嵌入式微处理器结构与应用课程设计报告

目录前言 (2)一、U-Boot分析 (3)1、引导程序U-Boot第一阶段分析 (3)2、引导过程 (4)3、程序流程图 (8)二、程序设计 (8)三、心得体会 (9)前言ARM嵌入式处理器已被广泛应用于消费电子厂品、无线通信、网络通信和工业控制等领域。

在嵌入式操作系统中，Linux、Vxworks、WinCE三足鼎立，其中Linux由于其开源性、稳定性、安全性、可裁剪性更是一支独秀。

在嵌入式系统中，如何实现在ARM平台下Linux操作系统的引导工作是嵌入式技术开发的重要环节。

BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。

通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。

在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader 来完成。

比如在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。

一、U-Boot分析嵌入式Linux系统中常用的Bootloader引导程序有U-Boot，redboot, blob 和vivii等,其中U-Boot遵循GPL条款的开放源码项目，功能最为强大，U-Boot 对PowerPC系列处理器支持最丰富，同时还支持MIPS,x86,ARM,XScale等诸多常用系列的处理器；U-Boot引导程序分为Stage1和Stage2量大部分，Stage1中主要包括设备初始化、中断设置、时间设置和储存器初始化等工作，并且采用汇编语言实现，而一些通用功能大多采用C语言实现，放在Stage2中。

1、引导程序U-Boot第一阶段分析Stage1的代码在CPU/arm920t/start.s中定义，它包括从系统上电后在0x00000000地址开始执行的部分。

嵌入式系统课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法，能够运用嵌入式系统进行实际项目的开发和实现。

具体来说，知识目标包括了解嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域；掌握嵌入式系统的硬件和软件组成及工作原理；熟悉嵌入式操作系统的基本概念和常用操作系统。

技能目标包括能够使用嵌入式系统开发工具和平台进行程序设计和调试；具备嵌入式系统硬件电路的设计和调试能力；能够运用嵌入式系统进行实际项目的开发和实现。

情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力和责任感。

二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法。

具体包括以下几个方面：1. 嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域；2. 嵌入式系统的硬件组成，如处理器、存储器、输入输出接口等；3. 嵌入式系统的软件组成，如固件、操作系统、应用程序等；4. 嵌入式操作系统的基本概念和常用操作系统；5. 嵌入式系统的设计方法和开发流程；6. 嵌入式系统硬件电路的设计和调试方法；7. 嵌入式系统在实际项目中的应用和案例分析。

三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。

具体教学方法如下：1. 讲授法：通过讲解嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法，使学生掌握相关知识；2. 讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3. 案例分析法：通过分析实际项目案例，使学生了解嵌入式系统在实际中的应用和设计方法；4. 实验法：通过实验操作和调试，锻炼学生的动手能力和实际问题解决能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的嵌入式系统教材，为学生提供系统的学习资料；2. 参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，丰富学生的知识体系；3. 多媒体资料：制作课件、教案等多媒体教学资料，提高课堂教学效果；4. 实验设备：准备嵌入式系统开发板、仿真器等实验设备，为学生提供实践操作的机会。

电⼦科技⼤学微处理器与嵌⼊式系统设计实验报告⼀微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验报告微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验名称 ARM基础编程实验⼀、实验⽬的1.熟悉并掌握常⽤ARM汇编指令2.熟悉并掌握“C＋汇编”混合编程技术3.熟练使⽤ARM软件开发调试⼯具Keil⼆、实验内容1.学习使⽤Keil开发⼯具2.使⽤ARM汇编语⾔，编程实现1+2+……+N累加运算功能3.使⽤C调⽤汇编函数，实现字符串拷贝功能4.使⽤汇编调⽤C函数，实现求和运算功能5.使⽤ARM汇编语⾔，实现冒泡排序算法（选做）三、实验步骤1.实验1.1：运⾏Keil，建⽴⼯程⽂件，单步运⾏调试演⽰⽰例程序，深刻理解每⼀条指令，观察寄存器，内存空间的变化。

2.实验1.2：⽤汇编语⾔实现1+2+...+N的累加：a)建⽴新⼯程，加⼊实验1.2⽂件夹中的sum.s。

b)⽤汇编补充算法核⼼部分，代码参考流程图如下图1.1所⽰。

c)使⽤单步调试，仔细观察过程中关键寄存器值的变化。

微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验报告RO=R0+R1R1=R1+1SUM_END结果溢出？R1>=NNOYESYESNO图1.13. 实验1.3：C 调⽤汇编实现字符串拷贝功能：a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.3⽂件夹中的main.c 和testfile.s(同⼀个⼯程下添加两个⽂件⼀起编译)。

b) 补充完成源代码中缺失的部分，分别实现1. 拷贝源字符串的⼀个字节到R2中;2. 将拷贝的字节复制到⽬标空间。

c) 运⾏Debug 进⾏调试。

4. 实验1.4：汇编调⽤C 实现求和1+2+ (10)a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.4⽂件夹中的sum.c 和testfile.s(同⼀个⼯程下添加两个⽂件⼀起编译)。

b) 补充完成源代码中缺失的部分，通过调⽤c 函数g()实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。

c) 运⾏Debug 进⾏调试5. 实验1.5：ARM 汇编实现冒泡算法：a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.5⽂件夹中的maopao.s 。

《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。

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模块：
串口：
网络接口：
New（新建）工程
保存位置为D：\shb；
成功创建工程
5、思考题
（1）写出嵌入式系统的定义和应用，嵌入式有哪些开发工具？
硬件部分可以分成嵌入式处理器和外部设备。

处理器是整个系统的核心，负责处理所有的软件程序以及外部设备的信号。

外部设备在不同的系统中有不同的选择。

比如在汽车上，外部设备主要是传感器，用于采集数据；而在一部手机上，外部设备可以是键盘、液晶屏幕等。

软件部分可以分成两层，最靠近硬件的是嵌入式操作系统。

操作系统是软硬件的接口，负责管理系统的所有软件和硬件资源。

操作系统还可以通过驱动程序与外部设备打交道。

最上层的是应用软件，应用软件利用操作系统提供的功能开发出针对某个需求的程序，供用户使用。

用户最终是和应用软件打交道，例如在手机上编写一条短信，用户看到的是短信编写软件的界面，而看不到里面的操作系统以及嵌入式处理器等硬件。

《微处理器与嵌入式系统设计》实验报告
微处理器与嵌入式系统设计实验报告
实验目的
本实验旨在通过使用微处理器和嵌入式系统设计，加深对相关
概念和原理的理解，并能够实际运用这些知识进行系统设计与开发。

实验步骤
1. 阅读相关理论材料，了解微处理器和嵌入式系统设计的基本
概念和原理。

2. 确定实验所需的硬件和软件资源，并进行准备工作。

3. 根据实验要求，进行系统设计与开发。

4. 实施系统测试与调试，确保系统正常运行。

5. 撰写实验报告，总结实验过程及结果。

实验结果
本实验按计划完成了实验步骤，并成功设计并开发了一个微处
理器和嵌入式系统。

实验分析
通过本实验，进一步加深了对微处理器和嵌入式系统设计的理解。

通过实践，我们能够更好地掌握其设计原理和应用技术，并能够运用这些知识解决实际问题。

总结
通过本次实验，我们深入研究了微处理器和嵌入式系统设计的基本概念和原理，并通过实践运用这些知识进行系统设计与开发。

通过实验的完成，我们对微处理器和嵌入式系统设计有了更深入的了解，对其应用领域和技术有了更清晰的认识。

参考文献
- [参考文献1]
- [参考文献2]。

《嵌入式微处理器结构与应用》实训报告专业：电子信息工程学生姓名：学号指导教师：交通灯控制系统1 整体设计1.1 设计要求利用arm9实验箱扩展口控制各个路口红绿灯及时间显示，设计一个交通灯控制系统。

1.1.1设计任务设计一个十字路口的交通灯，它的红灯，绿灯，黄灯的闪烁必须符合交通规则，再用一个数码管来显示倒计时的时间，此时，灯的闪烁必须与数码管上的时间相对应。

1.1.2性能指标要求(1) 按照题目要求独立设计系统所需电路，并完成电路的实际制作。

（2)在十字交叉路口，东南西北各方向都设置红、黄、绿色信号灯，红灯亮表示禁止通行，绿灯亮表示可以通行，红灯灭之前3秒钟黄灯开始闪烁直到绿灯亮起后黄灯熄灭。

其中东西方向为主干道，南北方向为次干道，设置一位数码管，用来显示红灯和绿灯倒计时间，东西方向时间一致，南北方向时间一致。

（3）开机时主干道为9秒倒计时，次干道为6秒倒计时。

（4）单独设计人行道指示灯标志，当禁止行走时为红灯，当可以横穿马路时，绿灯亮起，在通行之前3秒钟黄灯开始闪烁(以警示行人)，最终红灯亮起绿灯熄灭。

（5）使用51单片机完成与arm9实验箱的连接，单片机模块只是完成通信与显示功能。

所以的控制只能在arm中实现（既断开接口连接，显示相关功能无效）。

1.2 整机实现的基本原理及框图1.2.1 基本原理主体电路：其分为两部分，一是由ARM9发送控制信号模块，二是由单片机完成通信与显示模块。

ARM9发送控制信号模块主要由S3C2410A的UART专用寄存器完成串口通信，已达到发送控制信号的目的,指示单片机的交通状态是东西方向亮绿灯还是南北方向和数码管的显示。

单片机完成通信与显示模块主要由AT89S52单片机的I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等组成,负责解读arm9试验箱发送来的数据，并把根据解读的数据控制交通灯的亮灭和数码管的显示。

1.2.2 总体框图2 各功能电路实现原理及电路设计 2.1 交通灯显示部分此模块是应用的16盏LED 灯，连接到51单片机的P1口，通过给P1口的管教赋值0/1，来实现16盏LED 灯的亮灭。

嵌入式系统及应用课程设计报告系别电子与电气工程专业电子信息工程班级0920314学号*********姓名指导教师完成时间2013.01.06评定成绩嵌入式系统及应用课程设计报告一、设计目的1、学会基于ARM与Linux的嵌入式程序开发，学会编写Makefile；2、熟练使用LED、数码管、键盘等基础硬件，掌握它们的编程方法；3、练习C语言编程，初步具备C项目开发经验。

二、设计目标与要求利用Linux系统的交叉编译环境，设计程序，在ARM嵌入式系统实验箱上（主要使用LED、蜂鸣器、数码管、键盘）模拟一个“定时炸弹”。

开始时刻，数码管显示“60”，蜂鸣器不响，8个LED全灭。

接着，数码管从“60”开始倒计时，当计时到“00”时：蜂鸣器长时间响起；8个LED灯轮流点亮8次，最终全亮。

这种状态一直持续到按下“确认”键（键盘上的“E”键）才结束，然后重新开始上述过程。

三、设计方案首先熟悉ARM实验箱，挑选出这些实训所需要的模块并熟悉，然后开始分模块按顺序进行编写程序，先编写LED/蜂鸣器模块的子程序实现控制蜂鸣器的开关和8个LED灯轮流点亮8次，最终全亮；然后是数码管模块的子程序实现从60开始倒数计时到0；而后是编写键盘等模块实现扫描键盘，如有按键，返回键值，当“确认”键（E）按下时执行的功能。

最后编写实现主函数，引用前面几个步骤编写形成的子函数源文件，调用子函数实现本课程设计要求的整体功能。

四、软硬件设计1、LED/蜂鸣器模块实验箱有8只发光二极管：D501~D508，和一只蜂鸣器U502。

发光二极管使用八个ARM处理器IO 口来控制其亮灭。

另外使用一个IO来实现对蜂鸣器的控制。

LED/蜂鸣器模块内部结构LED主程序int Led_Active(int iswork){int i,c;port_write(S3C2440_PIO_PJ5,iswork);port_write(S3C2440_PIO_PJ7,iswork); printf(" on !\r\n"); for(c=0;c<8;c++){ port_write(S3C2440_LED1,1);port_write(S3C2440_LED2,0)；for(i=0;i<0x200000;i++);port_write(S3C2440_LED1,0);port_write(S3C2440_LED2,1);for(i=0;i<0x200000;i++);port_write(S3C2440_LED2,0);port_write(S3C2440_LED3,1);for(i=0;i<0x200000;i++);port_write(S3C2440_LED3,0);port_write(S3C2440_LED4,1);for(i=0;i<0x200000;i++);port_write(S3C2440_LED4,0);port_write(S3C2440_LED5,1);for(i=0;i<0x200000;i++); port_write(S3C2440_LED5,0); port_write(S3C2440_LED6,1); for(i=0;i<0x200000;i++); port_write(S3C2440_LED6,0); port_write(S3C2440_LED7,1);for(i=0;i<0x200000;i++)；port_write(S3C2440_LED7,0); port_write(S3C2440_LED8,1); for(i=0;i<0x200000;i++); } for(i=0;i<0x200000;i++);port_write(S3C2440_LED1,1); port_write(S3C2440_LED2,1); port_write(S3C2440_LED3,1); port_write(S3C2440_LED4,1); port_write(S3C2440_LED5,1); port_write(S3C2440_LED6,1); port_write(S3C2440_LED7,1); port_write(S3C2440_LED8,1); printf(" off !\r\n");return 0;}蜂鸣器主程序int bsp_init(void);int main(int argc, char *argv[]){bsp_init();int i;printf(" on !\r\n");port_write(S3C2440_BELLCTRL,1); for(i=0;i<0x10000000;i++);port_write(S3C2440_BELLCTRL,0);printf(" off !\r\n");return 0;}int bsp_init(void){open_port_device();return 0;}2、数码管模块实验箱上有8只8段数码管：U503~U510，使用74F164芯片（串入并出芯片）对数码管进行控制。