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《嵌入式系统原理》课程实验报告
| 实验名称 | 熟悉 Linux 开发环境 | | |
| --- | --- | --- | --- |
| 实验日期 | 2022年5月14日 | 实验成绩 | |
| 一、 实验目的和要求
熟悉Linux开发环境，学会基于Tiny6410的Linux开发环境的配置和使用。 使用Linux的arm-Linux-gcc编译，并使用minicom串口方式下载和调试程序。 | | | |
| 二、实验内容
1．实验内容
本次实验使用Fedora 9.0操作系统环境,安装ARM-Linux的开发库及编译 器。创建一个新目录，并在其中编写hello.c和Makefile文件。学习在Linux下 的编程和编译过程，以及ARM开发板的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。
2. 实验设备及工具（包括软件调试工具）
硬件：Tiny6410嵌入式实验平台。
软件：PC机操作系统Fedora9＋MINICOM＋ARM-Linux 开发环境
3. 实验步骤
1）登录win7系统，使用管理员权限打开VMware虚拟机软件。通过编辑此虚拟机选项，添加串行通信端口，并确认使用物理串行端口中为“自动选择串口”选项。启动Fedora系统，用户和密码都为knight
2）打开终端，建立hello工作目录（此时会在home目录下）。使用vi hello.c,打开编辑器，i进入编辑模式,编写下列程序，并ESC，wq保存并退出。
#include<stdio.h>
int main()
{
printf(“Hello,HFUT!”);
printf(“2020210xxx,2020210xxx||2022-5-14”);
return 0;
}
3）编写Makefile。与上面编写hello.c的过程类似，用vim来创建一个Makefile文件并将代码录入其中。然后使用make命令来编译程序。
CC=arm-linux-gcc
EXEC=hello
OBJS=hello.o
CFLAGS+=
LDFLAGS+=
all 😒(EXEC)
(
E
X
E
C
)
:
(EXEC):
(EXEC):(OBJS)
$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $(OBJS)
clean:
rm – f $(EXEC) .elf.gdb*.o
~
4）下载调试。输入su root密码kniht进入root用户。在终端输入minicom 回车，出现下面图片表示串口连接正常。（关闭minicom请先按Ctrl+A，再按X。不要使用界面右上角的×退出，否则 会在下一次执行minicom命令时提示被锁定，拒绝访问。）
按Ctrl+A+S,选择zmodem 回车后，提示输入绝对路径或者通过键盘快捷键选择文件后，回车。
若出现下图提示Tiny6410板子已经有了hello可执行文件（之前下载的），若需要下载，则需要删除之前的hello文件，rm hello即可。可以通过ls命令查看是否删除成功。
删除之后重新执行上述步骤。出现下图，则下载成功。
5）运行程序。在电脑终端输入./hello，或者在Tiny6410终端输入hello都可。 | | | |
| 二、 实验验收结果及其分析
实验验收情况为：通过验收
实验修改要求：将原程序中显示的“Hello，World！”修改为“Hello, HFUT!”，并增加 一行，显示本人学号和实验日期，显示格式为：“201*******||2021-05-08”
实验结果截图：
分析：实验时只需要将hello.c中的文件中重写编写内容，内容中输入学号。然后相应的路径下执行shell命令make clean 删除之前编译的结果，然后make重新编译，再通过minicom重新写入。注意关闭minicom请先按Ctrl+A，再按X。不要使用界面右上角的×退出，否则 会在下一次执行minicom命令时提示被锁定，拒绝访问。 | | | |
《嵌入式系统原理》课程实验报告
| 实验名称 | 实验二 汇编点亮 LED | ||
|---|---|---|---|
| 实验日期 | 2022年5月14日 | 实验成绩 | |
| 一、实验目的和要求 | |||
| 学会Linux系统中开发汇编程序的步骤和方法。在此基础上，掌握通过汇编 程序访问GPIO端口，以实现控制Tiny6410开发板上LED的方法。 | |||
| 二、实验内容 | |||
| 1. 实验内容 |
本次实验使用Fedora 9.0操作系统环境,安装ARM-Linux的开发库及编译 器。学习在Linux下的编程和编译过程，即创建一个新目录leds_s，使用编辑器 建立start.S和Makefile文件，并使用汇编语言编写LED控制程序。编译程序， 并下载文件到目标开发板上运行。
2. 实验设备及工具（包括软件调试工具）
硬件：Tiny6410嵌入式实验平台。
软件：PC机操作系统Fedora9＋MiniTools＋ARM-Linux开发环境
3．实验原理
1）Tiny6410开发板上提供了4个可编程用户LED，原理图如下：
| | | |
| 可见，LED1、2、3、4分别使用的CPU GPIO端口资源为GPK_4、5、6、7。
2）点亮LED控制原理
点亮4个LED需如下2个步骤：把 外 设 的 基 地 址 告 诉 CPU 。 对 于 6410 来 说 , 内 存 的 地 址 范 围 为 0x00000000-0x60000000,外设的地址范围为0x70000000-0x7fffffff。 l 关闭看门狗，防止程序不断重启；设置寄存器GPKCON0，使GPK_4/5/6/7 四个引脚为输出功能；往寄存器GPKDAT写0，使GPK_4/5/6/7四个引脚输 出低电平,4个LED会亮；相反，往寄存器GPKDAT写1，使GPK_4/5/6/7四 个引脚输出高电平，4个LED会灭。
4. 实验步骤
1）建立工作目录leds。点击【虚拟机】菜单中的【设置】，选择【选项】中的“共享文件夹”，添加Windows系统中的桌面路径为共享文件夹。在Windows系统的桌面上，右键 复制leds文件夹，然后进入虚拟机当前用户的Home目录，使用右键粘贴，将文件夹从windows系统复制到虚拟机的系统中。
2）编写源代码
start.S的汇编源程序如下：
Makefile文件如下：
注意在makefile文件路劲下使用make命令，系统会执行如下操作：
a) 执行arm-Linux-gcc-o $@ $< -c命令，将当前目录下存在的汇编文件和 C文件编译成.o文件；
b) 执行arm-Linux-ld -Ttext 0x50000000 -o led.elf $^，将所有.o文件链接 成 elf 文 件 ， -Ttext 0x50000000 表示程序的运行地址是 0x50000000, 即程序只有位于该地址上才能正常运行；
c) 执行arm-Linux-objcopy -O binary led.elf led.bin，将elf文件抽取为可在开发板上运行的bin文件；
d) 执行arm-Linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis，将elf文件反汇编后保存在dis文件中，调试程序时可能会用到。
3）编译及下载程序：
l 编译代码
在root用户下的终端执行cd leds和make命令，生成led.bin文件。
l 烧写和运行程序
在 windows系统中，以管理员权限使用 SD-Flasher程序，将引导程序 Superboot-6410.bin烧入SD卡。成功烧写后的结果如下图所示：
在SD卡中建立一个images文件夹，并把配置文件FriendlyARM.ini复制到该文件夹中。双击打开SD卡中的该配置文件，在任意位置加入以下内容：USB-Mode = yes （注意字符的大小写）。如下图所示：
将烧写完成的SD卡，插入Tiny6410开发板的SD卡槽，并将开发板S2拨动开关置于SDBOOT位置，然后打开开发板电源，开发板将进入USB下载模式，LCD显 示屏上显示“USB Mode：Waiting…”。此时用MiniUSB线连接开发板与PC机， LCD上会显示“USB Mode：Connected”。 在windows系统中，以管理员身份运行MiniTools软件，打开如下软件界面：
确认界面下方显示绿色图标，表明MiniTools已通过MiniUSB线与开发板成功连接。接着，选择Install to NAND Flash，表示将裸机程序烧入NAND Flash， 但不 需 要 运 行 。 设 置 好 下 载 地 址 “ RAM Address(Download/Loading) =0x50000000 ” ， 同 时 勾 选 Superboot ， 并 选 择 烧 写 时 需 要 的 引 导 程 序 Superboot-6410.bin和要烧写的裸机程序。最后，点击【Start flashing】按 钮，执行选择的某一裸机程序（bin文件）烧写。成功后显示如下信息，然后关闭开发板电源，将S2拨动开关置于NAND位置，然后重新开启开发板电源， 则开发板运行刚刚烧入的裸机程序。
4）观察现象，可以看到LED灯呈现四个全亮，然后1和2亮（3和4灭），然后3和4亮（1和2灭），最后全灭的周期现象。
三、实验验收结果及其分析
实验验收情况为：通过验收
实验修改要求：在延时不变的条件下，将原程序中四个LED全亮，然后全灭的显示状态，修改为“四个全亮，然后1和2亮（3和4灭），然后3和4亮（1和2灭），最后全灭”。
实验结果截图：
实验分析：
Start.S函数中，首先把外设地址告和设置好的外设大小告诉CPU，然后关闭看门狗，然后将GPKCON的4567位设置为1，输出管脚。然后配置GPKDAT中的数据寄存器。GPKDAT的4、5、6、7引脚输出低电平，设置为GPKDAT = 0x0，则led全亮；GPKDAT 的4、5引脚输出低电平，设置GPKDAT = 0xc0，则12灯亮，34灯灭；GPKDAT 的6、7引脚设置低电平，设置GPKDAT = 0x30则34灯亮12灯灭，GPKDAT 的4、5、6、7引脚全为高电平，设置GPKDAT = 0xf0，则led灯全灭。修改代码见下图：
注意在烧写时要连接主机后面的USB接口，烧写完成后，要关闭开发板电源，将S2拨动开关置于NAND位置，然后重新开启开发板电源， 则开发板运行刚刚烧入的裸机程序。 | | | |
《嵌入式系统原理》课程实验报告
| 实验名称 | 实验四 按键中断实验 | ||
|---|---|---|---|
| 实验日期 | 2022年5月21日 | 实验成绩 | |
| 一、实验目的和要求 | |||
| 学会Linux系统中开发C程序的步骤和方法。在此基础上，掌握通过汇编程 序实现Tiny6410中断控制器初始化及通过C程序实现中断处理的方法。 | |||
| 二、实验内容 | |||
| 1. 实验内容 | |||
| 本次实验使用Fedora 9.0操作系统环境,安装ARM-Linux的开发库及编译 器。学习在Linux下的编程和编译过程，即创建一个新目录irq，使用编辑器建 立start.S、main.c、irq.c和Makefile等文件，并使用C语言编写中断处理程序。 编译程序，并下载文件到目标开发板上运行。 | |||
| 当K1按下时，LED1和LED2被点亮；当K2按下时，LED3和LED4被点亮；当K3按下时，LED1和LED3被点亮；当K4按下时，LED2和LED4被点亮。 | |||
| 2. 实验设备及工具（包括软件调试工具） | |||
| 硬件：Tiny6410嵌入式实验平台。 | |||
| 软件：PC机操作系统Fedora9＋MiniTools＋ARM-Linux开发环境 | |||
| 3．实验原理 | |||
| 1）按键硬件原理图 Tiny6410中共有8个用户按键，原理图如下： | |||
 |
相关的引脚信息如下图：
2）中断控制原理
把外设的基地址告诉CPU。对于6410来说, 内存的地址范围为 0x00000000-0x60000000,外设的地址范围为0x70000000-0x7fffffff。关闭看门狗，防止程序不断重启；设置寄存器GPNCON，使接按键K0～K5 的GPN0～GPN5为中断功能；设置寄存器EINT0CON0，使按键的中断触发 信号采用下降沿触发；设置寄存器EINT0MASK，使按键对应的中断使能； 设置VIC0INTSELECT，使对应中断源工作于IRQ模式。在中断处理函数中，查询寄存器EINT0PEND，判断哪个中断发生，进而识别对应的按键。最后，向寄存器EINT0PEND对应位写“1”，以实现清除中断标记。
4.实验步骤
- 建立工作目录irq。编写源代码，Start.S如下：
| | | |
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irq.c文件如下:
main.c文件如下
makefile文件如下
2）编译及下载程序
切换到root用户，然后用cd命令进入到该文件夹下，执行make命令，生成irq.bin文件。然后按实验二给出的方法下载程序后，关闭开发板电源，首先将启动模式拨动开关S2拨动至“NAND”位置，然后重新开启开发板电源。当按下K1时，LED1点亮；按下K2时， LED2点亮；按下K3时，LED3点亮；按下K4时，所有LED熄灭。
3）实验修改
当K1按下时，LED1和LED2被点亮；当K2按下时，LED3和LED4被点亮；当K3按下时，LED1和LED3被点亮；当K4按下时，LED2和LED4被点亮。
原函数为K1按下时LED1灯亮，K2按下时，LED2灯亮，K3按下时，LED3灯亮，K4按下时，所有LED灯熄灭。实现方法为循环4次，首先若EINTPEND中有为1的值，则代表有相应的中断请求，通过循环中的i变量，即可得到相对位置，i+4则为它在GPKDATA比特串的实际位置，则GPKDATA相应位置设置为低电平输出管脚，相应的LED灯会亮，最后查询K4按键是否被按下，若被按下则所有LED灭。
为实现当K1按下时，LED1和LED2被点亮；当K2按下时，LED3和LED4被点亮；当K3按下时，LED1和LED3被点亮；当K4按下时，LED2和LED4被点亮。
只需编写一个循环，i循环1-4，如果EINT0PEND & (1<<i) == 1，则代表有相应的中断请求，如果是按键1中断，则GPKDATA ^= 0x30， LED1和LED2灯亮;如果是按键2中断，则GPKDATA ^= 0xa0，LED3和LED4灯亮; 如果是按键3中断，则GPKDATA ^= 0x50， LED1和LED3灯亮; 如果是按键4中断，则GPKDATA ^= 0xc0， LED2和LED4灯亮;程序如下图：
三、实验验收结果及其分析
实验验收情况为：通过验收
实验修改要求：实现当K1按下时，LED1和LED2被点亮；当K2按下时，LED3和LED4被点亮；当K3按下时，LED1和LED3被点亮；当K4按下时，LED2和LED4被点亮。
实验结果截图：
实验分析：
为实现当K1按下时，LED1和LED2被点亮；当K2按下时，LED3和LED4被点亮；当K3按下时，LED1和LED3被点亮；当K4按下时，LED2和LED4被点亮。
只需编写一个循环，i循环1-4，如果EINT0PEND & (1<<i) == 1，则代表有相应的中断请求，如果是按键1中断，则GPKDATA ^= 0x30， LED1和LED2灯亮;如果是按键2中断，则GPKDATA ^= 0xa0，LED3和LED4灯亮; 如果是按键3中断，则GPKDATA ^= 0x50， LED1和LED3灯亮; 如果是按键4中断，则GPKDATA ^= 0xc0， LED2和LED4灯亮;程序如下图：
修改之前：
修改后：
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《嵌入式系统原理》课程实验报告
| 实验名称 | 实验五 PWM 定时器实验 | ||
|---|---|---|---|
| 实验日期 | 2022年5月21日 | 实验成绩 | |
| 一、实验目的和要求 | |||
| 学会Linux系统中开发C程序的步骤和方法。在此基础上，掌握通过C程序实现Tiny6410定时器初始化及中断处理的方法。 | |||
| 二、实验内容 | |||
| 1. 实验内容 | |||
| 本次实验使用Fedora 9.0操作系统环境,安装ARM-Linux的开发库及编译 器。学习在Linux下的编程和编译过程，即创建一个新目录timer，使用编辑器 建立start.S、main.c、timer.c和Makefile等文件。编译程序，并下载文件到 目标开发板上运行。 | |||
| 将1秒定时到达后四个LED灯同时亮/灭，修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。 | |||
| 2. 实验设备及工具（包括软件调试工具） | |||
| 硬件：Tiny6410嵌入式实验平台。 | |||
| 软件：PC机操作系统Fedora9＋MiniTools＋ARM-Linux开发环境 | |||
| 3. 实验原理 | |||
| 1）PWM定时器 | |||
| S3C6410内部包含五个32位定时器0～4。这些计时器通过产生内部定时中断 来与ARM微处理器交互。 | |||
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| 2）中断控制原理 | |||
| 把外设的基地址告诉CPU。对于6410来说, 内存的地址范围为 0x00000000-0x60000000,外设的地址范围为0x70000000-0x7fffffff。关闭看门狗，防止程序不断重启；设置寄存器GPNCON，使接按键K0～K5 的GPN0～GPN5为中断功能；设置寄存器EINT0CON0，使按键的中断触发 信号采用下降沿触发；设置寄存器EINT0MASK，使按键对应的中断使能； 设置VIC0INTSELECT，使对应中断源工作于IRQ模式。在中断处理函数中，查询寄存器EINT0PEND，判断哪个中断发生，进而识别对应的按键。最后，向寄存器EINT0PEND对应位写“1”，以实现清除中断标记。 | |||
| 4．实验步骤 | |||
| 1）编写工作目录timer,编写源程序代码。Start.S的汇编源程序如下 | |||
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| Timer.C文件如下： | |||
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| Main.c文件如下 | |||
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Makefile文件如下 | |||
| 2）编译及下载程序 | |||
| 切换到root用户，然后用cd命令进入到该文件夹下，执行make命令，生成timer.bin文件。然后按实验二给出的方法下载程序后，关闭开发板电源，首先将启动模式拨动开关S2拨动至“NAND”位置，然后重新开启开发板电源。初始状态4个灯全灭，每当定时器的1秒定时到达后，四个LED切换状态（灭->亮/亮->灭）。 | |||
| 3）实验修改 | |||
| 将1秒定时到达后四个LED灯同时亮/灭，修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。 | |||
| 原函数为每当定时器的1秒定时到达后，四个LED切换状态（灭->亮/亮->灭）。实现过程为每当定时器的1秒定时达到后，将GPKDATA按位取反，即可实现4个LED灯的同时全亮和同时全灭，修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。修改方法为修改timer.c中的do_irq（）函数，因为要想实现流水线式的循环亮灭，需要定义一个全局变量count，然后编写一个循环，GKPDATA = ~(1<<4+(count%4)));然后count++，即可实现对GPKDATA的4、5、6、7输出端口分别置0（每次只有一个被置0，其他为1，代表每次亮一个灯），即可实现四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。 | |||
| 三、 实验验收结果及其分析 | |||
| 实验验收情况为：通过验收 | |||
| 实验修改要求：将1秒定时到达后四个LED灯同时亮/灭，修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。 | |||
| 实验结果截图： |
实验分析：
将1秒定时到达后四个LED灯同时亮/灭，修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。
原函数为每当定时器的1秒定时到达后，四个LED切换状态（灭->亮/亮->灭）。实现过程为每当定时器的1秒定时达到后，将GPKDATA按位取反，即可实现4个LED灯的同时全亮和同时全灭。
修改为四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。修改方法为修改timer.c中的do_irq（）函数，因为要想实现流水线式的循环亮灭，需要定义一个全局变量count，然后编写一个循环，GKPDATA = ~(1<<4+(count%4)));然后count++，即可实现对GPKDATA的4、5、6、7输出端口分别置0（每次只有一个被置0，其他为1，代表每次亮一个灯），即可实现四个LED灯按流水灯方式循环显示（LED1→LED2→LED3→LED4→LED1→……）。
修改后的代码如下：
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