南京郵電大學通達學院

嵌入式系統B

實驗報告

班級100023

專業通信工程（嵌入式系統開

發1

學號10002304

姓名陸海霞

實驗項目：

1、ADS下簡樸ARM匯編程序

2、熟悉LINUX開發環境

3、多線程應用程序設計

指導教師范山崗

實驗一ADS下簡樸ARM匯編程序

實驗目的：

1、熟悉ADSL2下進行匯編語言程序設計的基本流程；

2、熟悉在ADS中創建工程及編寫、編譯和運營匯編語言程序的方法；

3、熟悉AXD中各種調試功能。

實驗環境：

1、硬件：PC機。

2、軟件ADS1.2。

實驗內容：

1、在ADS中新建工程，并設立開發環境。

2、在CodeWarrior環境中編輯、編譯和鏈接匯編語言程序,并生成可執行文獻。

3、在AXD中調試匯編程序；

4、使用命令行界面編輯、編譯和鏈接匯編程序。

實驗環節：

本實驗規定在ADS環境下，編寫一個匯編程序，計算S=1+2+3……+n的累加值。

把累加結果S存入到存儲器的指定位置;在AXD中調試該程序，使用ARMulator模擬目的

機。

1、新建工程。

打開CodeWarrior,選擇File->New(project)選項，使用ARMExecutableImage模

版新建一個工程。

2、設立編譯和鏈接選項。

由于我們使用的是模擬機,設立匯編語言編譯器的模擬解決器架構為Xscale;在ARMLink

er中，選擇output選項卡并選擇Linktype為Simple類型，確認ROBase為0x8000,

修改RWBase為0x9000,

3、為當前工程添加源程序文獻。

ARM匯編程序源文獻后綴名為S大小寫均可。

保證添加入當前工程復選框選上。

4、編輯源程序代碼。

參考程序add.s:

armadd源程序

NEQU7。。；累加次數

;定義名為Adding的代碼段

oAREAAdding,CODE,READONLY

。ENTRY

ooMOVR0,#0

。MOVRl,#l

REPEATADDRO,RO,RI

6DDR1,R1,#1

CMPR1,#N

oBLEREPEAT

ooLDRR2,=RESULT

。STRRO,[R2]

HEREoBHERE

。定義名為Dataspace的數據段

AREADataspace,DATA,READWRITE

RESULTDCD0

-END

實驗中程序編寫如下圖所示:

■10002304.S

，｛.｝，M?，國，nP，Path:D:\mywork\armadd\Ihx.i

NEQU7;

AREAAciding,CODE,READONLY

ENTRY

MOVR0,40

MOVRlz#l|

REPEATADDRO,RO,RI

ADD

CMPR1,#N

BLEREPEAT

LDRR2,=RESULT

STRR0z[R2]

HEREBHERE

AREADataspace,DATA,READURITE

RESULTDCD0

END

5、編譯匯編源代碼文獻。

右擊add.S文獻，選擇Compile,假如沒有成功會彈犯錯誤和警告窗口。

生成Q目的代碼文獻。

實驗中生成的WMM.O文獻如下圖所示:

搜索文件夾團，

irk\armadd\armaddData\DebugRel\ObjectCode

10002304.O

務會。文件

2KB

:件夾

6、編譯整個工程。

選擇Project-Make進行整個工程的編譯。可以在目錄空間查看是否生成了映像文獻

add.axfo

7、確認調試目的設立。

設立目的解決器型號。

8、運營映像文獻。

9、調試準備

在AXD中，打開各個觀測窗口，做調試準備。選擇ProcessorViewsfRegisters選

項，打開ARM寄存器顯示窗口。調整窗口大小，使得Corrent節點的R0?R2寄存器可見。

選擇ProcessorViewsTMemory選項，打開ARM存儲器顯示窗口。在StartAddre

ss輸入框中輸入準備查看的內存區域首地址0x9000。

10、調試映像文獻。

打開調試窗口。

為了便于調試，觀測各個寄存器和存儲器的變化情況。

11、單步運營程序，觀測并記錄結果。

在AXD中，選擇Execute今Step選項，或者F10鍵,單步運營程序，查看相關寄存器和存儲

器相應地址上的變化，請把每一步的結果填入下表中。

運營結果如圖所示:

喪SearchProcessorViewsSistefnViewsExecuteOptionsWindowHelp

劇明閩潮型II喻陶

?‘XScale-D:\mywork\armadd\10001304s_□Xl

L

iMOVRl,#l

7REPEATADDR0.R0.R1

ADDR1,R1Z#1

CMP

ICBLEREPEAT

LDRR2Z=RESULT

12STRRO.FRZl

EHERE

[Scale-Registers

RegisterValue15

16AREADataspace,DATAREADWRITE

3-Current{???}z

17RESULTDCD0

FrOOxOOOOOOlC

i；

l-rl0x00000008

|-r20x00009000

pr30x00000000

|-r40x00000000

分析源程序可以看出，我們的程序僅對少數幾個寄存器進行了讀寫操作。

序號執行指執行后的變化情況

令寄存器（十六進制）存儲器（十六進制）

R0R1R2PC0x9000

1MOV0x00000000Ox0000000Ox00000000X0000800x9000

R0,0004

#0

2MOVOx00000x00000X00000000x000080080x9010

RI,#000000010

1

3ADD0x000000010x00000x0000x0000800c0X9020

RO,R000100000

0,R1

4ADD0x000000X000000020x0000Ox00008010Ox9030

RI,R0010000

1,#1

5CMP0X0x000x00X000080140x9040

R1,00000(X)10000020000000

#N

6BLE0x00000x000000020x00000x000080Ox9050

REPE0001000008

AT

7ADD0X0000000x000000Ox00000xOOOO800x9060

RO,R030200000c

O,R1

注意:假如錯過記錄的時機可以選擇Fi1e-Rc]oadCurrentImage重新加載映像文

獻。

實驗思考：

1、有沒有辦法讓AXD中寄存器和存儲器單元的值直接顯示為十進制？

答：暫停ads,修改相關參數，即可顯示

同組同學：

10002201孫郡遙

10002304陸海霞

10002302祁蕾

10002308梁玉

實驗二熟悉LINUX開發環境

實驗目的:

熟悉Linux開發環境，學會基于S3c2410的Linux開發環境的配置和使用。使用L

inux的

armv41-unknown-1inux-gcc編譯，使用基于NFS方式的下載調試，了解嵌入式開發的

基本

過程。

實驗環境：

硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式實驗平臺、PC機Pentium500以上，硬盤10G以上。

軟件：PC機操作系統REDHATLINUX9.0+MINIC0M+ARM-LINUX開發環境

實驗內容：

1、本次實驗使用RedhatLinux9.0操作系統環境，安裝ARM-Linux的開發庫及編譯

器。

2、創建一個新目錄，并在其中編寫hello,c和Makefi1e文獻。學習在Linux下的

編程和編譯過程.

3、ARM開發板的使用和開發環境的設立。

4、下載已經編譯好的文獻到目的開發板上運營。

實驗環節：

1、嵌入式交叉開發環境的建立

1）宿主機的環境搭建

選擇一種方式在宿主機上直接安裝Linux操作系統，如安裝Redllat.

下載VMWare,解壓后根據提醒對的安裝VMWare到硬盤中；

運營VMWare,根據向導創建一臺虛擬機并選擇Linux作為客戶操作系統；

根據向導安裝RedHatLinux9.0

2）虛擬機中啟動Linux操作系統

用戶名：root密碼：12345678

將Windows下的e盤設為共享目錄，則在Linux的/mnt/hgfs/目錄下就可以訪問到W

indows下的e盤了。

3）開發工具軟件的安裝

1、安裝gcc

在Linux主窗口中單擊鼠標右鍵，選擇“新建終端”命令，打開Linux命令行窗口。在目錄

/mnt/hgfs/e/Linuxv7.2/arm41—too1s/下找到gcc的安裝文獻insta11.sh并

執行它。操作命令如下：

[]#1s

[]#./insta11.sh

2、配置PATH途徑

/root/下有一個".bashProfile”文獻（由于該文獻是隱藏文獻，所以需要用“Is-a”

命令才干顯示）；

用vi編輯器編輯該文獻：

[]#vi.bash_Profile

將文獻中PATH變量改為PATH=$PATH:$HOME/bin：/opt/host/armv41/bin/;

存盤后執行

口#source.bash_profi1e

以后armv41-unknown-1inux-gcc將會被自動搜索到。

4）宿主機上的開發環境配置

1、配置IP地址

實驗箱的IP地址是192.168.0.115,所以可以把主機的IP配置成192.168.0.121,

具體配置時間方法如下：

[]#ifconfigethO192.168.0.121

在Linux中選擇“Red”菜單一＞“系統設立”一〉“網絡”，打開“網絡配置”窗口，雙擊

設備ethO的藍色區域，進入以太網設立界面。

2、關閉防火墻

單擊“Red”菜單一〉“系統設立”一＞安全級別，打開“安全級別配置”窗口，選擇“無防火

墻”選項。

3、配置NFS

單擊“Red”菜單->系統設立-〉服務器設立->服務，在“服務配置”窗口中勾選nfs,

單擊“開始”

4、NFS設立

單擊“Red”菜單->系統設立->服務器設立->NFS服務器，打開“NFS服務器配置”窗口，

設立NFS共享。單擊增長，在“目錄”文本框中填入需要共享的途徑,在主機文本框中填入

允許進行連接的主機IP地址。選擇允許客戶對共享目錄的操作為只讀或讀寫。最后退出時

則完畢NFS配置。配置好后，界面應顯示如下圖所示：

NFS服務器。

文件（E）幫助

I…?…I，尊谷

，添加?;，巴."D幫助（H）

目錄|主機|權限

/arm2410s192.168.0.*Read/Write

至此,交叉開發環境的主機部分派置完畢。

5）目的機的信息輸出

使用超級終端介紹宿主機與實驗箱的通信。

一方面連接串口線:一端連接PC的串口（C0M1）,另一端連接到UP-NETARM2410-S實驗箱

的串口。接下來建立超級終端:運營Windows系統下的“開始”-“所有程序”-“附件

“通訊”一“超級終端”，新建一個通信終端。

文件（E）編輯（日杳看（V）終端CD標簽幫助（t±>

W?lco

MnicomConrrandSunrniry

OPTIO

root的主IConpiConrrandscanbecalledbyCTRL-A<key>

MinFunclionsOiherFunclions

DialingdirectoryDrunscript(Go)....GClearScreen......

回收卻/$ASendf-i1us.......ReceivefilesRc5figureMnicom.O

/bin/conmParanvters..PAddIinefeed.Suspendminicom...

/$/Captureon/off...Ll^ngup........eXitandreset....X

asendbreak.......FinitializeM)dem...MQjiIwithnoresetQ

TerminalsellingsTrunKermitCursorkeynude...1

1ineW-apon/off..W1oca1Echoon/off..EHe1pscreen........Z

scro11Back........B

SelectfunctionorpressEnIerfornone.

WittenbyMque1vanSnoorenburgr1991-1995

SontadditionsbyJukkaLahlinen1997-2000

i18nbyArnaIdoCarva1hodeM?Io1998

6）程序的運營

打開超級終端，打開實驗箱電源開關，系統會由vivi開始引導。正常顯示時會顯示啟動信息

到“PressReturntostarttheLINUXnow,anyotherkeyforvivi"，假如不

進行任何操作等待30s或按回車鍵則啟動進入Linux系統；假如按回車鍵以外的其他鍵則

進入vivi控制臺。在這里輸入boot,會引導Kernel啟動Linux系統。Linux系統啟動

完畢后，屏幕顯示：［/mnt/yaffs］

root(3>localhost:-

文件編輯查看終端CD標簽《國柄助（旦）

W?1com?tominicom2.4)0.0

OPT!Cb6：IlistoryBuffer.F-keyMeros.SearchHistoryBuffer.118n

?t的IConpiIedonJun152004.20:45:27.

［可收卻/$ATS7=45—[configruraConfigrurationsaved

/bin/ash：c1enanvsand

/$/bin/ashetransfer

Serialportsetup

M)demanddia1ingr

Screenandkeyboard

基于Linux的應用程序的開發環節

1、建立工作目錄

[root@zxtsmile]#mkdirhello

[root@zxtsmile]#cdhello

2、編寫程序源代碼

在Linux下的文本編輯器有許多，常用的是vim和Xwindow界面下的gedit等,我們在

開

發過程中推薦使用vim,用戶需要學習vim的操作方法，請參考相關書籍中的關于vim的

操作指南。Kdevelope、anjuta軟件的界面與vc6.0類似，使用它們對于熟悉windows

環境下開發的用戶更容易上手。

實際的hello,c源代碼較簡樸，如下：

#incIude<stdio.h>

main()

(

printf("helloworld\n");

)

我們可以是用下面的命令來編寫he11o.c的源代碼，進入hello目錄使用vi命令來編

輯代

碼：

[root@zxthe1lo]itvihe11o.c

按“i”或者“a”進入編輯模式，將上面的代碼錄入進去，完畢后按Esc鍵進入命令狀態，再

用命令“：wq”保存并退出。這樣我們便在當前目錄下建立了一個名為hello,c的文獻。

3、編寫Makefile

要使上面的hello.c程序可以運營，我們必須要編寫一個Makefi1e文獻,Makefile

文獻

定義了一系列的規則,它指明了哪些文獻需要編譯,哪些文獻需要先編譯,哪些文獻需要

重新編譯等等更為復雜的命令。使用它帶來的好處就是自動編譯，你只需要敲一個"make”

命令整個工程就可以實現自動編譯，當然我們本次實驗只有一個文獻，它還不能體現出使

用Makefile的優越性，但當工程比較大文獻比較多時，不使用Makefile幾乎是不也許

的。

下面我們介紹本次實驗用到的Makefile文獻。

CC=armv41-unknown_1inux-gcc

EXEC=he11o

OBJS=he11o.o

CFLAGS+=

LDFLAGS+=-static

all:$(EXEC)

$(EXEC):$(OBJS)

$(CC)$(LDFLAGS)-o$@$(OBJS)

clean：

—rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o

下面我們來簡樸介紹這個Makefile文獻的幾個重要部分：

CC指明編譯器

EXEC表達編譯后生成的執行文獻名稱

OBJS目的文獻列表

CFLAGS編譯參數

LDFLAGS連接參數

a11:編譯主入口

clean：清除編譯結果

與上面編寫he1lo.c的過程類似，用vi來創建一個Makefile文獻并將代碼錄入其

中

[root@zxthello]#viMakefi1e

4、編譯應用程序

在上面的環節完畢后，我們就可以在hell。目錄下運營"make”來編譯我們的程序了。假如

進行了修改，重新編譯則運營：

[root@zxthello]#makec1ean

[root@zxtheHo]#make

5、下載調試

在宿主PC計算機上啟動NFS服務，并設立好共享的目錄，具體配置請參照前面第一章

第四

節中關于嵌入式Linux環境開發環境的建立。在建立好NFS共享目錄以后，我們就可以進

入MINIC0M中建立開發板與宿主PC機之間的通訊了。

[root@zxthe11o]#minicom

[/mnt/yaffs]mount—tnfs-onolock192.168.0.56:/arm241Os/host

假如不想使用我們提供的源碼的話，可以再建立一個NFS共享文獻夾。如/root/share,我

們把我們自己編譯生成的可執行文獻復制到該文獻夾下，并通過MINIC0M掛載到開發板上。

[root@zxthel1o]#cphel1o/root/share

[root@zxthellominicom

[/mnt/yaffs]mount-tnfs-onolock192.168.0.56：/root/share/

host

再進入/host目錄運營剛剛編譯好的hell。程序，查看運營結果。

[/mnt/yaffs]cd/host

[/host]./hello

hellowor1d

實驗思考：

1.Makefi1e是如何工作的？其中的宏定義分別是什么意思？

答：解釋makefile如何工作:makefile是一個文本文獻，用于描述程序源代碼之間以

及程序可執行代碼與源代碼之間的依賴關系。A簡樸例子:最終編譯生成的可執行文獻ab.ou

t是由a.c和b.c共同編譯生成的，那么make文獻就要寫兩行:

ab.out:a.cb.c

gcca.cb.c-Oab.outA第一行描述了依賴關系，第二行描述了依賴關系是如何達

成的。

更復雜的例子:最終編譯生成的可執行文獻ab.out是由a.c和b.obj功能編譯生成的,而

b.obj是由bl.c和b2.c編譯而成，那么要寫好多行：Mb.out:a.cb.obj

gcca.cb.obj-oab.out^b.obj:bl.cb2.cAgcc-cbl.cb2.c-ob.

objA這就是makefi1e的工作方法。A關于宏定義，簡樸點說就是文本替換。為了方便使

用不同的編譯器或者編譯環境以及硬件環境，一些復雜的軟件使用了大量的宏定義來代替諸

如“gcc

同組同學：

10002201孫郡遙

10002304陸海霞

10002302祁蕾

10002308梁玉

實驗三多線程應用程序設計

實驗目的：

了解多線程程序設計的基本原理。

學習pthread庫函數的使用。

實驗環境：

硬件:UP-NETARM2410-S嵌入式實驗平臺，PC機Pentium500以上，硬盤40G以上,

內存大

于128M。

軟件：PC機操作系統REDHATLINUX9.0+MINICOM+ARM-LINUX開發環境

實驗內容：

讀懂pthread.c的源代碼，熟悉幾個重要的PTHREAD庫函數的使用。掌握共享鎖和信號

量

的使用方法。

進入/arm2410s/exp/basic/02_pthread目錄，運營make產生pthread

程序，使用NFS方

式連接開發主機進行運營實驗。

實驗環節：

1.實驗源代碼與結構流程圖

本實驗為著名的生產者-消費者問題模型的實現，主程序中分別啟動生產者線程和消費者

線程。生產者線程不斷順序地將0到1000的數字寫入共享的循環緩沖區，同時消費者線程

不斷地從共享的循環緩沖區讀取數據。流程圖如下圖所示:

主程序

淚由

本實驗具體代碼如下：

#include<stdio.h>

#inc1ude<std1ib.h>

#include<time.h>

ftinclude//pthread.h〃

#defineBUFFER_SIZE16

/*設立一個整數的圓形緩沖區*/

structprodcons{

intbuffer[BUFFER_SIZE];/*緩沖區數組*/

pthread_mutex_t1ock;/*互斥鎖*/

intreadpos,writepos;/*讀寫的位置文/

pthreadcondtnotempty;/*緩沖區非空信號*/

pthread_condtnotful1；/*緩沖區非滿信號*/

);

/*初始化緩沖區*/

voidinit(structprodcons*b)

(

pthread_mutex_init(&b->lock,NULL);

pthread_cond_init(&b->notempty,NDLL);

pthread_cond_init(&b->notfull,NULL)；

b->readpos=0;

b->writepos=0;

}

/*向緩沖區中寫入一個整數*/

voidput(structprodcons*b,intdata)

(

pthread_mutexlock(&b->1ock)；

/*等待緩沖區非滿*/

while((b->writepos4-1)%BUFFER_SIZE==b—>readpos)

printf("waitfornotfu1l\n〃)；

pthread_condwait(&b->notfull,&b—>lock)；

)

/大寫數據并且指針前移*/

b->buffer[b->writepos]=data;

b->writepos++;

if(b->writepos>=BUFFER_SIZE)b->writepos=0;

/*設立緩沖區非空信號文/

pthread_cond_signa1(&b—>notempty);

pthread_mutex_un1ock(&b->lock);

)

/*從緩沖區中讀出一個整數*/

intget(structprodcons*b)

(

intdata;

pthreadmutex_lock(&b->1ock)；

/*等待緩沖區非空文/

while(b->writepos==b->readpos){

printfC'waitfornotempty\nz，);

pthread_condwait(&b->notempty,&b->lock)；

)

/文讀數據并且指針前移*/

data=b->buffer[b->readpos];

b->readpos++；

if(b->readpos>=BUFFER_SIZE)b->readpos=0：

/*設立緩沖區非滿信號*/

pthread_cond_signa1(&b->notful1);

pthread_mutex_un1ock(6b->lock);

returndata;

}

^defineOVER(-1)

structprodconsbuffer;

void*producer(void*data)

into;

for(n=0；n<1000；n++){

printf("put->%dn);

put(&buffer,n)；

)

put(&buffer,OVER);

printf("producerstopped!\n〃)；

returnNULL;

)

void*consumer(void*data)

(

intd;

while(1){

d=get(&buffer);

if(d二二OVER)break;

printf(H%d—>get\n\d);

)

printf(〃consumerstopped!\n")；

returnNULL；

intmain(void)

pthread_tth_a,th_b;

void*retval;

init(&buffer);

pthread_ereate(&th_a,NULL,producer,0)；

pthread_create(&th_b,NULL,consumer,0);

/*等待生產者和消費者結束*/

pthread_join(tha,&retval);

pthread_join(th_b,&retval);

return0;

)

3.重要函數分析：

下面我們來看一下，生產者寫入緩沖區和消費者從緩沖區讀數的具體流程，生產者一方面要

獲得互斥鎖，并且判斷寫指針+1后是否等于讀指針，假如相等則進入等待狀態，等候條件

變量notfull；假如不等則向緩沖區中寫一個整數，并且設立條件變量為notempty,最后

釋放互斥鎖。消費者線程與生產者線程類似，這里就不再過多介紹了。流程圖如下：

進行消費Set)

生產者寫入共享的循環緩沖區函數PUT

voidput(structprodcons*b,intdata)

(

pthreadjnutex_1ock(&b->1ock);〃獲取互斥鎖

while((b->writepos+1)%BUFFER_SIZE==b->readpos){

〃假如讀寫位置相同

pthread_cond_wait(&b->notfu11,&b—>lock);

〃等待狀態變量6>!1。1加11,不滿則跳出阻塞

)

b->buffer[b->writepos]=data;//寫入數據

b->writepos++;

if(b—>writepos>=BUFFER_SIZE)b->writepos=0;

pthread_cond_sign