嵌入式系统实验指导书v1.02

嵌入式系统实验指导王艳春李英一张劲松实验一嵌入式微处理器系统的开发环境一、实验环境PC机一台软件： ADS 1.2集成开发环境一套二、实验目的1.了解嵌入式系统及其特点；2.熟悉嵌入式系统的开发环境和基本配置并能编写简单的汇编程序三、实验内容1.嵌入式系统的开发环境、基本配置2.使用汇编指令完成简单的加法实验四、实验步骤（1）在D:\新建一个目录，目录名为experiment。

（2）点击 WINDOWS 操作系统的“开始|程序|ARM Developer Suite v1.2 |Code Warrior for ARM Developer Suite”启动Metrowerks Code Warrior，或双击“ADS 1.2”快捷方式启动。

启动ADS 1.2 如图1-1所示：图1-1启动ADS1.2(3) 在CodeWarrior 中新建一个工程的方法有两种，可以在工具栏中单击“New”按钮，也可以在“File”菜单中选择“New…”菜单。

这样就会打开一个如图1-2 所示的对话框。

选择【File】->【New…】，使用ARM Executable Image工程模板建立一个工程，名称为ADS，目录为D:\experiment。

图1-2 新建文件在这个对话框中为用户提供了7 种可选择的工程类型：1）ARM Executabl Image：用于由ARM 指令的代码生成一个ELF 格式的可执行映像文件；2）ARM Object Library：用于由ARM 指令的代码生成一个armar 格式的目标文件库；3）Empty Project：用于创建一个不包含任何库或源文件的工程；4）Makefile Importer Wizard：用于将Visual C 的nmake 或GNU make 文件转入到CodeWarrior IDE 工程文件；5)Thumb ARM Executable Image：用于由ARM 指令和Thumb 指令的混和代码生成一个可执行的ELF 格式的映像文件；6)Thumb Executable image：用于由Thumb 指令创建一个可执行的ELF 格式的映像文件；7）Thumb Object Library：用于由Thumb 指令的代码生成一个armar 格式的目标文件库。

实验一任务管理实验类别设计型实验时数4学时开课单位计算机学院计算机科学与技术系实验地点待安排一、实验目的本实验用于北京信息科技大学计算机学院计算机科学与技术专业必修课“嵌入式操作系统”的实验环节。

“嵌入式操作系统”课程在“操作系统”原理课程之后开设，使学生在学习操作系统原理的基础知识、基本实现方法、基本算法设计的基础上，对一个实际的、面向具体目标的特定操作系统类型进行学习，掌握嵌入式实时操作系统基本原理、基本管理方法，并将操作系统原理和面向嵌入式实时应用的实现技术结合起来。

本实验通过实例程序，分析、运行、验证嵌入式操作系统μC/OS-II内核及其任务工作原理及方法，提升本专业高年级学生对嵌入式实时操作系统技术的理解能力和学习水平。

达到对系统软件原理、技术、实现、应用的立体化、体系化全方位理解和实践应用能力。

二、实验原理任务管理是嵌入式操作系统的最核心模块，是嵌入式操作系统管理运行在其上应用程序的基本方式和方法。

本实验以任务管理的基本方式、方法、手段入手，通过了解、掌握嵌入式操作系统μC/OS-II内核有关任务管理的系统函数，以一些简单的具体应用范例入手，了解任务的各项属性及其操作方法，掌握对任务的设计、建立、管理、运行、调试、性能测试等技术。

并根据实验要求自行设计满足某些设计要求的任务。

三、实验环境1、实验环境架构µC/OS-II的内核代码及其应用实例均用Borland C/C++ 编译器（V3.1）编译。

这些代码可在Intel Pentium II PC （300MHz）上运行和测试。

选用PC机作为目标机系统的原因如下：以PC机作为目标机系统，比其他嵌入式环境，如评估板，仿真器等，更容易进行代码的测试。

用户只需要使用系统提供的编译环境及各种源文件，就可以简单地完成编译、链接和执行等设计和调试工作。

该目标机环境容易构建，学生容易理解、操作和控制。

构建实验环境分为以下几个步骤。

1)安装软件环境很简单，只需将µC/OS-II内核与应用范例程序等源代码（即根目录、、\software）拷贝到你的目录（如C：\）下，这一步就完成了。

《嵌入式操作系统》实验指导书实验1 Linux编程基础实验序号：1 实验名称：Linux编程基础适用专业：计算机科学与技术、通信工程学时数：4学时一、实验目的1、熟悉Vim的工作模式，熟练使用vim中的常见操作。

2、熟练掌握gcc编译命令及gdb的调试命令，通过对有问题程序的跟踪调试，进一步提高发现问题和解决问题的能力。

3、熟悉多文件的makefile的编写，熟悉各种形式的makefile,并且进一步加深对makefile中用户自定义变量、自动变量的理解。

4、使用autotools生成多文件的makefile,进一步掌握autotools的使用方法。

二、实验内容1、vim使用练习（1）在“/root”目录下建一个名为“vim”的目录。

（2）进入“vim”目录。

（3）将文件“/etc/inittab”复制到“vim”目录下。

（4）使用vim打开“vim”目录下的inittab.（5）设定行号，指出设定initdefault（类似于“id:5:initdefault”）的所在行号。

（6）将光标移到该行。

（7）复制该行内容。

（8）将光标移到最后一行行首。

（9）粘贴复制行的内容。

（10）撤销第9步的动作。

（11）将光标移动到最后一行的行尾。

（12）粘贴复制行的内容。

（13）光标移到“si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit”。

（14）删除该行。

（15）存盘但不退出。

（16）将光标移到首行。

（17）插入模式下输入“Hello,this is vi world!”.（18）返回命令行模式。

（19）向下查找字符串“0:wait”。

（20）再向上查找字符串“halt”。

（21）强制退出vim，不存盘。

2、用gdb调试程序的bug（1）使用vi编辑器，将以下代码输入到名为greet.c的文件中。

此代码的原意为输出倒序main函数中定义的字符串，但结果显示没有输出，代码如下所示。

#include<stdio.h>int display1(char *string);int display2(char *string);int main(){char string[]=”Embedded Linux”;display1(string);display2(string);}int display1(char *string){printf(“The original string is %s \n”,string);}int display2(char *string1){char *string2;int size,i;size=strlen(string1);string2=(char *)malloc(size+1);for (i=0,i<size;i++){string2[size-i]=string[i];}string2[size+1]=’’;printf(“The string afterward is %s\n”,string2);}（2）使用gcc编译这段代码，注意要加上“-g”选项以方便之后的调试。

福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：嵌入式系统姓名：系：专业：年级：学号：指导教师：职称：年月日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 搭建实验环境罗超2 HelloWorld 罗超3 编译Bootloader 罗超编译Bootloader实验一搭建实验环境一、实验目的1.正确连接宿主PC机与PXA270-EP目标板。

2.建立宿主 PC机端的开发环境。

3.配置宿主 PC机端的minicom，使宿主PC机与PXA270-EP目标板可以通过串口通讯。

4.配置宿主 PC机端的TFTP服务，并开通此服务。

5.配置宿主P机端的NFS 服务，并开通此服务。

二、实验内容1.参照本实验指导书所列的步骤，一步一步地完成宿主PC机与PXA270-EP目标板的连接。

2.参照本实验指导书给出的步骤，一步一步地完成宿主机端开发环境的安装与配置。

3.参照本实验指导书给出的步骤，一步一步地完成minicom的配置。

4.参照本实验指导书给出的步骤，一步一步地完成TFTP服务的配置。

5.参照本实验指导书给出的步骤，一步一步地完成NFS服务的配置。

三、实验设备1.一套PXA270EP嵌入式实验箱。

2.安装Redhat9的宿主PC机，并且配置好ARM Linux的开发环境。

四、预备知识1.串口（COM1）、并口(LTP1)、网口(Ethernet)的基本知识。

2.Linux 基本命令。

五、实验原理及说明绝大多数的Linux 软件开发都是以native 方式进行的，即本机（HOST）开发、调试，本机运行的方式。

这种方式通常不适合于嵌入式系统的软件开发，因为对于嵌入式系统的开发，没有足够的资源在本机（即板上系统）运行开发工具和调试工具。

通常嵌入式系统软件的开发采用交叉编译调试的方式。

交叉编译调试环境建立在宿主机（即一台PC 机）上，对应的开发板叫做目标板，如图1-1。

图1-1开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码，（这种可执行代码并不能在宿主机上执行，而只能在目标板上执行。

目录目录 (I)实验一、 uC/OSII移植及时钟中断和时间管理 (1)实验二、利用信号量和邮箱实现多任务间同步 (I)实验三、信号量集与内存动态分配的应用................................ １实验一、 uC/OSII移植及时钟中断和时间管理实验项目名称：uC/OSII移植及时钟中断和时间管理实验项目性质：普通性所属课程名称：嵌入式系统实验计划学时：2实验目的熟悉uCOSII的移植方法，了解任务切换的过程；掌握创建任务和启动任务的方法；了解uCOSII的中断过程，学会使用时间管理函数；实验设备计算机，Keil C51软件实验步骤与内容1、参照KeilC51帮助文件，新建工程EXP1，选取器件为Philips公司的P89C51RD2Hxx，依次按顺序添加工程文件Exp1.c, OS_CPU_C.c, UCOS_II.c, OS_CPU_A.asm, Startup.asm, serial.c, C51L.LIB，编译前按照下图所示设置：编译工程；2、运行调试参考例程EXP1；3、在理解EXP1基础上，完成以下实验任务：在时钟中断里调用供用户自己编写服务代码的函数OSTimeTickHook（），计算MyTask任务的剩余时间（也就是MyTask调用OSTimeDly进入等待状态后的等待时间节拍数），把剩余时间输出到Serial Window#1上（KeilC51串口数据输出窗口）。

4、填写实验报告。

实验结果：参考例程EXP1结果如下图示：实验二、利用信号量和邮箱实现多任务间同步实验项目名称：利用信号量和邮箱实现多任务间同步实验项目性质：普通性所属课程名称：嵌入式系统实验计划学时：2实验目的熟悉多任务的创建；掌握利用信号量实现多任务同步的方法；掌握利用邮箱实现多任务间数据传递的方法；实验设备计算机，Keil C51软件实验步骤与内容1、参照KeilC51帮助文件，新建工程EXP2，选取器件为Philips公司的P89C51RD2Hxx，依次按顺序添加工程文件Exp2.c, OS_CPU_C.c, UCOS_II.c, OS_CPU_A.asm, Startup.asm, serial.c, C51L.LIB，其他设置参考实验一，然后编译工程；2、运行调试参考例程；3、在理解参考例程EXP2的基础上，完成以下实验任务：（1）在时钟中断里调用的供用户自己编写服务代码的函数OSTimeTickHook（）里计算StartTask任务的剩余时间，把剩余时间用邮箱发送到MyTask显示；（2）计算YouTask的运行次数，用邮箱发送到HerTask显示；（3）MyTask和HerTask使用互斥信号量实现共享函数Fun()的访问。

《嵌入式系统导论》实验指导书安阳工学院计算机科学与信息工程系飞思卡尔MCU实验中心编写目录前言 (2)一认识DG128开发开发环境 (3)1．HCS12实验系统概述 (3)1．1HCS12系列微控制器与DP256/DG128 (3)1．2实验系统组成 (5)1．3HCS12实验系统使用方法与步骤概述 (5)2．HCS12实验系统硬件说明 (7)2．1开发子板 (7)2．2BDM调试器与BDM电缆 (7)2．3I/O母板 (8)2．4其它 (9)3．编译工具说明 (10)3．1概述 (10)3．2CODEWARRIOR使用方法 (10)4．BDM调试器使用方法 (15)4．1BDM调试器基本工作原理 (15)4．2BDM调试命令及使用方法 (15)二实验项目 (19)实验1 熟悉实验用软件开发平台——CODEWARRIOR (19)实验2 用超级终端和监控程序通讯调试程序 (19)实验3 键盘编程实验 (26)实验4 SCI串行口实验 (29)实验5 C程序的建造与调试 (33)实验6 用TIMER实现精密定时 (34)实验7 A/D转换实验 (39)实验8 动态LED数码管显示 (44)前言该实验指导书是为安阳工学院计算机科学与信息工程系《计算机科学与技术》本科专业嵌入式专业方向开设的《嵌入式系统导论》课程而撰写的配套实验指导书。

《嵌入式系统导论》是一门专业方向必修课，该课程的主要教学目的是教会学生设计嵌入式小系统的能力。

其中包括汇编语言程序的设计能力以及简单的嵌入式系统硬件设计能力。

设计能力属于工程技术能力，它要求学生在拥有扎实的基础理论和专业知识基础上，进一步形成设计能力，要求学生会分析问题，能解决问题。

这种能力的培养除了要求上理论课以外，还要要求学生参加一定量的工程实践训练。

工科学生的实验课，尤其是设计性的实验课，它是标准化的和模块化的工程实践训练环节。

本门课程的实验在整个课程中的地位十分重要，它一方面可以使学生深入理解和把握专业理论知识，另一方面使学生学会运用理论来解决实际中遇到的问题。

嵌入式系统实验指导书襄樊学院物理与电子信息学院实验要求1.进入实验室前完成的部分1）认真阅读实验指导书，弄懂实验原理和实验内容。

2）编写实验所要用到的程序，将其放在U盘上。

3）写出预习报告。

2. 进入实验室后完成的部分1）建立工程，加入已准备好的程序文件。

2）对程序进行调试，修改错误，获得要求的结果。

3）保存调试后的程序。

3.实验结束后的部分对实验结果进行分析、总结，写出实验报告。

实验报告内容及格式1.实验目的2.实验设备3.实验原理及环境4.实验内容只做文字叙述，程序部分放在程序清单中。

流程图也可不画。

5.程序清单本实验使用的完整程序。

如果使用了本实验或前面实验中完全相同的子程序，可不列写，只做注明即可。

6.实验步骤7.实验总结主要包括对实验结果、调试过程、错误及产生的原因的分析，以及本次实验的重要收获等。

此项为实验成绩评定的重要依据。

实验1 Keil C51的使用（汇编语言）实验目的：初步掌握Keil C51（汇编语言）和ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的操作和使用，能够输入和运行简单的程序。

实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。

实验原理及环境：在计算机上已安装Keil C51软件。

这个软件既可以与硬件（ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱）连接，在硬件（单片机）上运行程序；也可以不与硬件连接，仅在计算机上以虚拟仿真的方法运行程序。

如果程序有对硬件的驱动，就需要与硬件连接；如果没有硬件动作，仅有软件操作，就可以使用虚拟仿真。

实验内容：1.掌握软件的开发过程：1）建立一个工程项目选择芯片确定选项。

2）加入C 源文件或汇编源文件。

3）用项目管理器生成各种应用文件。

4）检查并修改源文件中的错误。

5）编译连接通过后进行软件模拟仿真。

6）编译连接通过后进行硬件仿真。

2.按以上步骤实现在P1.0输出一个频率为1Hz的方波。

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。

第1部分DK-LM3S9B92 教学实验平台简介1.1 Stellaris® LM3S9B92开发板本书中旳所有实验都是基于DK-LM3S9B92开发平台，LM3S9B92开发板提供了一种平台给基于ARM Cortex-M3旳高性能旳LM3S9B92微控制器开发系统。

LM3S9B92是Stellaris® Tempest-class微控制器家族旳成员之一。

Tempest-class系列设备拥有性能为80MHz旳时钟速率，一种外围设备接口（EPI）和Audio I2S接口。

除了支持这些功能旳新硬件外，DK-LM3S9B92还涉及了一系列丰富旳基于其她Stellaris® 板旳外设。

开发板涉及一种板载线上调试接口（on-board in-circuit debug interface，ICDI），该接口支持JTAG和SWD调试。

一种原则旳ARM 20针脚旳调试头支持大量旳调试解决方案。

Stellaris® LM3S9B92开发套件加快了Tempest-class微控制器旳开发。

该套件还涉及了完整旳实验源代码。

Stellaris® LM3S9B92开发板涉及如下特性：⏹ 设立简朴旳USB线提供调试、通讯和供电功能⏹ 拥有众多外设旳灵活开发平台⏹ 彩色LCD图形显示– 320×240辨别率旳TFT LCD模块–电阻式触摸接口⏹ 拥有256K闪存，96K SDRAM以及整合以太网、MAC+PHY、USB OTG和CAN通讯功能旳80 MHz LM3S9B92 微控制器⏹ 8MB SDRAM扩展（通过EPI接口）⏹ 1MB串行闪存⏹ 精确3.00V电压参照⏹ 微解决器ROM中内建SAFERTOS™操作系统⏹ I2S立体声音频编解码器–输入输出–耳机输出–麦克风输入⏹ 控制器区域网络（CAN）接口⏹ 10/100 BaseT 以太网⏹ USB On-The-Go（OTG）连接器– Device、Host、以及OTG模式⏹ 顾客LED和按钮⏹ 指轮电位器（可以用于菜单导航）⏹ MicroSD 卡插槽⏹ 支持一系列调试选项–集成在线调试接口（ICDI）–全面支持JTAG、SWD和SWO–原则旳ARM 20 针脚JTAG 调试连接器⏹ USB 虚拟COM 端口⏹ 跳线分流以便重新分派I/O 资源⏹ 为StellarisWare 软件所支持，涉及图形库、USB 库和外围驱动库图1-1 DK-LM3S9B92开发板1.1.1 开发工具清单Stellaris® LM3S9B92 开发工具涉及开发和运营使用Stellaris®微解决器旳应用程序所需旳所有东西：⏹ LM3S9B92 开发板⏹ 网线⏹ 用于调试旳USB Mini-B 线缆⏹ 用于OTG 连接PC 旳USB Micro-B 线缆⏹ 用于USB 主机旳连接USB A 适配器旳USB Micro-A 线缆⏹ USB 闪存记忆棒⏹ microSD 卡⏹ 20 位带状电缆线⏹ 光盘涉及如下工具旳评估版本：– StellarisWare 及用于本开发板旳实验代码–IAR Embedded Workbench Kickstart Edition1.1.2 系统框图图1-2 DK-LM3S9B92开发板框图1.1.3 开发板阐明⏹ 开发板旳供电电压：4.75—5.25 VDC，从如下旳输入源中旳一种得到：–调试器（ICDI）USB 线缆（连接至PC）–USB Micro-B 线缆（连接至PC）–直流电源插孔（2.1x5.5mm 由外部电源供应）⏹ 尺寸：-107mmx 114mm⏹ 模拟参照电压：3.0V +/-0.2%⏹ RoHS 状态：符合注：当LM3S9B92开发板工作在USB主机模式时，主机旳连接器供电给已连接旳USB 设备。

嵌入式系统（STM32微控制器）实训指导书意法半导体公司的STM32微控制器具有32位字长的CPU，使用精简指令系统（RISC）。

精简指令系统的指令字长固定，译码方便，相对于复杂指令系统（CISC），精简指令系统的处理效率更高。

具有32位字长CPU的STM32系列微控制器的处理能力远高于8位和16位单片机，同时集成了与32位CPU相适应的强大外设（如双通道ADC、多功能定时器、7通道DMA、SPI等），能够完成过去一般单片机所无法达到控制功能。

现在，已经形成了以8位单片机为主流的低端产品和以32位微控制器为主流的高端产品两大市场。

对于自动化领域的从业人员，了解32位微控制器的结构、特点，掌握其使用方法，是很有必要的。

一、关于学习方法此前，我们已经学习过《C语言程序设计》、《微机原理》、《单片机原理及应用》等相关课程。

这些课程的学习是系统的、完整的、全面的，是有老师讲授的。

这种学习方法，适合在学校学习一些重要的基础理论课程。

在工作中，我们常常会遇到新的东西，需要以已有的知识作为基础，去解决问题、完成任务。

这就需要不同于前述的另一种学习方法。

这种方法是建立在自学基础上的，以解决实际问题为目的，允许通过局部的、模仿性的手段，来实现既定目标。

这种方法在工程实践中的应用是非常普遍的。

“白猫黑猫，能抓住老鼠就是好猫”。

能解决问题的方法就是好方法。

本次实训采取的方法是：将参考资料发给同学，同学自学其中需要的部分。

在指导教师引导下，体验各个控制项目、理解各组成部分，再以原控制软件为基础进行修改和移植，获得要达到的控制效果。

在本次实训中，我们使用的微控制器型号为STM32F103RB。

STM32F103RB是STM32微控制器系列中的一种，内部具有128KB程序存储器、20KB随机读写存储器、1个16位高级定时器、3个16位通用定时器、2个SPI、2个I2C、3个USART、1个USB、1个CAN、2个ADC。

芯片为64引脚LQFP封装，有51个I/O引脚。