译和模拟仿真调试，该部分实验室脱离硬件电路进行；第二部分从实验八至实验十八，介绍在无操作系统下的嵌入式系统基本接口应用实验，该部分实验基于MagicARM2410教学实验开发平台进行的。
实验一ADS1.2集成开发环境练习一、实验目的了解ADS 1.2集成开发环境的使用方法。
二、实验设备●硬件：PC机●软件：Windows 98/2000/XP操作系统，ADS 1.2集成开发环境三、实验内容●建立一个新的工程；●建立一个汇编源文件，并添加到工程中；●设置文本编辑器支持中文；●设置编译链接控制选项；●编译链接工程；●调试工程。